郭友忠

建立“正確的新概念”最大障礙就是“錯(cuò)誤的前概念”的干擾，解決這類(lèi)問(wèn)題最好的辦法就是通過(guò)客觀事實(shí)向“錯(cuò)誤的前概念”進(jìn)行質(zhì)疑，只有對(duì)“錯(cuò)誤的前概念”產(chǎn)生了動(dòng)搖，才有可能使“正確的新概念”得以建立。

學(xué)習(xí)“運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系”的落腳點(diǎn)就是解決四個(gè)問(wèn)題：

1. 力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因嗎？

2. 什么原因使運(yùn)動(dòng)著的物體停下來(lái)？

3. 維持運(yùn)動(dòng)的原因究竟是什么？

4. 運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系是什么？

下面給同學(xué)們談?wù)剬W(xué)好“運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系”的思維技巧——質(zhì)疑、推理與嘗試應(yīng)用。

一、仔細(xì)觀察運(yùn)動(dòng)物體停下來(lái)所經(jīng)歷的過(guò)程

現(xiàn)象：物體在失去推力或拉力后，并不是立即停下來(lái)，而是要繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離才停下來(lái)。例如：

1. 行駛著的列車(chē)在關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后，失去了牽引力的作用，但并不是立即停下來(lái)，而是繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)一段距離。

2. 門(mén)球被小錘子敲擊出去后，錘子不再繼續(xù)對(duì)它施加力的作用，但它要繼續(xù)通過(guò)一段距離才會(huì)停下來(lái)。

3. 用力推車(chē)子，車(chē)子會(huì)前進(jìn)，當(dāng)推力撤除后，車(chē)子不會(huì)馬上停止下來(lái)，而是要繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)一段距離。

4. 蕩起的秋千在失去推動(dòng)力后，并不是馬上停下來(lái)，而要繼續(xù)擺動(dòng)一段時(shí)間。

……

質(zhì)疑：如果物體的運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持，那么，推力或拉力停止作用在物體上以后物體就應(yīng)該立刻停下來(lái)，那為什么還能繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)一段距離呢？

推理：物體能夠繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離，該過(guò)程不可能是因?yàn)槲矬w受到力的作用而維持物體運(yùn)動(dòng)的——說(shuō)明物體的運(yùn)動(dòng)并不需要力來(lái)維持。

二、深入探究運(yùn)動(dòng)物體停下來(lái)所通過(guò)的距離特點(diǎn)

現(xiàn)象：物體以相同的速度在粗糙程度不同的水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，停止運(yùn)動(dòng)前所通過(guò)的距離不同，摩擦力越小，通過(guò)的距離越大。例如：

1. 教材中從同一斜面上相同位置滑下的物塊，以相同的速度沿粗糙程度不同的水平面運(yùn)動(dòng)，水平面越光滑，物體在停止運(yùn)動(dòng)前通過(guò)的距離越遠(yuǎn)。

2. 車(chē)以相同的速度行駛時(shí)，冬天在雨雪路面上緊急剎車(chē)要比晴天在瀝青路面上緊急剎車(chē)容易發(fā)生交通事故。

……

質(zhì)疑：當(dāng)作用在運(yùn)動(dòng)物體上的拉力或推力撤除后，粗糙的水平面對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體有摩擦阻力的作用。那么，物體此時(shí)繼續(xù)受力但為什么會(huì)停下來(lái)呢？

推理：摩擦阻力阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，使物體的速度逐漸減小，且摩擦阻力越小，物體的速度減小得越慢——物體之所以會(huì)停下來(lái)并不是因?yàn)闆](méi)有力的作用，而是因?yàn)槭艿侥Σ磷枇ψ饔谩?/p>

三、科學(xué)推理物體沒(méi)有受力的作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

現(xiàn)象：摩擦阻力越小，物體停止運(yùn)動(dòng)前所通過(guò)的距離越大。

質(zhì)疑：摩擦阻力是運(yùn)動(dòng)物體能夠停止下來(lái)的原因，如果沒(méi)有摩擦阻力的作用，物體的速度將如何變化？運(yùn)動(dòng)多遠(yuǎn)的距離才能停下來(lái)？

推理：物體在運(yùn)動(dòng)方向上沒(méi)有受到力的作用時(shí)，速度將保持不變，運(yùn)動(dòng)會(huì)永遠(yuǎn)保持下去——說(shuō)明運(yùn)動(dòng)物體在沒(méi)有受到力的作用時(shí)將保持勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

四、正確理解物體能夠保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的原因

現(xiàn)象：一切運(yùn)動(dòng)著的物體在停止運(yùn)動(dòng)前都要通過(guò)一段距離，而不會(huì)立刻停止下來(lái)。

質(zhì)疑：一切物體在失去推動(dòng)力的作用后，仍要繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)一段距離，說(shuō)明物體的運(yùn)動(dòng)具有保持性。那么，是什么原因使物體的運(yùn)動(dòng)得以保持呢？

推理：既然運(yùn)動(dòng)的保持性在物體不受力或受到阻力作用時(shí)都能體現(xiàn)出來(lái)，這種保持性就應(yīng)該是物體自身的一種特性——說(shuō)明一切物體都具有保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的特性，即慣性（慣性的含義就是保持性的意思）。慣性是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變的原因。

五、明確牛頓第一定律的物理含義

牛頓在總結(jié)了前人研究成果的基礎(chǔ)上，通過(guò)科學(xué)的推理概括出了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，即牛頓第一定律：一切物體在沒(méi)有受到力的作用時(shí)，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。學(xué)習(xí)中牛頓第一定律要從如下四個(gè)方面理解：

1. 現(xiàn)實(shí)中不受力的物體是不存在的，所以牛頓第一定律是一種推理，不能用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

2. 物體在不受力的作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律——保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

3. 運(yùn)動(dòng)和力的具體關(guān)系——物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。

4. 一切物體都具有保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，即慣性——慣性是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變的原因。

六、嘗試解決與“運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系”相關(guān)的問(wèn)題

下面列舉幾個(gè)典型的慣性實(shí)例，以幫助同學(xué)們理解運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，從而進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)力并不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（速度）的原因。

例1如圖1所示，重球系于線(xiàn)DC下端，重球下再系一根同樣的線(xiàn)BA。請(qǐng)你分析一下：

（1）如果在A端慢慢增加拉力，結(jié)果哪根線(xiàn)先斷？為什么？

（2）如果在A端突然猛力一拉，結(jié)果哪根線(xiàn)先斷？為什么？

解析當(dāng)在A端緩慢增加拉力時(shí)，CD線(xiàn)上的拉力可以認(rèn)為等于A端拉力與重球的重力大小之和，即CD線(xiàn)上的拉力大于AB線(xiàn)上的拉力，所以CD線(xiàn)容易被拉斷。

當(dāng)在A端突然猛力一拉時(shí)，AB線(xiàn)上的力突然增大，由于慣性，重球的靜止?fàn)顟B(tài)沒(méi)來(lái)得及發(fā)生變化，CD線(xiàn)上的力可以認(rèn)為保持不變，即CD線(xiàn)上的拉力小于AB線(xiàn)上的拉力，所以AB線(xiàn)容易被拉斷。

例2火車(chē)在平直軌道上勻速行駛，門(mén)窗禁閉的車(chē)廂內(nèi)有一人向上跳起，發(fā)現(xiàn)仍落回車(chē)上原處，這是為什么？

解析人跳起后，由于慣性在水平方向上保持與車(chē)同樣的速度，所以落回原處。

例3關(guān)于牛頓第一定律的說(shuō)法，下列各觀點(diǎn)正確的是（）

A. 驗(yàn)證牛頓第一定律的實(shí)驗(yàn)可以做出來(lái)，所以牛頓第一定律是正確的

B. 驗(yàn)證牛頓第一定律的實(shí)驗(yàn)做不出來(lái)，所以牛頓第一定律不能肯定是正確的

C. 驗(yàn)證牛頓第一定律的實(shí)驗(yàn)做不出來(lái)，仍可以在事實(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步科學(xué)推理得出牛頓第一定律

D. 牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

解析牛頓第一定律是在前人研究的基礎(chǔ)上提出來(lái)的。伽利略以可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)為依據(jù)，經(jīng)過(guò)科學(xué)抽象，得出了力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因的科學(xué)論斷，為牛頓第一定律的建立奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。牛頓第一定律的最大貢獻(xiàn)就是提出了慣性的概念，所以也把這一定律叫做慣性定律。所以選項(xiàng)C、D是正確的。

例4錘頭松了，把錘柄在地面上磕幾下，錘頭就緊緊地套在錘柄上了，為什么？

解析在把錘柄向地面上磕的過(guò)程中，錘頭與錘柄有共同的向下速度。當(dāng)錘柄磕到地面上時(shí)，由于地面的阻礙作用，錘柄很快停止了運(yùn)動(dòng)，但錘頭在慣性的作用下將繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，所以就緊緊地套在錘柄上了。