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牛頓第一定律即慣性定律提出了“保持自己的靜止或勻速直線運動狀態(tài)不變”,這是物體本身的固有屬性,即慣性。也就是說運動不需要力來維持,力是改變物體運動狀態(tài)的原因。
那么,怎樣進一步理解運動和力的關系呢?簡單地概括就是:1.如果物體所受的合外力為零,那么物體就保持靜止或保持做勻速直線運動。這時我們稱之為平衡狀態(tài)。反之,如果物體處于平衡狀態(tài),則它所受的外力的合力一定為零。2.如果物體所受的合外力不為零,那么物體就會做變速運動,即物體運動速度的大小或方向就要發(fā)生改變??梢钥隙?,如果物體在做變速運動,則它所受的外力的合力一定不為零。
同學們有幾個問題常常想不通。例如,“物體不受外力或說
2、合外力為零,將保持勻速狀態(tài)或靜止狀態(tài),這可以理解,那一個物體原來靜止,怎么會運動起來的呢?”原來靜止,如果不受外力,就繼續(xù)靜止,必定它受到某一個力才由靜止變?yōu)檫\動;而現在我們所研究的這一段過程中,它不再受力,就保持著這一速度,勻速直線前進。
比如,宇航火箭向后噴射火焰,受到反作用力,速度不斷增加,這是受力而運動狀態(tài)由靜變運動,速度由小變大的過程。當最后一瞬間,火藥氣噴完,它的速度達到7.9千米/秒時,它不再受力;速度就不再變化了,將永遠保持這一速度繼續(xù)前進。當然,事實上,在這個速度,和此時所處高度的條件下,它仍受到地球引力的作用,而這個作用力的方向與它的運動方向垂直,就使它的運動方向不斷
3、地改變。同樣,因為力和運動方向垂直,不會影響它的運動快慢。所以整個來說,它將進行勻速圓周運動。
還有一個問題,運動的物體受不為零的力,運動狀態(tài)到底如何變化?一言難盡??梢苑謳追N情況來討論。1.如果所受的力與運動方向垂直,如剛才講的火箭和衛(wèi)星,則衛(wèi)星將保持原來運動的快慢,做勻速圓周運動。2.如果力和運動方向一致,那么,運動將越來越快,就是說,做加速運動。比如,小汽車起動后司機繼續(xù)加大油門,牽引力與運動方向一致,它將加速。反之,行駛的汽車,當司機踩剎車時,汽車還需向前沖出一段距離。這時沒有牽引力,只有摩擦力,即受力的方向與運動方向相反,這時物體做減速運動。為什么這時受力方向向后而車仍向前運動
4、呢?因為汽車有慣性,要保持原來的運動狀態(tài),而只因為受了力,使它的運動狀態(tài)受到改變,運動減慢,最后停下來。可見,力不是使物體運動的原因,而只是改變物體運動狀態(tài)的原因。有同學想不通;一個球你不踢它,它就不動,不是力使它運動的嗎?這話是對的,但它說明了兩點(1)踢球的力使球運動;(2)力改變了球的運動狀態(tài)??墒侨绻粋€飛過來的球,在我們觀察它的這一段時間和距離中,它從一開始就是運動的,不能說只有受了力它才運動,而由于地面和空氣的阻力慢慢停下來,仍說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因。而同學們之所以有誤解是因為我們身邊的東西原來確實是相對地面靜止的。事實上宇宙中的許多物體原來就是運動的,而且運動和靜止本來就
5、是相對的。還有,我們的結論和原理都是相對于進行研究的某一段區(qū)間而言的。因此,力是改變物體運動狀態(tài)的原因這個判斷才說到了問題的實質。
例題1.汽車牽引拖車由靜止開始向前運動時,汽車對拖車向前的拉力和拖車對汽車向后的拉力是一對作用力和反作用力,其大小相等、方向相反。但為什么是拖車被汽車拉動向前運動,而不是拖車拉動汽車向后運動呢?
分析:汽車與拖車之間的相互作用力確實是符合牛頓第三定律,等大反向的。但是,決定一個物體如何運動的不是只取決于其中某一個力,而要由物體所受的所有外力的合力來決定。
如圖1所示,當汽車牽引拖車起動時,汽車受五個力作用:重力G1、支持力N1、牽引力F、運動
6、阻力f1及拖車的拉力T1。拖車受力:重力G2、支持力N2、拉力T2和阻力f2。這里T1=T2。但是決定汽車運動的是它受的五個力的合力。其中豎直方向G1=N1,合力為零;水平方向F>T1+f1,合力F合1=F-(T1+F1),方向向前。所以汽車能加速啟動。
同樣,對拖車來說,決定其運動的也是它受的合力。其中豎直方向G2=N2,合力為零;水平方向T2>f2,合力F合2=T2-f2,方向向前。所以拖車也將向前加速運動。
例題2.臺秤上放一重100牛頓的物體A,物A上端系一根細繩,繞過定滑輪后繩的另一端再掛重30牛頓的物體B。如圖2所示,那么A、B兩個物體各受幾個力作用?每個力多大
7、?臺秤示數多大?
分析:A物體受豎直向下的重力GA托盤向上的支持力N和繩子的拉力T,B物體受重力GB和拉力T′。GB=30牛,由于二力平衡,T′=GB=30牛,同樣道理,T=T′=30牛。A受的支持力N=GA-T=70牛,托盤秤顯示的N′是托盤受的力,由于托盤受壓力N′與A受托盤的支持力N是一對作用力和反作用力,∴臺秤示數N′=N=70牛。
例題3 如圖3所示的一架梯子,其上端搭在光滑墻壁上,下端立在水平地面上靜止。試畫出梯子的受力分析圖
分析:先看B點,梯子B點受到墻的支持力N1′,方向如何呢?因為梯子B端給墻一個壓力,而壓力N1是垂直于墻表面的,那么N1的反作
8、用力N1′就是墻給的,梯子受的,與N1方向相反。同理,梯子的A端受的是地面受的壓力N2的反作用力N2′,垂直于墻面。梯子受重力G這不必說,由于受重力,墻面又是光滑的,對梯子沒有摩擦力,梯子的A端有向左移動的趨勢,但A點沒有移動,顯然A點受到向右的摩擦力f′。由此可見,梯子受到重力G,墻的支持力N1′,地面支持力N2′和靜摩擦力f,見圖。
例題4 橫梁上用細線A吊著1個質量為1千克的重物,如圖4所示,重物下仍系一相同的細線B。若細線可以承受15牛頓的拉力,試分析當你用手均勻用力向下拉細線B時,將會出現什么現象?當用手猛拉細線B時,會出現什么現象?
分析:當用手勻著勁拉B線時,
9、倘使手用的力F超過了6牛頓,那么,細線受到重力G=9.8牛和F=6牛這兩個力的合力的作用,將會斷。而當用手猛拉細線B時,作用在B上的拉力會很快超過15牛頓,看來這時A線受到的合力會接近25牛頓,即A受的力遠大于B受的力。但由于中間有重物G,它具有慣性,當B線受力達到15牛時,重物還沒有動,A線還沒有被拉抻,B線已經斷了。所以猛拉的時候,B線斷。
牛頓第一定律即慣性定律提出了“保持自己的靜止或勻速直線運動狀態(tài)不變”,這是物體本身的固有屬性,即慣性。也就是說運動不需要力來維持,力是改變物體運動狀態(tài)的原因。
那么,怎樣進一步理解運動和力的關系呢?簡單地概括就是:1.如果物體所受的合外
10、力為零,那么物體就保持靜止或保持做勻速直線運動。這時我們稱之為平衡狀態(tài)。反之,如果物體處于平衡狀態(tài),則它所受的外力的合力一定為零。2.如果物體所受的合外力不為零,那么物體就會做變速運動,即物體運動速度的大小或方向就要發(fā)生改變。可以肯定,如果物體在做變速運動,則它所受的外力的合力一定不為零。
同學們有幾個問題常常想不通。例如,“物體不受外力或說合外力為零,將保持勻速狀態(tài)或靜止狀態(tài),這可以理解,那一個物體原來靜止,怎么會運動起來的呢?”原來靜止,如果不受外力,就繼續(xù)靜止,必定它受到某一個力才由靜止變?yōu)檫\動;而現在我們所研究的這一段過程中,它不再受力,就保持著這一速度,勻速直線前進。
比
11、如,宇航火箭向后噴射火焰,受到反作用力,速度不斷增加,這是受力而運動狀態(tài)由靜變運動,速度由小變大的過程。當最后一瞬間,火藥氣噴完,它的速度達到7.9千米/秒時,它不再受力;速度就不再變化了,將永遠保持這一速度繼續(xù)前進。當然,事實上,在這個速度,和此時所處高度的條件下,它仍受到地球引力的作用,而這個作用力的方向與它的運動方向垂直,就使它的運動方向不斷地改變。同樣,因為力和運動方向垂直,不會影響它的運動快慢。所以整個來說,它將進行勻速圓周運動。
還有一個問題,運動的物體受不為零的力,運動狀態(tài)到底如何變化?一言難盡。可以分幾種情況來討論。1.如果所受的力與運動方向垂直,如剛才講的火箭和衛(wèi)星,則
12、衛(wèi)星將保持原來運動的快慢,做勻速圓周運動。2.如果力和運動方向一致,那么,運動將越來越快,就是說,做加速運動。比如,小汽車起動后司機繼續(xù)加大油門,牽引力與運動方向一致,它將加速。反之,行駛的汽車,當司機踩剎車時,汽車還需向前沖出一段距離。這時沒有牽引力,只有摩擦力,即受力的方向與運動方向相反,這時物體做減速運動。為什么這時受力方向向后而車仍向前運動呢?因為汽車有慣性,要保持原來的運動狀態(tài),而只因為受了力,使它的運動狀態(tài)受到改變,運動減慢,最后停下來??梢?,力不是使物體運動的原因,而只是改變物體運動狀態(tài)的原因。有同學想不通;一個球你不踢它,它就不動,不是力使它運動的嗎?這話是對的,但它說明了兩點
13、(1)踢球的力使球運動;(2)力改變了球的運動狀態(tài)??墒侨绻粋€飛過來的球,在我們觀察它的這一段時間和距離中,它從一開始就是運動的,不能說只有受了力它才運動,而由于地面和空氣的阻力慢慢停下來,仍說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因。而同學們之所以有誤解是因為我們身邊的東西原來確實是相對地面靜止的。事實上宇宙中的許多物體原來就是運動的,而且運動和靜止本來就是相對的。還有,我們的結論和原理都是相對于進行研究的某一段區(qū)間而言的。因此,力是改變物體運動狀態(tài)的原因這個判斷才說到了問題的實質。
例題1.汽車牽引拖車由靜止開始向前運動時,汽車對拖車向前的拉力和拖車對汽車向后的拉力是一對作用力和反作用力,其大
14、小相等、方向相反。但為什么是拖車被汽車拉動向前運動,而不是拖車拉動汽車向后運動呢?
分析:汽車與拖車之間的相互作用力確實是符合牛頓第三定律,等大反向的。但是,決定一個物體如何運動的不是只取決于其中某一個力,而要由物體所受的所有外力的合力來決定。
如圖1所示,當汽車牽引拖車起動時,汽車受五個力作用:重力G1、支持力N1、牽引力F、運動阻力f1及拖車的拉力T1。拖車受力:重力G2、支持力N2、拉力T2和阻力f2。這里T1=T2。但是決定汽車運動的是它受的五個力的合力。其中豎直方向G1=N1,合力為零;水平方向F>T1+f1,合力F合1=F-(T1+F1),方向向前。所以汽車能加速啟
15、動。
同樣,對拖車來說,決定其運動的也是它受的合力。其中豎直方向G2=N2,合力為零;水平方向T2>f2,合力F合2=T2-f2,方向向前。所以拖車也將向前加速運動。
例題2.臺秤上放一重100牛頓的物體A,物A上端系一根細繩,繞過定滑輪后繩的另一端再掛重30牛頓的物體B。如圖2所示,那么A、B兩個物體各受幾個力作用?每個力多大?臺秤示數多大?
分析:A物體受豎直向下的重力GA托盤向上的支持力N和繩子的拉力T,B物體受重力GB和拉力T′。GB=30牛,由于二力平衡,T′=GB=30牛,同樣道理,T=T′=30牛。A受的支持力N=GA-T=70牛,托盤秤顯示的N′是
16、托盤受的力,由于托盤受壓力N′與A受托盤的支持力N是一對作用力和反作用力,∴臺秤示數N′=N=70牛。
例題3 如圖3所示的一架梯子,其上端搭在光滑墻壁上,下端立在水平地面上靜止。試畫出梯子的受力分析圖
分析:先看B點,梯子B點受到墻的支持力N1′,方向如何呢?因為梯子B端給墻一個壓力,而壓力N1是垂直于墻表面的,那么N1的反作用力N1′就是墻給的,梯子受的,與N1方向相反。同理,梯子的A端受的是地面受的壓力N2的反作用力N2′,垂直于墻面。梯子受重力G這不必說,由于受重力,墻面又是光滑的,對梯子沒有摩擦力,梯子的A端有向左移動的趨勢,但A點沒有移動,顯然A點受到向右的摩擦
17、力f′。由此可見,梯子受到重力G,墻的支持力N1′,地面支持力N2′和靜摩擦力f,見圖。
例題4 橫梁上用細線A吊著1個質量為1千克的重物,如圖4所示,重物下仍系一相同的細線B。若細線可以承受15牛頓的拉力,試分析當你用手均勻用力向下拉細線B時,將會出現什么現象?當用手猛拉細線B時,會出現什么現象?
分析:當用手勻著勁拉B線時,倘使手用的力F超過了6牛頓,那么,細線受到重力G=9.8牛和F=6牛這兩個力的合力的作用,將會斷。而當用手猛拉細線B時,作用在B上的拉力會很快超過15牛頓,看來這時A線受到的合力會接近25牛頓,即A受的力遠大于B受的力。但由于中間有重物G,它具有慣性
18、,當B線受力達到15牛時,重物還沒有動,A線還沒有被拉抻,B線已經斷了。所以猛拉的時候,B線斷。
2007-04-16 09:16 提問者采納
牛頓第一定律即慣性定律提出了“保持自己的靜止或勻速直線運動狀態(tài)不變”,這是物體本身的固有屬性,即慣性。也就是說運動不需要力來維持,力是改變物體運動狀態(tài)的原因。
那么,怎樣進一步理解運動和力的關系呢?簡單地概括就是:1.如果物體所受的合外力為零,那么物體就保持靜止或保持做勻速直線運動。這時我們稱之為平衡狀態(tài)。反之,如果物體處于平衡狀態(tài),則它所受的外力的合力一定為零。2.如果物體所受的合外力不為零,那么物體就會做變速運動,即物體運動速度的大
19、小或方向就要發(fā)生改變??梢钥隙?,如果物體在做變速運動,則它所受的外力的合力一定不為零。
同學們有幾個問題常常想不通。例如,“物體不受外力或說合外力為零,將保持勻速狀態(tài)或靜止狀態(tài),這可以理解,那一個物體原來靜止,怎么會運動起來的呢?”原來靜止,如果不受外力,就繼續(xù)靜止,必定它受到某一個力才由靜止變?yōu)檫\動;而現在我們所研究的這一段過程中,它不再受力,就保持著這一速度,勻速直線前進。
比如,宇航火箭向后噴射火焰,受到反作用力,速度不斷增加,這是受力而運動狀態(tài)由靜變運動,速度由小變大的過程。當最后一瞬間,火藥氣噴完,它的速度達到7.9千米/秒時,它不再受力;速度就不再變化了,將永遠保持這一
20、速度繼續(xù)前進。當然,事實上,在這個速度,和此時所處高度的條件下,它仍受到地球引力的作用,而這個作用力的方向與它的運動方向垂直,就使它的運動方向不斷地改變。同樣,因為力和運動方向垂直,不會影響它的運動快慢。所以整個來說,它將進行勻速圓周運動。
還有一個問題,運動的物體受不為零的力,運動狀態(tài)到底如何變化?一言難盡??梢苑謳追N情況來討論。1.如果所受的力與運動方向垂直,如剛才講的火箭和衛(wèi)星,則衛(wèi)星將保持原來運動的快慢,做勻速圓周運動。2.如果力和運動方向一致,那么,運動將越來越快,就是說,做加速運動。比如,小汽車起動后司機繼續(xù)加大油門,牽引力與運動方向一致,它將加速。反之,行駛的汽車,當司機踩
21、剎車時,汽車還需向前沖出一段距離。這時沒有牽引力,只有摩擦力,即受力的方向與運動方向相反,這時物體做減速運動。為什么這時受力方向向后而車仍向前運動呢?因為汽車有慣性,要保持原來的運動狀態(tài),而只因為受了力,使它的運動狀態(tài)受到改變,運動減慢,最后停下來??梢姡Σ皇鞘刮矬w運動的原因,而只是改變物體運動狀態(tài)的原因。有同學想不通;一個球你不踢它,它就不動,不是力使它運動的嗎?這話是對的,但它說明了兩點(1)踢球的力使球運動;(2)力改變了球的運動狀態(tài)??墒侨绻粋€飛過來的球,在我們觀察它的這一段時間和距離中,它從一開始就是運動的,不能說只有受了力它才運動,而由于地面和空氣的阻力慢慢停下來,仍說明力是改
22、變物體運動狀態(tài)的原因。而同學們之所以有誤解是因為我們身邊的東西原來確實是相對地面靜止的。事實上宇宙中的許多物體原來就是運動的,而且運動和靜止本來就是相對的。還有,我們的結論和原理都是相對于進行研究的某一段區(qū)間而言的。因此,力是改變物體運動狀態(tài)的原因這個判斷才說到了問題的實質。
例題1.汽車牽引拖車由靜止開始向前運動時,汽車對拖車向前的拉力和拖車對汽車向后的拉力是一對作用力和反作用力,其大小相等、方向相反。但為什么是拖車被汽車拉動向前運動,而不是拖車拉動汽車向后運動呢?
分析:汽車與拖車之間的相互作用力確實是符合牛頓第三定律,等大反向的。但是,決定一個物體如何運動的不是只取決于其
23、中某一個力,而要由物體所受的所有外力的合力來決定。
如圖1所示,當汽車牽引拖車起動時,汽車受五個力作用:重力G1、支持力N1、牽引力F、運動阻力f1及拖車的拉力T1。拖車受力:重力G2、支持力N2、拉力T2和阻力f2。這里T1=T2。但是決定汽車運動的是它受的五個力的合力。其中豎直方向G1=N1,合力為零;水平方向F>T1+f1,合力F合1=F-(T1+F1),方向向前。所以汽車能加速啟動。
同樣,對拖車來說,決定其運動的也是它受的合力。其中豎直方向G2=N2,合力為零;水平方向T2>f2,合力F合2=T2-f2,方向向前。所以拖車也將向前加速運動。
例題2.臺秤上放
24、一重100牛頓的物體A,物A上端系一根細繩,繞過定滑輪后繩的另一端再掛重30牛頓的物體B。如圖2所示,那么A、B兩個物體各受幾個力作用?每個力多大?臺秤示數多大?
分析:A物體受豎直向下的重力GA托盤向上的支持力N和繩子的拉力T,B物體受重力GB和拉力T′。GB=30牛,由于二力平衡,T′=GB=30牛,同樣道理,T=T′=30牛。A受的支持力N=GA-T=70牛,托盤秤顯示的N′是托盤受的力,由于托盤受壓力N′與A受托盤的支持力N是一對作用力和反作用力,∴臺秤示數N′=N=70牛。
例題3 如圖3所示的一架梯子,其上端搭在光滑墻壁上,下端立在水平地面上靜止。試畫出梯子的受
25、力分析圖
分析:先看B點,梯子B點受到墻的支持力N1′,方向如何呢?因為梯子B端給墻一個壓力,而壓力N1是垂直于墻表面的,那么N1的反作用力N1′就是墻給的,梯子受的,與N1方向相反。同理,梯子的A端受的是地面受的壓力N2的反作用力N2′,垂直于墻面。梯子受重力G這不必說,由于受重力,墻面又是光滑的,對梯子沒有摩擦力,梯子的A端有向左移動的趨勢,但A點沒有移動,顯然A點受到向右的摩擦力f′。由此可見,梯子受到重力G,墻的支持力N1′,地面支持力N2′和靜摩擦力f,見圖。
例題4 橫梁上用細線A吊著1個質量為1千克的重物,如圖4所示,重物下仍系一相同的細線B。若細線可以承受15牛頓的拉力,試分析當你用手均勻用力向下拉細線B時,將會出現什么現象?當用手猛拉細線B時,會出現什么現象?
分析:當用手勻著勁拉B線時,倘使手用的力F超過了6牛頓,那么,細線受到重力G=9.8牛和F=6牛這兩個力的合力的作用,將會斷。而當用手猛拉細線B時,作用在B上的拉力會很快超過15牛頓,看來這時A線受到的合力會接近25牛頓,即A受的力遠大于B受的力。但由于中間有重物G,它具有慣性,當B線受力達到15牛時,重物還沒有動,A線還沒有被拉抻,B線已經斷了。所以猛拉的時候,B線斷。