諶勇
在高中物理的力學(xué)知識中,最重要的莫過于三大支柱:一是牛頓第二定律F=ma,二是動能定理Fx=■mv22-■mv21(力的空間積累),三是動量定理Ft=mv2-mv1(力的時間積累)。那么,其中的F到底是“合力”還是“合外力”呢?
如果研究對象是單個物體,那無所謂是“合力”還是“合外力”。因為對單個物體來講,沒有內(nèi)外之分,合力就是合外力。但如果是兩個或兩個物體組成的系統(tǒng)作為研究對象,那就會存在內(nèi)力和外力的問題。那么這三個方程中的F是一樣嗎?回答是否定的。其中牛頓第二定律和動量定理應(yīng)該是“合外力”,因為根據(jù)牛頓第三定律,作用力和反作用力的關(guān)系是:大小相等,方向相反,作用在同一條直線上。所以,F(xiàn)只要考慮外力。但動能定理中的F卻不一樣,它不是F,也不是Ft,它是F與x的積。為什么會不同呢?
我們來說一個判斷。作用力的功和它的反作用力的功的和一定會是零,對嗎?如果回答是肯定的,那么動能定理中的F應(yīng)該也是“合外力”。但實際上,作用力的功和反作用力的功之和可以是正的、負的或是零。
我們重點以摩擦力來舉例。一個靜摩擦力可以對物體做正功、負功或不做功。
例1:AB兩物體疊放在水平面上,保持相對靜止一起向右做勻加速運動移動S,則摩擦力f1對A做正功,f2對B做負功。
■
在這個例子中,靜摩擦力可以做正功,也可以做負功。
其中:W1=f1s,W2=-f2s(f1=f2),
所以:W1+W2=0。
例2:AB兩物體疊放在水平面上,A物體在力F作用下在B物體上相對滑動,假設(shè)B相對地面也向右運動了。則摩擦力f1對A做負功,f2對B做正功。
在這個例子中,滑動摩擦力可以對物體做正功,也可以做負功。如果B對地面沒有運動的話,f2對B做功為零。
■
其中:W1=-f1s1,W2=-f2s2(f1=f2),
所以:W1+W2=f1Δs(負值)。
在上面的兩個例子中,分別考慮了靜摩擦力的功和它的反作用力(也是靜摩擦力)的功的和是零;而滑動摩擦力的功和它的反作用力(也是滑動摩擦力)的功的和是負值。另外,也很容易舉出作用力的功和反作用力的功的和是正值的例子。所以動能定理中的F應(yīng)該是“合力”。
再舉個例子。
例3:如下圖,A、B兩輛小車上各放一個強磁鐵,各以速度V相向運動,兩磁體間的相互作用力對A車做 正 功,兩磁體間的相互作用力對B車做 正 功。
■
若用手按住B車,則相互作用力對A車做 正 功,對B車不做功。
若如下圖,A、B兩輛小車上各放一個強磁鐵,各以速度V相向運動,兩磁體間的相互作用力對A車做 負 功,兩磁體間的相互作用力對B車做 負 功。
■
若用手按住B車,則相互作用力對A車做 負 功,對B車不做功。
那它們的功之和呢?很簡單,在這個例題中作用力的功和反作用力的功的和是正值或負值。
再看一道選擇題:
下列說法正確的是( )
A.一對摩擦力做的總功,有可能是負值,有可能是零;
B.物體在合外力作用下做變速運動,動能一定變化;
C.當(dāng)作用力作正功時,反作用力一定做負功;
D.當(dāng)作用力不做功時,反作用力一定也不做功;
E.合外力對物體做功等于零,物體一定是做勻速直線運動.
答案:A
在高中物理的力學(xué)知識中,最重要的莫過于三大支柱:一是牛頓第二定律F=ma,二是動能定理Fx=■mv22-■mv21(力的空間積累),三是動量定理Ft=mv2-mv1(力的時間積累)。那么,其中的F到底是“合力”還是“合外力”呢?
如果研究對象是單個物體,那無所謂是“合力”還是“合外力”。因為對單個物體來講,沒有內(nèi)外之分,合力就是合外力。但如果是兩個或兩個物體組成的系統(tǒng)作為研究對象,那就會存在內(nèi)力和外力的問題。那么這三個方程中的F是一樣嗎?回答是否定的。其中牛頓第二定律和動量定理應(yīng)該是“合外力”,因為根據(jù)牛頓第三定律,作用力和反作用力的關(guān)系是:大小相等,方向相反,作用在同一條直線上。所以,F(xiàn)只要考慮外力。但動能定理中的F卻不一樣,它不是F,也不是Ft,它是F與x的積。為什么會不同呢?
我們來說一個判斷。作用力的功和它的反作用力的功的和一定會是零,對嗎?如果回答是肯定的,那么動能定理中的F應(yīng)該也是“合外力”。但實際上,作用力的功和反作用力的功之和可以是正的、負的或是零。
我們重點以摩擦力來舉例。一個靜摩擦力可以對物體做正功、負功或不做功。
例1:AB兩物體疊放在水平面上,保持相對靜止一起向右做勻加速運動移動S,則摩擦力f1對A做正功,f2對B做負功。
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在這個例子中,靜摩擦力可以做正功,也可以做負功。
其中:W1=f1s,W2=-f2s(f1=f2),
所以:W1+W2=0。
例2:AB兩物體疊放在水平面上,A物體在力F作用下在B物體上相對滑動,假設(shè)B相對地面也向右運動了。則摩擦力f1對A做負功,f2對B做正功。
在這個例子中,滑動摩擦力可以對物體做正功,也可以做負功。如果B對地面沒有運動的話,f2對B做功為零。
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其中:W1=-f1s1,W2=-f2s2(f1=f2),
所以:W1+W2=f1Δs(負值)。
在上面的兩個例子中,分別考慮了靜摩擦力的功和它的反作用力(也是靜摩擦力)的功的和是零;而滑動摩擦力的功和它的反作用力(也是滑動摩擦力)的功的和是負值。另外,也很容易舉出作用力的功和反作用力的功的和是正值的例子。所以動能定理中的F應(yīng)該是“合力”。
再舉個例子。
例3:如下圖,A、B兩輛小車上各放一個強磁鐵,各以速度V相向運動,兩磁體間的相互作用力對A車做 正 功,兩磁體間的相互作用力對B車做 正 功。
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若用手按住B車,則相互作用力對A車做 正 功,對B車不做功。
若如下圖,A、B兩輛小車上各放一個強磁鐵,各以速度V相向運動,兩磁體間的相互作用力對A車做 負 功,兩磁體間的相互作用力對B車做 負 功。
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若用手按住B車,則相互作用力對A車做 負 功,對B車不做功。
那它們的功之和呢?很簡單,在這個例題中作用力的功和反作用力的功的和是正值或負值。
再看一道選擇題:
下列說法正確的是( )
A.一對摩擦力做的總功,有可能是負值,有可能是零;
B.物體在合外力作用下做變速運動,動能一定變化;
C.當(dāng)作用力作正功時,反作用力一定做負功;
D.當(dāng)作用力不做功時,反作用力一定也不做功;
E.合外力對物體做功等于零,物體一定是做勻速直線運動.
答案:A
在高中物理的力學(xué)知識中,最重要的莫過于三大支柱:一是牛頓第二定律F=ma,二是動能定理Fx=■mv22-■mv21(力的空間積累),三是動量定理Ft=mv2-mv1(力的時間積累)。那么,其中的F到底是“合力”還是“合外力”呢?
如果研究對象是單個物體,那無所謂是“合力”還是“合外力”。因為對單個物體來講,沒有內(nèi)外之分,合力就是合外力。但如果是兩個或兩個物體組成的系統(tǒng)作為研究對象,那就會存在內(nèi)力和外力的問題。那么這三個方程中的F是一樣嗎?回答是否定的。其中牛頓第二定律和動量定理應(yīng)該是“合外力”,因為根據(jù)牛頓第三定律,作用力和反作用力的關(guān)系是:大小相等,方向相反,作用在同一條直線上。所以,F(xiàn)只要考慮外力。但動能定理中的F卻不一樣,它不是F,也不是Ft,它是F與x的積。為什么會不同呢?
我們來說一個判斷。作用力的功和它的反作用力的功的和一定會是零,對嗎?如果回答是肯定的,那么動能定理中的F應(yīng)該也是“合外力”。但實際上,作用力的功和反作用力的功之和可以是正的、負的或是零。
我們重點以摩擦力來舉例。一個靜摩擦力可以對物體做正功、負功或不做功。
例1:AB兩物體疊放在水平面上,保持相對靜止一起向右做勻加速運動移動S,則摩擦力f1對A做正功,f2對B做負功。
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在這個例子中,靜摩擦力可以做正功,也可以做負功。
其中:W1=f1s,W2=-f2s(f1=f2),
所以:W1+W2=0。
例2:AB兩物體疊放在水平面上,A物體在力F作用下在B物體上相對滑動,假設(shè)B相對地面也向右運動了。則摩擦力f1對A做負功,f2對B做正功。
在這個例子中,滑動摩擦力可以對物體做正功,也可以做負功。如果B對地面沒有運動的話,f2對B做功為零。
■
其中:W1=-f1s1,W2=-f2s2(f1=f2),
所以:W1+W2=f1Δs(負值)。
在上面的兩個例子中,分別考慮了靜摩擦力的功和它的反作用力(也是靜摩擦力)的功的和是零;而滑動摩擦力的功和它的反作用力(也是滑動摩擦力)的功的和是負值。另外,也很容易舉出作用力的功和反作用力的功的和是正值的例子。所以動能定理中的F應(yīng)該是“合力”。
再舉個例子。
例3:如下圖,A、B兩輛小車上各放一個強磁鐵,各以速度V相向運動,兩磁體間的相互作用力對A車做 正 功,兩磁體間的相互作用力對B車做 正 功。
■
若用手按住B車,則相互作用力對A車做 正 功,對B車不做功。
若如下圖,A、B兩輛小車上各放一個強磁鐵,各以速度V相向運動,兩磁體間的相互作用力對A車做 負 功,兩磁體間的相互作用力對B車做 負 功。
■
若用手按住B車,則相互作用力對A車做 負 功,對B車不做功。
那它們的功之和呢?很簡單,在這個例題中作用力的功和反作用力的功的和是正值或負值。
再看一道選擇題:
下列說法正確的是( )
A.一對摩擦力做的總功,有可能是負值,有可能是零;
B.物體在合外力作用下做變速運動,動能一定變化;
C.當(dāng)作用力作正功時,反作用力一定做負功;
D.當(dāng)作用力不做功時,反作用力一定也不做功;
E.合外力對物體做功等于零,物體一定是做勻速直線運動.
答案:A