趙++宇

運(yùn)動和力是人們在生產(chǎn)和生活中經(jīng)常接觸到的物理現(xiàn)象.早在兩千多年以前人們就開始研究運(yùn)動和力的關(guān)系，直到伽利略和牛頓時代，這個問題才得以解決.

維持運(yùn)動需要力嗎

一輛小車停在地面上，如果不用力推它、拉它，或者不以任何其他方式影響它.它會一直停在那里.當(dāng)我們用力推著小車的時候，小車就能夠不停地向前運(yùn)動，一旦不推了.小車就慢慢停下來，人們正是憑著這些常見的事實(shí)，認(rèn)為要維持一個物體的運(yùn)動，就需要不停地對它施加力的作用.

16世紀(jì)末.意大利科學(xué)家伽利略仔細(xì)觀察研究過物體沿斜面下滑的實(shí)驗(yàn).如圖1所示.在實(shí)驗(yàn)中，小球從第一個斜面AB滾下后，就會沿著第二個斜面BC向上滾.但小球在第二個斜面上達(dá)到的高度略低于小球從第一個斜面滾下時的高度.伽利略認(rèn)為，這是由于摩擦的緣故.他推想，在完全沒有摩擦的情況下.不管第二個斜面的傾斜度是多大，小球滾上第二個斜面（圖1中的BC、BD、BE）的高度應(yīng)該等于從第一個斜面滾下時的高度：第二個斜面的傾斜度越小.小球滾動的距離就越遠(yuǎn)：如果第二個斜面的傾斜高度等于零（圖1中的BF），那么小球從第一個斜面滾下來后，就永遠(yuǎn)達(dá)不到起始高度，也就是說，小球?qū)⒁跃鶆虻乃俣仍跓o限長的平面上永遠(yuǎn)運(yùn)動下去，伽利略由此得出：維持物體的運(yùn)動并不需要外力.

例1 如圖2所示.在“探究運(yùn)動和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，每次都讓小車從斜面頂端由靜止開始滑下，改變水平面的粗糙程度，測量小車在水平面上滑行的距離.結(jié)果記錄在表1中.

（1）小車每次滑行到斜面底端時具有相同的___.

（2）若小車在水平木板上滑行3s后停止，位置如圖2所示，則小車的平均速度為___m/s.

（3）小車在鋪有毛巾的表面上滑行距離最短.是因?yàn)開__.

（4）在此實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的推理，可以得到：一切運(yùn)動的物體不受外力作用時，它將___.

分析：（1）運(yùn)動物體滑行距離的遠(yuǎn)近除了跟阻力有關(guān)外.還與物體的初速度有關(guān)，因此實(shí)驗(yàn)中要控制小車的初速度相同，即讓小車從同一斜面的同一高度由靜止下滑，小車到達(dá)水平面時的速度才相等.（2）由圖示可知，小車的路程s=63.00cm=0.63m，則小車的平均速度.（3）小車在鋪有毛巾的表面上滑行距離最短.是因?yàn)樾≤囀艿降哪Σ亮ψ畲?（4）由實(shí)驗(yàn)可知，水平面越光滑，小車受到的摩擦力越小，小車滑行的距離越遠(yuǎn)，如果物體不受外力作用，小車的速度將保持不變，物體將做勻速直線運(yùn)動.

答案：（1）速度 （2）0.21 （3）毛巾對小車的摩擦力最大（4）做勻速直線運(yùn)動

什么是牛頓第一定律英國物理學(xué)家牛頓在總結(jié)伽利略等前人研究成果的基礎(chǔ)上，提出了牛頓第一定律：一切物體在沒有受到力的作用時，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài).

“一切”表明這個規(guī)律的普適性：“沒有受到力的作用”是定律成立的條件，它包括物體不受力和受平衡力兩種情況：“總保持”指物體在沒有受到力的作用時，將保持它原來的運(yùn)動狀態(tài)，即原來靜止的物體將保持靜止，原來運(yùn)動的物體將以不變的速度做勻速直線運(yùn)動，要改變這兩種狀態(tài)，物體必須受到力的作用.

牛頓第一定律是經(jīng)典力學(xué)的核心內(nèi)容之一.它指出了力和運(yùn)動的關(guān)系，即力不是維持運(yùn)動的原因，而是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因.

例2圖3是小明白創(chuàng)“大炮”的示意圖，當(dāng)瓶內(nèi)產(chǎn)生的氣體增多時，瓶塞會水平向右沖出，若此時所有外力全部消失，瓶塞將（）.

A.立即沿豎直方向下落到地面

B.向上運(yùn)動

C.水平向右做勻速直線運(yùn)動

D.立即靜止

分析：瓶塞沖出時，具有向右的速度.若此時所有外力全部消失，根據(jù)牛頓第一定律，瓶塞將保持原有的運(yùn)動狀態(tài)不變，即水平向右做勻速直線運(yùn)動，

答案：C

例3關(guān)于力和運(yùn)動的關(guān)系，下列說法正確的是（）.

A.物體的運(yùn)動需要力來維持

B.物體不受力的作用時處于靜止?fàn)顟B(tài)

C.物體受到力的作用就會運(yùn)動

D.物體運(yùn)動狀態(tài)改變時，一定受到力的作用

分析：根據(jù)牛頓第一定律，物體保持原來的運(yùn)動狀態(tài)是不需要力來維持的.A錯誤，物體不受力的作用時，如果物體原來是處于靜止?fàn)顟B(tài)的，它仍然保持靜止?fàn)顟B(tài)；如果物體原來是處于運(yùn)動狀態(tài)的，它仍然保持原來的運(yùn)動狀態(tài)不變.B錯誤，物體受到力的作用不一定就會運(yùn)動，如靜止的物體受平衡力的作用，物體將保持原來的靜止?fàn)顟B(tài)不變，C錯誤，力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，因此物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生了改變，一定是受到了力的作用，D正確，

答案：D

慣性及其在生活中的應(yīng)用

由牛頓第一定律可知，如果物體不受力的作用，原來靜止的物體將一直保持靜止?fàn)顟B(tài)，原來運(yùn)動的物體將保持其速度一直做勻速直線運(yùn)動，一切物體都有保持原來的運(yùn)動狀態(tài)不變的性質(zhì)，我們把這種性質(zhì)叫作慣性.

慣性是物體的固有屬性.任何物體在任何狀態(tài)下都具有慣性.慣性不是力，不能說“物體受慣性作用”.也不能說“物體受慣性力”，只能說“物體具有慣性”或“由于慣性”.慣性的大小只與質(zhì)量有關(guān).質(zhì)量大的物體慣性大，運(yùn)動狀態(tài)難以改變.質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，

生活中，人們常常利用物體的慣性，例如，跳遠(yuǎn)運(yùn)動員快速助跑后，飛身一躍，利用自身的慣性，在空中繼續(xù)前進(jìn)，以提高成績，慣性有時也會帶來危害，例如，公交車突然剎車時，站在車廂中的乘客的腳已隨車停止運(yùn)動，而身體的上部要保持原來運(yùn)動的狀態(tài).因此身體會前傾，如圖4所示：同樣的道理，當(dāng)汽車突然開動時.乘客的腳已隨車開始運(yùn)動，而身體的上部要保持原來靜止的狀態(tài)，因此身體會向后仰，為避免摔倒.乘客需要抓緊拉手.

例4關(guān)于慣性，下列說法中正確的是（）.

A.物體靜止時不容易推動，所以物體靜止時比運(yùn)動時慣性大

B.物體高速運(yùn)動時不容易停下來，所以物體速度越大.慣性越大

C.物體不受力時保持勻速直線運(yùn)動或靜止?fàn)顟B(tài)，所以物體只有在不受力時才有慣性

D.慣性是物體的固有屬性，任何物體在任何情況下都具有慣性

分析：慣性是物體的固有屬性，任何物體在任何運(yùn)動狀態(tài)下都具有慣性，慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)，與物體是否受力及是否運(yùn)動均無關(guān).

答案：D

例5 如圖5所示.當(dāng)鐵錘松動時，握住錘柄迅速向下撞擊堅硬的地面，錘頭會緊緊地套在木柄上.這是因?yàn)殄N柄撞擊地面時（）.

A.錘頭由運(yùn)動變?yōu)殪o止，錘柄由于慣性仍要保持靜止?fàn)顟B(tài)

B.錘頭由運(yùn)動變?yōu)殪o止，錘柄由于慣性仍要繼續(xù)向下運(yùn)動

C.錘柄由運(yùn)動變?yōu)殪o止，錘頭由于慣性仍要保持靜止?fàn)顟B(tài)

D.錘柄由運(yùn)動變?yōu)殪o止，錘頭由于慣性仍要繼續(xù)向下運(yùn)動

分析：將錘子倒著舉起來向下撞擊時，錘頭和錘柄都處于運(yùn)動狀態(tài)，當(dāng)錘柄碰到地面后運(yùn)動停止，而錘頭由于慣性仍然會保持運(yùn)動狀態(tài).故此時錘頭能緊緊地套在錘柄上.

答案：D

學(xué)即用，練一練：

1.在探究阻力對物體運(yùn)動的影響時，利用的器材有斜面、木

圖6板、玻璃板、棉布和小車，如圖6所示.

（1）每次都要讓小車從斜面上的同一位置開始下滑，使小車每次進(jìn)入水平部分時

大小相等.

（2）實(shí)驗(yàn)記錄情況如表2.通過實(shí)驗(yàn)可知小車受到的阻力越小，小車速度變化越____（填“快”或“慢”），小車的滑行距離越

（填“遠(yuǎn)”或“近”）.由此可以推出：如果不受力，小車將做

運(yùn)動.

2.投出去的鉛球在重力作用下沿曲線運(yùn)動，說明力可以使物體的

發(fā)生改變：鉛球落地時將地面砸出了一個小坑，說明力可以使物體的

發(fā)生改變.如果飛行中的鉛球受到的所有力突然消失.那么鉛球?qū)⒆鯻___運(yùn)動.

參考答案：1.（1）速度 （2）慢遠(yuǎn)勻速直線2.運(yùn)動狀態(tài)形狀 勻速直線endprint