中學物理力學部分單獨力的相關知識已經基本介紹完成,運動的相關知識也在上一篇中詳細介紹。本篇介紹物體受力與運動之間的關係,物體受力是其運動狀態改變的根本原因,受力不同,運動表現也不同。這裡要提前介紹的一點是,物體運動可以根據運動軌跡劃分為直線運動和曲線運動。
結合物體運動速度,如果一個物體做直接運動且速度保持不變,則物體為勻速直線運動;如果物體做直線運動但速度並不恆定,則物體做變速直線運動。速度是一個矢量,包括大小和速度兩大要點,任一因素改變,則速度即發生改變,所以曲線運動的速度是實時改變的,是不一樣的衡量標準,我們後續詳細介紹。
牛頓第一定律很好的概括了運動狀態與受力之間的關係,它指出-若物體不受任何外力的情況,它將保持勻速直線運動或者靜止狀態,直到有外力作用在物體上,使它改變運動狀態。這一定律又叫慣性定律,也間接的指出了物體慣性特徵,當物體受力改變狀態時,它會傾向於表現出之前的狀態,比如你在汽車上,汽車突然減速行駛,你由於習慣了之前的速度,會慣性使然不受控制的作出前傾的動作。
對於坐在汽車上的人進行受力分析,如果以地面為參照物,則汽車和人可以作為一個整體,看作做同樣的運動;但是單獨把人拎出來,選擇汽車作為參照物,對人進行受力分析,則結果不同。首先人在豎直方向上受到重力和汽車的支持力,如果汽車做勻速直線運動,人同樣做勻速直線運動,則人只受到這兩個力,處於平衡狀態。
如果汽車突然加速運動,此時人由於慣性會有向後運動的趨勢,除受豎直方向上的兩個力外,人在水平方向上還受到一個向前的摩擦力;如果地球突然減速,同樣的分析,人受到水平方向上向後的摩擦力。正是因為摩擦力的存在,使得人能克服這種趨勢;若是一個小物件,比如溜溜球,可能就因為摩擦力較小,產生了速度,在汽車上運動起來。
弄清力和運動的關係主要分析物體的受力情況,若物體不受力或者受到的為平衡力,則物體會保持穩定的運動狀態,不會發生改變;若物體受到非平衡力,則物體會改變它的運動狀態,包括運動速度的大小、方向。在分析物體受力情況時,要畫出物體受力示意圖,任何一個力都不能漏掉,然後根據物體所受合力的大小和方向來判斷物體的運動速度和方向。
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