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1、重庆师范学院学报!∀#∃%&!∋()!∃∗+,∃∗−.%().#/(!&&.∗.自然科学版∃012−03/4546447.851596;9一九八九年第一期第六卷加3:3<=>?>从非保守内力做功看牵引力的实质吴德林摘≅,从能量转换的角度,提要本文在分析目前国内外物理教科书中关于牵引力的提法之后。出了关于牵引力本质的一种看法≅关健祠牵引力能量转换约束条件,,,牵引力这个词或者说这个力无论在高中物理教科书中还是在大学普通物理教材中,以及一些习题集,习题解答中都经常出现。一为了进一步理解牵引力的物
2、理意义,有必要。作深一步的探讨,。关子牵引力目前大致有三种提法“”。,。一种提法是汽车的牵引力Α3〕这种提法避开了牵引力的施力者比较含糊,“”。。另一种提法是发动机的牵引力这种提法在许多书中可以看到有的书在例题中≅“”〔幻,问道发动机应产生多少力Β另一本书在例题中也问道发动机推动汽车向前的力为”〔“〕,≅“,若干Β国内有一本书分析了飞机在跑道上加速滑行之后写道取飞机为研究刘象,、、、”。飞机共受四个力重力地面支承力发动机的牵引力摩擦力⋯⋯以」,,这些提法有可能使人认为牵引力是由发动机施加给汽车或飞机的力在这
3、个力的作用,、。。之下汽车飞机向前运动显然这是一个误解≅“,,第三种提法是牵引力是外力是地面对汽车驱动轮作用的静摩擦力在这个箭摩擦,。”。力的作用之下汽车向前运动使用这种提法的书较多如≅“,,现行中学物理课本中写道汽车的发动机驱动后轮转动由于轮胎和地面间有库察,,车轮自后推地面地面给车轮一个向前的反作用力使汽车前进汽车的牵引力就是这朴解生。”“”“的“〕如果把这样产生的理解为牵引力就是地面给车轮的一个向前的反作用夫一”,。,。静摩擦力大概不是作者的原意但学生却很容易这样想≅“,一本大学物理参考书说得更明确汽
4、车在马路上前进时汽车上的发动机通过传动机·构迫使后轮,又叫驱动轮绕轴转动这时车轮与地面接触点相对于地面产生了向后运动的,。正是这,趋势因此地面给车轮以向前的静摩擦力个作用于车轮的静摩擦力形成了汽车的厂,”。“二气,,又写道”牵引力推动汽车向前运动‘接看我们看到静摩擦力并不总是阻力有时·、;,,它可以充当动力在实际生活之中像人走路车辆行驶等都是依靠静摩擦力为动力实现。”〔<〕的,,,。牵引力的第三种提法为许多人所承认并写进了中学物理课本是有一定道理的间。,题是怎样准确理解这奢提法如果把汽车或人看作一个质点
5、在水平运动方向受到两个力的,,、作用一个是阻力Χ阻可以看成空气地面等汽车或人以外的物体阻碍车或人的运动的,。,,力另一个则是推动汽车前进的动力厂动由于把车或人看成质点也就没有内力了因此。声动也看成是外力从任何一本力学书上可以找到下列方程’;Ε’;二一、、Φ俨一Φ、若Δ几了Δ凡认澳粤=Γ9,。“,式中的杯是阻“的功使汽车或人的动能减少“汽车的动ΔΗ勋“ΔΗ孙恤朴。,犷能增加如果把∋动看成是车轮与地面之间的静摩擦力8就是这个力的作用下质点的位,。,移或者说静摩擦力∋动是地面作用在人脚上的力但是脚没有提起也就
6、没有位移脚一提,因此。·。起静摩擦力也就不存在几“Η始终等于零这个推论对于汽车也一样有机因5,,。,此静摩擦力不能看作推动人或汽车前进的动力它不可能使人或汽车的动能增加不过,,,,若是没有这个静摩擦力存在汽车平动动能就不能增加那么该怎样来理解这个动力∋动Ι‘又该怎样来理解∋动与静摩擦力之间的关系呢Β,由于把人或汽车看作质点不考虑内力和内力做功所以我们先从质点组的角度来讨论一下。我们有8ϑΚ8%外Ε8%内;卜;卜翻‘‘·≅;,。其中8%内是内力的元功之和乙厂8如果把汽车看成刚体这一项为零对于一般的质奋;=。,
7、。,点组这一项不一定为零因为内力可以是保守力也可以是非保守力不为零的内力的功,可以认为是来自质点组内的势能变化或系统内的物质发生态的变化时所作的功即能量形式。,转换时所作的功由此可见汽车或人的动能的变化不仅可以来源于外力的功也可来源于内。,力的功如果车轮或人脚与地面无相对滑动这个外力就只有地面对车轮或对人脚的向前静。,。,摩擦力前面已经说过这个静靡擦力对汽车或人是不作功的因而如果阻力为零的话对,。汽车或人体来说其动能的变化只来源于内力的功了,即使发,,但是停在光滑冰面上的汽车动机仍在工作车轮也在转动汽车的速
8、度仍为。,而不能转化为汽车整体平动动能。零这时车内的能量只能转化为车轮的转动动能要把汽缸内收燃料在化学能转换为轴的转动动能过程中非保守力所作的功转换成汽车的平动动,。,。能必须要地面对车轮有足够大的静摩擦力这个力没有做功是一个质点系的约束外力,。非保守力作功决定了能量转换的大小约束力决定了转换的具体方式ΒΒ。,但是倘若要间这个非保守力有多大作用点在什么地方却无法儿句话用说清楚因为,、,。,就以内燃机为例燃料在汽缸
