漫談地面上物體受力消失后的運動狀態(tài)

亓儒琛

山東省萊蕪第一中學(xué)

漫談地面上物體受力消失后的運動狀態(tài)

亓儒琛

山東省萊蕪第一中學(xué)

力學(xué)是物理學(xué)中比較重要的組成部分，是學(xué)習(xí)物理的重點和難點，同時也是考試考察的重點，將力學(xué)的條件進(jìn)行更改后，猜想物體的運動狀態(tài)一直是考試的熱點內(nèi)容，需要對這類題型進(jìn)行分析和研究。

地面上物體；受力消失；運動狀態(tài)

1.前言

牛頓的物理學(xué)中，“慣性定律”是整個前提和基礎(chǔ)。而在義務(wù)教育的物理課程中，對于相關(guān)的內(nèi)容要求也比較高。通過實驗，能夠?qū)εｎD第一定律進(jìn)行深刻和全面的認(rèn)識。由于其基礎(chǔ)的重要性，這使得牛頓的第一定律成為了考試的熱點，年年都會有相關(guān)的題目來猜想地面上的物體受力消失后的運動狀態(tài)。

2.歷年高考例題分析

2.1 例題1分析

例題1：吊在天花板下的電燈當(dāng)前是靜止的狀態(tài)，如果吊線突然斷開，且所受到的外力也全部消失，電燈將會：

A豎直向下勻速運動

B豎直向下加速運動

C保持原來的靜止?fàn)顟B(tài)

D豎直向上的勻速運動

這道題目對于大多數(shù)學(xué)生來說，其思路都是由于電燈受到的外力全部消失，而電燈處于相對靜止的狀態(tài)，而根據(jù)牛頓第一定律可以得出，當(dāng)外力消失時，電燈應(yīng)該會處于原有的靜止?fàn)顟B(tài)，故選擇C。這種思路是比較常見的，但是是否正確有待考證?？梢耘e出相關(guān)的例子來進(jìn)行分析，如太空中的衛(wèi)星，如果其所受到的力突然間消失，那么它會如何運動呢？大多數(shù)的觀念會認(rèn)為其會保持不動。但是，實際上，衛(wèi)星是繞著地球在進(jìn)行運動的。如果受到的外力都消失，那么衛(wèi)星也會保持原有的速度做勻速直線的運動，題目中的電燈與衛(wèi)星是比較類似的。即使受到的外力全部消失掉，電燈也會按照原有的速度來進(jìn)行直線運動，而例題1中的相關(guān)選項并沒有合適的符合題目的要求。

對于選項C來說，主要的問題在于牛頓的第一定律也是有相關(guān)的前提的，那就是要適用于慣性，而假設(shè)物體周圍的所有受力全部消失，自然中的萬物其實都是在不斷地運動中，靜止只是一個相對性的概念，所以物體也只能夠做勻速的直線運送，而不會處于靜止?fàn)顟B(tài)。

2.2 例題2分析

例題2：某同學(xué)在觀看一場足球比賽時，突然想到如果飛行在空中的足球受到的外力全部消失，那么足球的運動情況會是：

A做勻速直線的運動

B停在空中靜止不動

C飛行路徑不受影響

D豎直下落

對于這道題目來說，答案是非常明顯的。飛行在空中的足球在外力消失之前受到外力是處于運動的狀態(tài)，這是前提條件和基礎(chǔ)，那么當(dāng)外力全部消失時，根據(jù)牛頓第一定律的相關(guān)內(nèi)容可以得出足球是在做勻速的直線運動的。

從中可以看出，對于牛頓第一定律的理解不能夠僅僅與地面形成的靜止來作為基礎(chǔ)和一般情境，這樣會造成學(xué)生在進(jìn)行相關(guān)的問題分析時，如果物體的外部受力全部消失，物體的運動狀態(tài)會保持靜止，這顯然違背了科學(xué)和現(xiàn)實，但是如果保持勻速直線的運動，又會與牛頓第一定律的結(jié)論產(chǎn)生沖突。

2.3 例題3分析

例題3：某物體在重力、支持力以及摩擦力的作用下沿著水平的面向右做勻速減速的直線運動，如果在整個運動的過程中，物體所受到的外力突然間消失，那么物體會：

A立即停止運動

B向右沿著水平方向做減速直線運動直到停止

C向右沿著水平方向做勻速直線運動

D向右上方做勻速直線運動

對于這個題目的分析和理解，最常見的分析為重力與支撐力是一對相互平衡的力。當(dāng)外力全部消失時，重力會消失，而支撐力也會隨著消失。物體自身也不再受重力的影響，這時物體對水平面的壓力也就不存在，摩擦力就為0，物體在這個過程中所受到的力會全部消失，根據(jù)牛頓第一定律中的相關(guān)內(nèi)容，可以得出物體做的是勻速的直線運動，即向右做直線運動，所以C是正確答案。但是這只是常見的思路，另一種分析認(rèn)為，物體是在沿著水平的面做減速的直線運動，在這個過程中，重力和支持力是一對比較平衡的力，并且力的大小還是相等的。而支撐力和彈力都是由于水平面受力產(chǎn)生的形變而導(dǎo)致的，如果重力在這個過程中消失了，水平面對物體的支撐力在這時不會同時消失掉，而水平面由于受到壓力產(chǎn)生的形變到恢復(fù)原狀的過程中，物體還是會受到一個向上的支撐力的作用，但是這個支撐力在這個過程中逐漸的在變小，而這時支撐力對于使得物體會有一個向上的加速度，從而會得出結(jié)論：重力、支撐力以及摩擦力全部消失時，物體會向右上方做勻速直線的運動”，所以D選項中的說法是合理的。

但是這個過程中還是存在一個問題就是，選擇D的說法是否就真的公平跟合理，答案顯然也是否定的。對于這道題目來說，其答案的可信度不是很高，相應(yīng)的效度也比較低，這種題目的類型應(yīng)該被舍棄掉。但是這道題目極具意義，考察的思維也比較基礎(chǔ)和靈活，應(yīng)該將其進(jìn)行一定的改寫，如物體在重力、支撐力和摩擦力的作用下沿著水平面向右勻速遞減運動，在這個過程中重力突然間消失了，請說出重力消失后物體的運動狀態(tài)，并說明相關(guān)的理由。

這道題目如果寫出“水平向右勻速直線運動”且給出的理由是根據(jù)相關(guān)的知識來說明的就可以。而如果寫出“向右上方勻速直線運動”，而理由也正當(dāng)合理就可以拿到更高的分?jǐn)?shù)，從中可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過改寫后的試題更加公平，并且能夠進(jìn)行分級賦分，從而保證物理基礎(chǔ)的扎實性以及學(xué)生的思維的活躍度。

3.結(jié)語

“慣性定律”對于物理學(xué)的力學(xué)體系來說，是其中比較重要和不可或缺的一環(huán)。每年的大型考試中，對于牛頓物理學(xué)這方面的考察都比較注重，而當(dāng)前的義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)對這一板塊的要求也比較高。力學(xué)是一個比較系統(tǒng)的知識點，每年都會有試題的要求，學(xué)生根據(jù)相關(guān)的情境和猜測來猜想地面上的物體在相關(guān)的外力消失后的運動狀態(tài)。

[1]李忠福.談人在水平地面上向前走地對人的摩擦力是否做功[J].物理通報,2013,（6）：100.

[2]孟健.摩擦力學(xué)習(xí)指導(dǎo)[J].中學(xué)生數(shù)理化（八年級物理）,2014,（1）：18-19.

[3]李小明.平衡狀態(tài)下物體分析與探究[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)（高三版）,2014,（6）：31.

亓儒琛，身份證號371202200111018313。