在質疑中學習 提高分析能力

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什么是機械運動和靜止呢?用來判斷一個物體是否運動的另一個選作標準的物體叫做參照物。物理學中把一個物體相對于參照物位置的改變叫做機械運動，簡稱運動。如果一個物體相對于參照物的位置沒有發生變化，那么我們就說這個物體是靜止的；如果一個物體相對于參照物的位置發生變化，那么我們就說這個物體是運動的。

我們知道力的作用效果是使物體發生形變的原因，是使物體的運動狀態發生改變的原因。從靜止的定義可以看出，所謂的靜止就是物體相對于參照物沒有發生位置的改變，或者說發生的位移是零。在學習牛頓第一定律時，我們先在桌面上放一張紙條，再在紙條上面放一個木塊(水杯、筆帽等)，突然抽出紙條，會看到突然抽出紙條時重物仍然靜止不動，然后再重做這個演示實驗(物理課本上也是這樣安排這個演示實驗)，我們認為突然抽出紙條后物體仍然處于靜止狀態是錯誤的，只不過是突然抽出紙條時，木塊發生的位移太小?，F用不同的方法加以分析和廣大讀者探討分析，共同提高。

把物體發生的位移很小幾乎是零卻說成物體是靜止的，我們不能說到專業名詞時含糊其辭、不準確。在平常的學習、日常生活中用詞一定要嚴謹。

圖1

就這個演示實驗先通過牛頓第二定律和位移的公式進行分析，加以驗證上述觀點是錯誤的。如圖1所示，設桌面為C，木塊為A，紙條為B，手拉紙條B的拉力為F，木塊A的質量為mA，紙條B的質量為mB。木塊與紙條間的動摩擦因數為μ。我們先緩慢地拉紙條，會看到把紙條B從木塊A的下面拉出的同時，木塊A也在水平向左移動。我們快速地突然拉紙條時，會看到把紙條B從木塊A的下面拉出時，紙條上面的木塊A處于靜止狀態。我們要有物理知識方面的核心素養，一定要從物體受力的情況正確分析木塊A是否處于靜止狀態。

下面從木塊A的受力來分析，假設各接觸面都粗糙，那么把紙條從木塊下面拉出的過程中，分別對紙條和木塊作出受力分析的示意圖。如圖2所示是紙條的受力情況，紙條在水平方向上受到三個力的作用，分別是水平向左的拉力F，木塊A對紙條水平向右的滑動摩擦力fAB，以及桌面對紙條B水平向右的滑動摩擦力fCB。紙條在豎直方向上受到三個力的作用，分別是豎直向下的重力GB、木塊對紙條豎直向下的壓力FAB，以及桌面對紙條豎直向上的彈力FCB(支持力)。

圖2

圖3

如圖3所示是木塊A的受力情況，在水平方向上受到紙條B對木塊A水平向右的滑動摩擦力fBA，在豎直方向上受到重力GA和紙條B對木塊A的支持力FBA。(這里特別強調一下，拉動紙條時，紙條相對木塊水平向左運動，所以木塊對紙條有水平向右的滑動摩擦力fAB，根據牛頓第三定律可知，紙條對木塊的滑動摩擦力為fBA。這兩個摩擦力是一對作用力和反作用力)

為了討論紙條和木塊的運動情況，作出紙條、木塊在水平方向上的受力示意圖，如圖4所示。為了驗證把紙條從木塊下面拉出時木塊的運動情況，用動量定理加以分析。

圖4

動量定理：物體所受合外力的沖量等于物體動量的變化量。

公式：F合t=mΔv=mvt-mv0。

木塊A所受的合外力就是紙條對木塊的滑動摩擦力fBA，則：

由上述五式化簡得Δv=μgΔt。

從上式我們可以看出，緩慢地把紙條從木塊下面拉出來，需要的時間Δt長，我們就可以明顯地看到木塊A水平向右發生了移動；當我們把紙條突然從木塊A下面快速地拉出來，需要的時間Δt很短，木塊A的速度變化量Δv很小，我們肉眼無法看出物體的移動。因此不能說把紙條B突然從木塊A下面快速拉出來時，木塊A是靜止的。為了科學嚴謹，可以說物體發生的位移很小幾乎是零。

我們也可以從位移和時間的關系，以及牛頓第二定律分析得出正確的結論。

讀者也可以分析一下：自由釋放的物體做自由落體運動時，物體在重力作用下，在豎直方向上做初速度為零的勻加速直線運動，地球豎直向上移動了沒有?