浅谈运动和力的关系

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1、浅谈运动和力的关系物体的运动形式多种多样，每一种形式的运动都与它们所受到的力有着密切的关系。作为动力学基础的牛顿运动定律深刻揭示了运动和力的关系，成为我们分析各种运动现象的依据。通过学习，学生们能从理性认识上接受这些理论，但在行为上，思想感情上是否真能接受呢？有牛顿第一定律可知，一切物体在不受力（指物体所受外力的合力为零）时，总保持匀速直线运动状态或静止状态，物体速度的人小和方向都保持不变，即运动状态不变，没有加速度。有位学生在学习了牛顿第一定律后说，对牛顿第一定律只能承认一半。他说他骑自行车上学脚不用蹬，车子由于惯性会向前运动，地面摩擦和风小一些，车子就能运

2、动得远一些,可以想象如果阻力更小些，自行车不用蹬就能运动得更远，这是令人信服的。但他乂接着说，把车停下，你不推它、不蹬它，车怎么会运动呢？所以总觉得力和运动是连在一起的。这位学生提出的问题非常典型，即使高中学生学过动力学也末必真能从感情上去接受第一定律。下面我们就通过两方面讨论这个问题：一方面，我们应该清楚牛顿第一定律描述的是一种理想化的状态。即牛顿所假定的绝对空间坐标中，可以存在相对于这一坐标系是不受任何外力作用的静止物体，也可以存在不受任何外力作用的相对于这一坐标是运动的物体。在这样条件下，定律自然是正确的,然而现实中却看不到这种情况，即使看到静止物体和在

3、某一段时间内做匀速直线运动的物体，它们也都是受到平衡力的作用，不受任何外力作用的物体是不存在的。所以通常在应用牛顿第一定律研究具体问题时，只是対这种理想化状态的近似，因此学生不易接受是很自然的。另一方面，作为理解物理学的基木概念来说，必须严格区分运动和运动状态改变这两个不同的概念：什么是运动？初中课本把物体位置的变化叫做运动。严格点应该是指物体对参照物（系）发生了位置的变化，静止也可以作为一种特殊的运动状态來对待：即物体对参照物（系）的位置变化为零。什么是运动状态的改变？物体由静止变为运动，由运动变为静止，或者改变运动方向。因此，除了匀速直线运动，任何变速运动

4、（包括直线运动和曲线运动中物体速度大小和方向的变化）都是处于运动状态时刻发生改变的过程中。若物体所受的外力的合力不为零即物体受到了力的作用，它的运动状态就要发生改变，就耍产生加速度。可见，力是使物体产生加速度的原因。山此可知，物体的加速度与它所受的力密切相关。另外加速度还与物体本身的质量有关，牛顿第二定律则是揭示了加速度跟力和质量的关系（包括数量关系和方向关系），它指出：物体的加速度跟所受的力成正比，跟它的质量成反比；加速度的方向跟力的方向相同。有牛顿第二定律可知，在不同的受力情况下，物体将发生不同形式的运动。（1）当物体受到的外力恒定不变时，它的加速度也恒定

5、不变，物体将做匀变速运动。如自由落休运动和平抛运动，若不考虑空气阻力，则物体只受重力作用，由于在同一地点同一物体所受的重力是恒定的，即它所受的力为恒力，所以物体做的是匀变速运动。考虑到力的方向与速度方向间的关系，匀变速运动又可分为匀变速直线运动和匀变速曲线运动两种形式。若力的方向跟速度方向在同一直线上，则物体将做匀变速直线运动（如自由落体运动、竖直抛体运动等）；若力的方向跟速度方向不在同一直线上，则物体将做匀变速曲线运动（如平抛运动、斜抛运动等）。（2）当物体受到的外力随时间变化时，物休的加速度也随时间变化，物体做变加速（度）运动，如匀速（率）圆周运动、简谐运

6、动等。当然，变加速运动也分为变加速直线运动和变加速曲线运动两种形式，比如弹簧振子的振动就是变加速直线运动，原因是力的方向跟速度方向在同一直线上；而匀速（率）圆周运动则为变加速曲线运动，那是因为力的方向跟速度方向不在同一直线上。区分了两个不同概念就比较容易解决前面提出的孑盾了：那位同学觉得他把自行车推动起来或者开始骑行起来总是要力的，这是千真万确的！因为他在使原来静止的自行车变成运动的了，即使自行车运动状态发生了改变，这并不是牛顿第一定律所要研究的问题。明白了这层道理，我们就可以明确：运动和力是无关的，而运动状态的改变则正是存在力的作用的效果，要想知道物体做什么

7、样的运动，首先必须弄清物体的受力情况（是否恒力、力的方向和速度方向是否在同一直线上），然后再应用牛顿运动定律进行分析，最终判断出物体的运动形式。反之，若知道了物体的运动情况，可先结合运动学公式求出加速度，再应用牛顿运动定律即可判断出物体的受力情况。所以说运动状态的改变和力是有关的。