浅谈力的概念

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【摘 要】力是物体间的相互作用,接触不是产生力的必要条件,作用却是产生力的必要条件,力不能脱离物体而单独存在。力的作用效果是看得见的,力的概念是整个物理学的重要概念,主要包括重力;弹力;摩擦力等。【关键词】力;物体;相互;接触;作用;改变;相对我们常常使用“力”这个字,力这个字的含义是非常广泛的,在物理学中我们把“推、拉、举、提、压、挤、打击、吸引、排斥等”的物体间的相互作用称为“力”。在上述动词中,我们很容易发现:大多数的作用必须相互接触才能完成,但对于吸引和排斥,是不需要直接接触也可以发生的。所以,只有直接接触的物体才会产生力的作用这种说法是错误的,《墨经》指出:“力,刑之所以奋也”。这里“刑”同形,指人体、物体;奋,意为飞、动,指克服阻碍而运动。“奋”字在古汉语中的意思是很广泛的,诸如由静到动,动之愈速,由下而上等都叫奋。由于力不易见而重是人人能感觉到的,所以墨家又举重为例加以说明,指出:“力:重之谓,下,与(举),重奋也”。意思是说,物重就是一种力的表现,物体下坠、上举,都是重力作用。可见接触不是产生力的必要条件,作用却是产生力的必要条件。用手提水桶时,会感觉到水桶向下拉手。穿着旱冰鞋的小孩用手推墙,会感觉到墙也在推他,使他后退,这表明一个物体对另一个物体施力的同时,也受到力,物体间的作用,就是明确谁对谁的作用,作用总是存在于两个物体之间,所以一个物体在对别的物体施加力的作用的同时,也必定要受到别的物体对它施加相同作用,力的作用是相互的,总是成对出现的,等大、反向、同时存在、同时消失,总之,力不能脱离物体而单独存在。力作用到物体上会产生什么效果呢?一是“力可以改变物体的运动状态”,指由运动变为静止,由静止变为运动,或者改变运动方向。二是“力可以改变物体的形状”,力的作用效果跟力的三要素有关。有时力的作用很小形变很微小,不便用肉眼观察到,我们可以用转换法观察到它的存在,总之,力的作用效果是看得见的。地球上一切物体受到重力的作用,物体的重力是地球的吸引而产生的,但重力不是地球的吸引力,因为重力+向心力才是地球的吸引力。重力跟质量有关,质量是表示物体所含物质的多少,物体质量不随物体的位置,形状,状态而变化,在同一地理位置重力与质量成正比,重力随地理位置的改变而改变,随海拔高度的增加而减少,随纬度的增加而增加。例如:有一批学生乘飞机从上海到西藏旅游,他们托运的行李与上海时比较,行李的质量不变,所受重力变小,质量不随位置和海拔高度的变化而变化,但重力与地理位置和海拔高度有关。上海和西藏基本在同一纬度,但西藏比上海海拔高,所以重力变小。重力的公式G=mg 从公式中可以看出重力受质量和重力加速度影响,重力加速度g的方向总是竖直向下的,质量无方向,所以重力方向是竖直向下的。重力加速度的数值随海拔高度增加而减少,当物体距地面高度远远小于地球半径时g变化不大,而离地面高度较大时,g显著减小g不为常数。在解决地球表面附近的问题时通常g作为常数。生活中通过手拉弹簧,手按气球,手拉橡皮筋等实例,告诉我们弹力的存在,那么是不是有形变就有弹力呢?答案是否定的,有的物体发生形变后不恢复原状,如用力捏橡皮泥,弹簧被拉直等,这样的形变不产生弹力,当物体发生形变后,撤去外力后物体能恢复原状(弹性形变)对跟它直接接触的物体产生力的作用,这种力称为弹力。弹力产生的条件:一是两个物体直接接触;二是使物体发生弹性形变。摩擦力分为静摩擦力;滑动摩擦力;滚动摩擦力三种。物体是否受到静摩擦力,与物体本身处于静止还是运动没有关系,关键在于物体相对于“给它摩擦力的物体”是否静止。例如:传送带把货物斜向上运往高出,物体是运动的,但相对于给它摩擦力的皮带是静止的,所以货物此时受到的摩擦力是静摩擦力。生活中受到静摩擦力的实例如:站在启动火车车厢里的人受到底板的静摩擦力;拿在手里的毛笔,毛笔不滑落,就是受到静摩擦力作用的结果;能把线织成布,把布缝成衣服,也是靠纱线之间的静摩擦力的作用。摩擦力不一定都是阻力,也可以是动力,摩擦力的定义是阻碍物体相对运动的力,而不一定阻碍物体的运动。例如:人走路时脚对地面向后用力,于是地面对脚有一个相应的向前的摩擦力,而这个向前的摩擦力也是人走路能够前进的原因。物体放在木板上,将它们放在光滑水平面上,若给物体一初速度,物体将与木板存在相对运动,物体所受摩擦力让它减速,而木板所受摩擦力则是动力,让木板由静止变为加速,即物体会带动木板运动起来,直至两者速度相同。汽车加速前进时,由于车轮与地面接触时相对静止,但有向后运动的趋势,故地面给车轮一向前的静摩擦力,这个静摩擦力是使车加速前进的动力。不管是静摩擦力还是滑动摩擦力,都可以是阻力,也都可以是动力。对于我们生活中的交通工具自行车在前进时受到的摩擦力方向是如何确定的,下面我们研究一下,自行车的后轮是主动轮,由于人的作用,它要转动,这使得它与地面接触的部分相对于地面有向后运动趋势,此时地面将阻碍该部分向后运动,所以给它一个向前的摩擦力,且为静摩擦力,这个静摩擦力为动力,力的方向是向前的,而自行车的前轮由于整个自行车的向前,它与地面的接触部分相对于地面有向前运动的趋势,此外,地面将阻碍它的前进,所以,前轮受到地面的摩擦力的方向是向后的,与自行车的运动方向相反。力的概念是整个物理学的重要概念,主要包括重力;弹力;摩擦力等。在做题中我们发现学生对力的概念理解模糊,常会对一些具体事例作出似是而非的错误判断,因此我认为在今后的教学中加强对物理概念的理解,注重基础知识教学,通过与生活实际相联系,分析事例产生原因,启发学生思维,激发学生学习兴趣,学好物理知识。
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