學(xué)生在學(xué)習(xí)完《力和運(yùn)動》的章節(jié)內(nèi)容后,有一部分同學(xué)對“力和運(yùn)動”的關(guān)系、慣性和慣性定律的區(qū)別在理解上還有一定的難度,下面就淺談一下我對“力和運(yùn)動”的要點分析和解題指導(dǎo)。
一、知識要點分析
1.慣性、慣性定律
(1)牛頓第一定律(慣性定律):一切物體在沒有受到外力作用的時候,總保持靜止或勻速直線運(yùn)動。該定律是一個非常重要的規(guī)律,它是整個力學(xué)的基礎(chǔ)。對該定律可以從以下這幾方面去理解:
①該定律是在大量經(jīng)驗事實的基礎(chǔ)上,通過進(jìn)一步的推理而概括出來的。雖不能由實驗直接證明,卻可通過大量實踐檢驗而得以論證。
②定律成立條件是:“物體沒有受到外力作用”。實際在地球上不受外力作用的物體是沒有的,但是我們可以理解為“物體受到的外力的合力為零”(或受平衡力作用)。
③“物體靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)”指的是物體的運(yùn)動規(guī)律,所謂“保持”,是指原來的靜止的物體仍靜止,原來運(yùn)動的物體仍保持原來的速度和運(yùn)動方向做勻速直線運(yùn)動。注意:該定律中的“或”字切不可寫成“和”字。
(2)慣性:物體保持運(yùn)動狀態(tài)不變的性質(zhì)。慣性是物體本身的一種性質(zhì),一切物體在任何條件下、任何地方,不論它的形狀、大小、性質(zhì)有多大差異,也不論它處于什么運(yùn)動狀態(tài)之中都具有慣性;慣性不是力,沒有方向。因此慣性是物體本身具有,而不是“受到”的,也不可能被克服掉。
(3)慣性與慣性定律的區(qū)別
①慣性是物體的一種性質(zhì),與物體所處的運(yùn)動狀態(tài)、受力與否等都沒有關(guān)系;而慣性定律是物體的一種運(yùn)動規(guī)律,它揭示了力和運(yùn)動的關(guān)系——力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。
②慣性是物體固有的,在任何條件下都具有;而慣性定律的成立是有條件的,只有在物體不受外力作用下才成立。
2.二力平衡
(1)平衡力:物體在同時受到幾個力作用時,如果保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài),我們說這幾個力相互平衡。該定義告訴我們:如果物體受到了力的作用時又處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)都稱為平衡狀態(tài)),則它所受到力一定是平衡力;反之,物體受到平衡力的作用時,一定處于平衡狀態(tài)。
(2)二力平衡條件:作用在一個物體上的兩個力,如果大小相等,方向相反,并且在同一直線,這兩個力就彼此平衡。在理解的基礎(chǔ)上可簡記為“同體、共線、等大、反向”。根據(jù)同一直線上二力合成規(guī)律可知,平衡力的合力為零。即作用在物體上的各個力改變物體運(yùn)動狀態(tài)的效果互相抵消。
二、解題指導(dǎo)
例1.關(guān)于力和運(yùn)動的敘述正確的是:
A物體不受外力的作用就不能維持運(yùn)動;
B有力的作用,物體的運(yùn)動狀態(tài)就一定會改變;
C我們周圍靜止的物體,一定受平衡力的作用;
D物體受平衡力的作用,一定保持原來的運(yùn)動狀態(tài)。
解析:慣性定律明確告訴我們:“一切物體在沒有受到外力的作用時,總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動動態(tài)”。因此物體有受外力能保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài),故A說法是錯誤的。
力是改變運(yùn)動狀態(tài)的原因,從而得出結(jié)論:物體運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生了變化一定受到了力作用。但物體受到力的作用其運(yùn)動狀態(tài)就不一定發(fā)生變化,如果物體在平衡力的作用下既可以處于勻速直線運(yùn)動狀態(tài),也可以處于靜止?fàn)顟B(tài),即受平衡力作用的物體的運(yùn)動狀態(tài)是不變的。故B說法是錯誤的,D說法是正確的。
物體在平衡力作用下,保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。由此可知,物體處于靜止?fàn)顟B(tài),一定受到平衡力的作用,故C對。
評析:有關(guān)力和運(yùn)動的關(guān)系我們可較完整地表述為:物體不受力(我們周圍不存在)或受平衡力(所受力的合力為零)時,其運(yùn)動狀態(tài)不改變(保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)),物體所受的合力不為零時,其運(yùn)動狀態(tài)一定會發(fā)生變化。
例2.用右手拿住原來靜止的裝滿水的茶杯,突然用力使它向右運(yùn)動,杯中水將從杯子哪邊溢出?請解釋這一現(xiàn)象。
解答思路:①原來杯子和水都是靜止的;②后來杯子受外力作用,由靜止變?yōu)橄蛴疫\(yùn)動;③水未受外力作用,仍保持原來靜止?fàn)顟B(tài);④由于慣性,水將從杯子的左邊溢出。
評析:解答有關(guān)慣性現(xiàn)象的說理題,主要扣住四點:①原來兩個物體(或一個物體的兩個部分)運(yùn)動狀態(tài)如何?(是運(yùn)動?還是靜止?) ②哪個物體(或物體的哪一部分)受到了外力作用,改變了運(yùn)動狀態(tài)? ③哪個物體(或物體的另一部分)未受到力作用,未改變運(yùn)動狀態(tài)?④由于慣性,結(jié)論如何?
例3.在一對平衡力作用下的物體正在運(yùn)動,若這對平衡力中撤去一個,那么,這個物體在撤力前后的運(yùn)動:
A.都是勻速直線運(yùn)動;
B.都是變速直線運(yùn)動;
C.撤力前勻速直線運(yùn)動,撤力后是變速運(yùn)動;
D.撤力前勻速直線運(yùn)動,撤力后是變速運(yùn)動,但運(yùn)動路線不一定是直線。
解析:物體在平衡力的作用下,保持勻速直線運(yùn)動或靜止?fàn)顟B(tài)。由此可知,在一對平衡力作用下物體正在運(yùn)動,其物體必做勻速直線運(yùn)動。由于力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因,當(dāng)撤去這對平衡力中的一個時,物體運(yùn)動的速度必然改變,但運(yùn)動方向不會改變。故正確答案應(yīng)選C。
評析:物體在平衡力作用下的運(yùn)動必然是勻速直線運(yùn)動,不要誤認(rèn)為:一對平衡力中撤去其中的一個力時,另一個力也同時消失。其原因是:平衡力不一定同時存在,同時消失。
(責(zé)任編輯 易 凡)