■

什么是機(jī)械運(yùn)動(dòng)和靜止呢?用來(lái)判斷一個(gè)物體是否運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)選作標(biāo)準(zhǔn)的物體叫做參照物。物理學(xué)中把一個(gè)物體相對(duì)于參照物位置的改變叫做機(jī)械運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)稱(chēng)運(yùn)動(dòng)。如果一個(gè)物體相對(duì)于參照物的位置沒(méi)有發(fā)生變化，那么我們就說(shuō)這個(gè)物體是靜止的；如果一個(gè)物體相對(duì)于參照物的位置發(fā)生變化，那么我們就說(shuō)這個(gè)物體是運(yùn)動(dòng)的。

我們知道力的作用效果是使物體發(fā)生形變的原因，是使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的原因。從靜止的定義可以看出，所謂的靜止就是物體相對(duì)于參照物沒(méi)有發(fā)生位置的改變，或者說(shuō)發(fā)生的位移是零。在學(xué)習(xí)牛頓第一定律時(shí)，我們先在桌面上放一張紙條，再在紙條上面放一個(gè)木塊(水杯、筆帽等)，突然抽出紙條，會(huì)看到突然抽出紙條時(shí)重物仍然靜止不動(dòng)，然后再重做這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)(物理課本上也是這樣安排這個(gè)演示實(shí)驗(yàn))，我們認(rèn)為突然抽出紙條后物體仍然處于靜止?fàn)顟B(tài)是錯(cuò)誤的，只不過(guò)是突然抽出紙條時(shí)，木塊發(fā)生的位移太小?，F(xiàn)用不同的方法加以分析和廣大讀者探討分析，共同提高。

把物體發(fā)生的位移很小幾乎是零卻說(shuō)成物體是靜止的，我們不能說(shuō)到專(zhuān)業(yè)名詞時(shí)含糊其辭、不準(zhǔn)確。在平常的學(xué)習(xí)、日常生活中用詞一定要嚴(yán)謹(jǐn)。

圖1

就這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)先通過(guò)牛頓第二定律和位移的公式進(jìn)行分析，加以驗(yàn)證上述觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。如圖1所示，設(shè)桌面為C，木塊為A，紙條為B，手拉紙條B的拉力為F，木塊A的質(zhì)量為mA，紙條B的質(zhì)量為mB。木塊與紙條間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。我們先緩慢地拉紙條，會(huì)看到把紙條B從木塊A的下面拉出的同時(shí)，木塊A也在水平向左移動(dòng)。我們快速地突然拉紙條時(shí)，會(huì)看到把紙條B從木塊A的下面拉出時(shí)，紙條上面的木塊A處于靜止?fàn)顟B(tài)。我們要有物理知識(shí)方面的核心素養(yǎng)，一定要從物體受力的情況正確分析木塊A是否處于靜止?fàn)顟B(tài)。

下面從木塊A的受力來(lái)分析，假設(shè)各接觸面都粗糙，那么把紙條從木塊下面拉出的過(guò)程中，分別對(duì)紙條和木塊作出受力分析的示意圖。如圖2所示是紙條的受力情況，紙條在水平方向上受到三個(gè)力的作用，分別是水平向左的拉力F，木塊A對(duì)紙條水平向右的滑動(dòng)摩擦力fAB，以及桌面對(duì)紙條B水平向右的滑動(dòng)摩擦力fCB。紙條在豎直方向上受到三個(gè)力的作用，分別是豎直向下的重力GB、木塊對(duì)紙條豎直向下的壓力FAB，以及桌面對(duì)紙條豎直向上的彈力FCB(支持力)。

圖2

圖3

如圖3所示是木塊A的受力情況，在水平方向上受到紙條B對(duì)木塊A水平向右的滑動(dòng)摩擦力fBA，在豎直方向上受到重力GA和紙條B對(duì)木塊A的支持力FBA。(這里特別強(qiáng)調(diào)一下，拉動(dòng)紙條時(shí)，紙條相對(duì)木塊水平向左運(yùn)動(dòng)，所以木塊對(duì)紙條有水平向右的滑動(dòng)摩擦力fAB，根據(jù)牛頓第三定律可知，紙條對(duì)木塊的滑動(dòng)摩擦力為fBA。這兩個(gè)摩擦力是一對(duì)作用力和反作用力)

為了討論紙條和木塊的運(yùn)動(dòng)情況，作出紙條、木塊在水平方向上的受力示意圖，如圖4所示。為了驗(yàn)證把紙條從木塊下面拉出時(shí)木塊的運(yùn)動(dòng)情況，用動(dòng)量定理加以分析。

圖4

動(dòng)量定理：物體所受合外力的沖量等于物體動(dòng)量的變化量。

公式：F合t=mΔv=mvt-mv0。

木塊A所受的合外力就是紙條對(duì)木塊的滑動(dòng)摩擦力fBA，則：

由上述五式化簡(jiǎn)得Δv=μgΔt。

從上式我們可以看出，緩慢地把紙條從木塊下面拉出來(lái)，需要的時(shí)間Δt長(zhǎng)，我們就可以明顯地看到木塊A水平向右發(fā)生了移動(dòng)；當(dāng)我們把紙條突然從木塊A下面快速地拉出來(lái)，需要的時(shí)間Δt很短，木塊A的速度變化量Δv很小，我們?nèi)庋蹮o(wú)法看出物體的移動(dòng)。因此不能說(shuō)把紙條B突然從木塊A下面快速拉出來(lái)時(shí)，木塊A是靜止的。為了科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，可以說(shuō)物體發(fā)生的位移很小幾乎是零。

我們也可以從位移和時(shí)間的關(guān)系，以及牛頓第二定律分析得出正確的結(jié)論。

讀者也可以分析一下：自由釋放的物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體在重力作用下，在豎直方向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，地球豎直向上移動(dòng)了沒(méi)有?