正確理解力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系

日常生活中?？吹竭@樣的現(xiàn)象，放在地面上原來靜止的課桌、凳，不用力推，它們不會(huì)運(yùn)動(dòng)；騎自行車時(shí)，腳停止蹬車，一會(huì)兒自行車就會(huì)停下來，等等.于是有一些同學(xué)就認(rèn)為物體的運(yùn)動(dòng)需要力來維持，沒有力的作用，物體就不能運(yùn)動(dòng).到底是不是這樣的呢？下面我們一起來思考這個(gè)問題.

讓我們先來看一個(gè)實(shí)驗(yàn).讓一輛小車從斜面上某一高度滑下，小車運(yùn)動(dòng)到水平面后，向前滑行了一段距離后靜止.小車為什么會(huì)停下來了呢？原來小車受到了水平面的阻力作用，如果減小水平面的阻力，將會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn).讓同一輛小車從同一斜面的同一高度自由下滑，第一次小車在棉布表面的水平面運(yùn)動(dòng)，第二次在木板表面的水平面運(yùn)動(dòng)，第三次在玻璃表面的水平面運(yùn)動(dòng)，分別記下小車在水平面的滑行距離.我們發(fā)現(xiàn)，小車在棉布表面的水平面上滑行的距離最短，在玻璃表面的水平面上滑行的最遠(yuǎn)（如圖1）.為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況呢？原來木板表面比棉布光滑，小車在木板表面受到的阻力比在棉布表面小，小車滑行得遠(yuǎn)；玻璃板表面比木板表面更光滑，小車在玻璃板表面受到的阻力比在木板表面更小，小車滑行得更遠(yuǎn).如果我們不斷更換一次比一次更光滑的材料重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，小車滑行的距離將越來越遠(yuǎn).假如我們能找到一種絕對(duì)光滑的材料并不計(jì)空氣的阻力，小車將會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去，永遠(yuǎn)地做勻速直線運(yùn)動(dòng).這就是英國著名物理學(xué)家牛頓在伽利略等科學(xué)家研究的基礎(chǔ)上，對(duì)大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行了深入的研究，總結(jié)得出的牛頓第一定律.

現(xiàn)在我們能否解釋超市的購物小車（如圖2）運(yùn)動(dòng)后，如果不繼續(xù)推它就會(huì)停下來的原因呢？如果運(yùn)動(dòng)的小車在水平方向上不受力的作用，小車將在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，正是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)的小車受到了與它運(yùn)動(dòng)方向相反的阻力作用，小車的運(yùn)動(dòng)速度才會(huì)慢慢減小，直到停止，是阻力改變了小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài).我們?yōu)榱俗屝≤嚴(yán)^續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，就必須加一個(gè)力來平衡阻力.由此可見，物體的運(yùn)動(dòng)并不需要力來維持，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因.當(dāng)一個(gè)物體不受力或受到平衡力作用時(shí)，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就不發(fā)生改變，即保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài).

物體在力的作用下有哪些效果呢？手拉橡皮筋，橡皮筋會(huì)被拉長，手壓彈簧，彈簧會(huì)被壓短，這些都說明力可以改變物體的形狀.在足球運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)動(dòng)員罰點(diǎn)球時(shí)，足球受到力的作用飛向球門，足球在力的作用下由靜止變成了運(yùn)動(dòng)；假如這個(gè)足球被守門員撲住，該足球在守門員力的作用下由運(yùn)動(dòng)又變成了靜止.當(dāng)運(yùn)動(dòng)員射門時(shí)，球被對(duì)方的后衛(wèi)擋了一下，足球就會(huì)偏離原來的方向，也就是說足球在防守隊(duì)員力的作用下改變了運(yùn)動(dòng)方向. 汽車在行駛中，若要超前方行使的車輛，就要加大油門增加牽引力，提高車速，若發(fā)現(xiàn)前方有異常情況，則要踩剎車，增大阻力， 使車做減速運(yùn)動(dòng).從上面列舉的事例可以看出，力可以使物體由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)變?yōu)殪o止，使物體的運(yùn)動(dòng)由快變慢、由慢變快，還可以改變物體的運(yùn)動(dòng)方向，也就是說力能改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài).物體運(yùn)動(dòng)速度大小的改變和速度方向的改變都屬于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變.

下面我們通過幾道例題對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系作進(jìn)一步的理解.

例1 下列事實(shí)中，屬于物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的是（ ）.

A．人坐沙發(fā)，沙發(fā)凹陷

B．降落傘勻速直線下降

C．正在進(jìn)站的火車

D．用力拉彈簧，彈簧變長

解析 選項(xiàng)A、D說明力可以改變物體的形狀；選項(xiàng)B，降落傘在做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)降落傘所受的阻力和重力是一對(duì)平衡力，降落傘處在平衡狀態(tài)；正在進(jìn)站的火車速度越來越慢，在做減速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在發(fā)生改變，選C.

例2 某同學(xué)用水平推力推靜止在平直公路上的汽車（如圖3），沒有推動(dòng)，則下列說法正確的是（ ）.

A．因?yàn)橥屏π∮谄嚨闹亓?，所以汽車未被推?dòng)

B．因?yàn)橥屏π∮谄囁艿淖枇?，所以汽車未被推?dòng)

C．雖然汽車未被推動(dòng)，但推力一定等于汽車的重力

D．雖然汽車未被推動(dòng)，但推力等于汽車所受的阻力

解析 靜止在平直公路上的汽車在沒有推時(shí)，豎直方向上受到的重力和支持力是一對(duì)平衡力，水平方向不受力.當(dāng)該同學(xué)用力推車時(shí)，車在水平方向上受到了推力，與時(shí)同時(shí)，受到與推力方向相反，大小相等的靜摩擦力.在汽車未發(fā)生運(yùn)動(dòng)前，靜摩擦力的大小隨推力的增大而增大，直到汽車運(yùn)動(dòng)后，汽車受到的摩擦為滑動(dòng)摩擦，滑動(dòng)摩擦力的大小由壓力大小和接觸面的粗糙程度決定.推力沿水平方向，重力方向是豎直向下的，比較這兩個(gè)力的大小是沒有意義的，選項(xiàng)A、C是錯(cuò)誤的；汽車沒有被推動(dòng)，處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)汽車在水平方向受到的推力和靜摩擦力是一對(duì)平衡力，大小是相等的，選項(xiàng)B也是錯(cuò)誤的；正確選項(xiàng)是D.

例3 如圖４，是研究“阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響”的過程.

（1）根據(jù)圖中情景可以判斷以下說法正確的是（ ）.

A．①是假設(shè)，②③是實(shí)驗(yàn)事實(shí)，④是實(shí)驗(yàn)推論

B．①②③是實(shí)驗(yàn)事實(shí)，④是實(shí)驗(yàn)推論

C．①②③④都是實(shí)驗(yàn)事實(shí)

D．①②是實(shí)驗(yàn)事實(shí)，③④是實(shí)驗(yàn)推論

（２）每次讓小車從斜面同一高度由靜止滑下，記下小車最終停在水平面上的位置，可知小車受到的阻力越小，小車運(yùn)動(dòng)的路程越

.其中運(yùn)動(dòng)的小車在木板上最終停下來，是因?yàn)樾≤囋谒椒较蛏鲜?.（選填“平衡力” “非平衡力”或“不受力”）

解析 （1）該實(shí)驗(yàn)是伽利略的斜面小車實(shí)驗(yàn)，①②③都是可以通過實(shí)驗(yàn)直接觀察到的現(xiàn)象，④是一種假設(shè)，在實(shí)驗(yàn)室是不可能實(shí)現(xiàn)小車不受阻力的，故是一種實(shí)驗(yàn)推論，選B.（2）問題中小車受到的阻力越小，小車運(yùn)動(dòng)的路程越長，小車最終停下來是因?yàn)樾≤囋谒椒较蛏鲜艿搅俗枇Φ淖饔?，是非平衡?

例4 頻閃攝影是研究物體運(yùn)動(dòng)時(shí)常用的一種實(shí)驗(yàn)方法，圖5中A、B、C、D分別是用照相機(jī)拍攝（每0.1s拍攝一次）的小球在不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的照片，其中受到平衡力的作用的是（ ）.

解析 A、B、C、D四幅圖是運(yùn)動(dòng)的小球每隔0.1s用照相機(jī)拍攝的運(yùn)動(dòng)軌跡，A圖反映的是小球每隔0.1s通過的路程相同，但在做曲線運(yùn)動(dòng)，也就是說小球運(yùn)動(dòng)方向一直在發(fā)生改變，所受到的力是非平衡力；B、C圖顯示的是直線運(yùn)動(dòng)，從小球在相同時(shí)間內(nèi)通過的距離來看，B圖反映出小球在做減速運(yùn)動(dòng)，C圖在做加速運(yùn)動(dòng)，所受到的力都是非平衡力；D圖反映出小球在做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受到的是平衡力.

我們可以根據(jù)物體的受力情況判斷出物體的運(yùn)動(dòng)情況.如果物體受到平衡力的作用（或不受力），那么該物體要么保持靜止?fàn)顟B(tài)，要么做勻速直線運(yùn)動(dòng)；如果物體受到非平衡力的運(yùn)動(dòng)，那么物體一定做變速運(yùn)動(dòng)，可能加速，可能減速，也可能是運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變.我們也可以根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷出物體的受力情況.如果物體保持靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)（都稱為平衡狀態(tài)），那么該物體要么不受力（或某個(gè)方向不受力），要么受到平衡力的作用；如果物體在做變速運(yùn)動(dòng)，那么該物體受到的就是非平衡力.我們分析問題時(shí)要注意問題中關(guān)鍵的字眼，找準(zhǔn)信息，從而可以根據(jù)物體的受力判斷運(yùn)動(dòng)情況或者根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況判斷受力情況，這就是我們所說的力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系.