高中物理模块论文

运动和力之间的关系

牛顿第一定律,也就是惯性定律,提出“保持一个人静止或匀速直线运动不变”,这是物体本身固有的性质,也就是惯性。也就是说,运动不需要力来维持,力就是改变物体运动状态的原因。

那么,如何进一步理解运动与力的关系呢?简单总结一下:1。如果作用在物体上的合力为零,那么物体将保持静止或匀速直线运动。这个时候,我们称之为均衡。另一方面,如果一个物体处于平衡状态,它所受到的外力的合力必然为零。2.如果作用在物体上的合力不为零,那么物体就会变速运动,即物体速度的大小或方向会发生变化。可以肯定的是,如果一个物体在变速运动,它所受到的外力的合力一定不为零。

学生经常有几个问题想不通。比如“一个物体在没有外力或合力为零的情况下,会保持匀速或静止。这可以理解。一个静止的物体怎么会移动呢?”本来是静止的,如果不受到外力,就会继续静止,只有受到一定的力,才会从静止变成运动;现在在我们研究的过程中,它不再受力,而是保持这个速度,匀速直线前进。

比如航天火箭向后喷射火焰,由于反作用力,速度在不断增加。这是一个运动状态由静态变为动态,速度由小变大的过程。最后时刻,火药气体耗尽,速度达到7.9 km/s时,不再受力;速度不会再变了,会永远保持这个速度,继续前进。当然,实际上在这个速度和此时的高度条件下,它还是受到地球引力的影响,这个力的方向和它的运动方向是垂直的,使得它的运动方向不断变化。同样,因为力是垂直于运动方向的,所以不会影响它的运动速度。所以总体来说,它会做匀速圆周运动。

还有一个问题。运动物体在受到非零力的作用时,是如何改变运动状态的?说来话长。可以分几种情况讨论。1.如果力垂直于运动方向,比如刚才说的火箭和卫星,卫星会保持原来的速度,做匀速圆周运动。2.如果力与运动方向一致,那么运动就会越来越快,也就是做加速运动。比如汽车启动后,驾驶员继续加大油门,牵引力与运动方向一致,就会加速。另一方面,当驾驶员踩下刹车时,汽车仍然需要向前冲一段距离。此时没有牵引力,只有摩擦力,即力的方向与运动方向相反,然后物体减速。为什么力的方向是向后的,车还在向前?因为汽车有惯性,所以它要保持原来的运动状态,但只是因为力的作用,它的运动状态被改变,运动变慢,最后停止。可见,力不是物体运动的原因,而只是改变物体运动状态的原因。有的同学想不通;如果你不踢球,它就不会动。不就是被迫搬家吗?这个说法是对的,但是说明两点(1)使球移动;(2)力改变了球的运动状态。但是,如果一个飞行的球在我们观察它的时间和距离内,从一开始就在运动,那就不能说它只有在受力的情况下才运动,而是由于地面和空气的阻力而缓慢停止,这仍然说明力是改变物体运动状态的原因。学生之所以会产生误解,是因为我们身边的事物其实是相对静止的。其实宇宙中很多物体都是运动的,运动和静止是相对的。还有,我们的结论和原则都是相对于一定区间的研究而言的。所以力是改变物体运动状态的原因的判断,就到了问题的本质。

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