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“力”和“运动”到底是什么关系,这一直是困扰初中学生的一个难题.请观察并思考以下一些现象:
1.对静止的木箱施加一水平方向的推力,木箱沿水平方向运动;撤去推力后,木箱就停止运动(图1).
2.用铁锤敲击钉子,钉子受了力而向下运动陷入木板;停止敲击,钉子就停止运动不再下陷(图2).
3.静止的足球受到脚施加的力被踢飞;踢出去的足球,脚对其不再施力,足球最终就停了下来(图3).
4.关闭了发动机的汽车,失去动力,虽然能继续前进一段路程,但是最后它也将停下来(图4).
我们发现,以上现象“似乎”具有一个共同的特征:在力的作用下,物体才会运动;一旦没有了力的作用,物体就会停止运动.可以得出结论:力是维持物体运动的原因.
你认为这种观点正确吗?你是不是认为“当然正确,事实就是这样的嘛!”再告诉你,还有一个大人物支持你呢.
早在两千多年以前,古希腊著名哲学家亚里士多德就提出:必须不断地给一个物体施以外力,才能使它不断地运动;如果一个物体失去了力的作用,它就会立刻停止.结论是:力是维持物体运动的原因.
能与亚里士多德的观点一样,你是不是感觉很好?亚里士多德的观点很符合人们的日常经验,所以这个观点当时占着统治地位,而且一直统治了人们近两千年,现在可能还统治着你!直到17世纪,终于有人向亚里士多德提出了挑战,这个人就是意大利著名物理学家伽利略.
伽利略是怎样推翻亚里士多德的结论的呢?请看:
伽利略设计了一个如图5所示的实验:让小球从左侧斜面的一定高度滚下,无论右侧斜面的坡度如何,小球都会沿右侧斜面上升到与滚落点几乎等高的地方,而且右侧斜面的坡度越小,小球将滚动得越远.那么,假如右侧斜面变成水平放置,水平方向不受力的小球将为了达到那个永远无法达到的高度而一直滚动不停.
看!“不受力的小球将一直滚动不停.即物体的运动不需要力来维持!”伽利略设想的实验结果,推翻了亚里士多德关于力是维持物体运动的原因的说法.
究竟是亚里士多德的观点合理,还是伽利略的观点更科学?让我们来探究论证一下.
如图6所示,让同一小车从同一斜面上的同一位置由静止开始滑下(这样做可以保证每次小车到达水平面时有相同的速度).第一次在水平面上铺毛巾,摩擦力最大,小车在水平面上滑行距离最短;第二次在水平面上铺上较光滑的棉布,摩擦力较大,滑行距离较远;第三次是更光滑的玻璃,摩擦力最小,滑行距离最远.
通过分析上述实验现象,我们可以得出结论:
平面越光滑,小车受到的摩擦力越小,小车的速度减小得就越慢,小车滑行的距离就越远.
我们还可以这样推理:如果我们第四次能铺上一块摩擦力为零的光滑平面,小车的速度就不再减小,而会一直运动下去.
看来,伽利略的观点更科学,亚里士多德的观点是错误的.后来,牛顿概括了伽利略等人的研究成果总结出一条规律:一切物体在没有受到外力作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态.这就是著名的牛顿第一定律,它最终推翻了“力是维持物体运动的原因”这一错误观点.
那么,力和运动之间到底是什么关系呢?我们一起以图1为例来分析一下:
“在推力的作用下,木箱运动起来”这一过程中,木箱由“静止”状态变为“运动”状态,实质上是力使木箱的运动状态发生了改变;“撤去推力,木块就停了下来”这一过程中,木箱由“运动”状态变为“静止”状态,这时虽然没有了推力,但还有摩擦力,实质上是摩擦力使木箱的运动状态发生了改变.由此可见,力的作用不是维持物体运动,而是使物体的运动状态发生改变.
所以力不是维持物体运动的原因.物体的运动不需要力来维持!力是改变物体运动状态的原因.
运动状态的改变包括:物体由静止变为运动;由运动变为静止;物体的速度变快或变慢;物体的运动方向发生改变.这一切都是力的作用结果.
下面一道题,同学们可以练一下.
练习关于力与运动,下列说法中正确的是().
A.力是使物体保持静止的原因
B.力是使物体运动状态改变的原因
C.力是维持物体运动的原因
D.力只能改变物体的运动方向
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”
1.对静止的木箱施加一水平方向的推力,木箱沿水平方向运动;撤去推力后,木箱就停止运动(图1).
2.用铁锤敲击钉子,钉子受了力而向下运动陷入木板;停止敲击,钉子就停止运动不再下陷(图2).
3.静止的足球受到脚施加的力被踢飞;踢出去的足球,脚对其不再施力,足球最终就停了下来(图3).
4.关闭了发动机的汽车,失去动力,虽然能继续前进一段路程,但是最后它也将停下来(图4).
我们发现,以上现象“似乎”具有一个共同的特征:在力的作用下,物体才会运动;一旦没有了力的作用,物体就会停止运动.可以得出结论:力是维持物体运动的原因.
你认为这种观点正确吗?你是不是认为“当然正确,事实就是这样的嘛!”再告诉你,还有一个大人物支持你呢.
早在两千多年以前,古希腊著名哲学家亚里士多德就提出:必须不断地给一个物体施以外力,才能使它不断地运动;如果一个物体失去了力的作用,它就会立刻停止.结论是:力是维持物体运动的原因.
能与亚里士多德的观点一样,你是不是感觉很好?亚里士多德的观点很符合人们的日常经验,所以这个观点当时占着统治地位,而且一直统治了人们近两千年,现在可能还统治着你!直到17世纪,终于有人向亚里士多德提出了挑战,这个人就是意大利著名物理学家伽利略.
伽利略是怎样推翻亚里士多德的结论的呢?请看:
伽利略设计了一个如图5所示的实验:让小球从左侧斜面的一定高度滚下,无论右侧斜面的坡度如何,小球都会沿右侧斜面上升到与滚落点几乎等高的地方,而且右侧斜面的坡度越小,小球将滚动得越远.那么,假如右侧斜面变成水平放置,水平方向不受力的小球将为了达到那个永远无法达到的高度而一直滚动不停.
看!“不受力的小球将一直滚动不停.即物体的运动不需要力来维持!”伽利略设想的实验结果,推翻了亚里士多德关于力是维持物体运动的原因的说法.
究竟是亚里士多德的观点合理,还是伽利略的观点更科学?让我们来探究论证一下.
如图6所示,让同一小车从同一斜面上的同一位置由静止开始滑下(这样做可以保证每次小车到达水平面时有相同的速度).第一次在水平面上铺毛巾,摩擦力最大,小车在水平面上滑行距离最短;第二次在水平面上铺上较光滑的棉布,摩擦力较大,滑行距离较远;第三次是更光滑的玻璃,摩擦力最小,滑行距离最远.
通过分析上述实验现象,我们可以得出结论:
平面越光滑,小车受到的摩擦力越小,小车的速度减小得就越慢,小车滑行的距离就越远.
我们还可以这样推理:如果我们第四次能铺上一块摩擦力为零的光滑平面,小车的速度就不再减小,而会一直运动下去.
看来,伽利略的观点更科学,亚里士多德的观点是错误的.后来,牛顿概括了伽利略等人的研究成果总结出一条规律:一切物体在没有受到外力作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态.这就是著名的牛顿第一定律,它最终推翻了“力是维持物体运动的原因”这一错误观点.
那么,力和运动之间到底是什么关系呢?我们一起以图1为例来分析一下:
“在推力的作用下,木箱运动起来”这一过程中,木箱由“静止”状态变为“运动”状态,实质上是力使木箱的运动状态发生了改变;“撤去推力,木块就停了下来”这一过程中,木箱由“运动”状态变为“静止”状态,这时虽然没有了推力,但还有摩擦力,实质上是摩擦力使木箱的运动状态发生了改变.由此可见,力的作用不是维持物体运动,而是使物体的运动状态发生改变.
所以力不是维持物体运动的原因.物体的运动不需要力来维持!力是改变物体运动状态的原因.
运动状态的改变包括:物体由静止变为运动;由运动变为静止;物体的速度变快或变慢;物体的运动方向发生改变.这一切都是力的作用结果.
下面一道题,同学们可以练一下.
练习关于力与运动,下列说法中正确的是().
A.力是使物体保持静止的原因
B.力是使物体运动状态改变的原因
C.力是维持物体运动的原因
D.力只能改变物体的运动方向
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”