陆海均
“力”看不见摸不着,人们最初认识力是人类在劳动中通过肌肉紧张而感觉到的.墨子看到人们通过肌肉的动作,如举、持、掷、踢、蹬,可以使别的物体发生位置移动,从而归纳出力是物体由静而动或由慢到快的原因(也就是我们现在所说的力可以改变物体的运动状态).物理学上给出的力的定义是:力是物体对物体的作用.如何正确理解力的概念呢?下面我们从几方面来分析.
一、怎样理解力是物体对物体的作用?
可以从以下两个方面去理解.
1.力不可能离开物体而单独存在.只有一个物体不可能产生力,即力的作用必须发生在两个或两个以上物体间.平常说的“一个巴掌拍不响”,说的就是这个意思.有受力物体,必有施力物体,施力物和受力物是同时存在的.
2.力的产生与物体间是否接触无关.即直接接触的物体间不一定有力的作用,不直接接触的物体间也可能产生力的作用.例如,放在水平地面上的课桌靠在竖直墙边,课桌与水平地面间有挤压作用,它们之间存在作用力,而课桌与竖直墙面间无挤压作用,它们之间就没有作用力.磁铁在不接触铁钉的情况下也能吸引铁钉;带电的玻璃棒靠近纸屑,纸屑被玻璃棒吸引;抛在空中的球同样受到地球的吸引,这些都说明不直接接触的物体间也可能产生力的作用.
例1 关于力的概念,下列说法中正确的是( ).
A.力可以离开物体而单独存在
B.两个物体只要相互接触,就一定有力的作用
C.两个不相互接触的物体之间,一定没有力的作用
D.有力的作用就一定有施力物体和受力物体
解析 要解答此题需掌握:力是物体对物体的作用,物体间力的作用是相互的.物体相互接触时可能会产生力,不接触的物体间也会有力的作用.产生力的两个物体一个是施力物体,另一个是受力物体.
力不能离开物体而单独存在.A不合题意.如果两个物体仅仅是接触,并没有发生挤压作用,那么它们之间就不会产生力,当然就不会有力的作用.B不合题意.两个不相互接触的物体间,也会有力的作用.如磁铁吸引铁钉.C不合题意.力是物体对物体的作用,其中一个是施力物体,另一个就是受力物体.D符合题意.故选D.
二、为什么说物体间力的作用是相互的?
甲对乙施加力的同时,乙对甲也施加了力的作用,物体间力的作用是相互的,是同时产生、同时消失的.甲、乙两物体都是受力物体,同时也都是施力物体,以谁为研究对象,谁就叫受力物体,和它相互作用的另一个物体叫施力物体.施力物和受力物之间的力是一对相互作用力,它们大小相等、方向相反、作用在不同的物体上.如手提水桶,手对水桶有向上的拉力,同时我们也感到水桶对手也施加一个向下的拉力.这里要注意物体间力的相互作用没有先后之分,如运动员踢球,当脚踢球的一瞬间,球受到脚的作用力,同时脚也受到球的作用力;当球飞离时,球不再受脚的作用力,同时脚也不再受球的作用力.
例2 力的作用都是相互的,下列现象中没有利用这一原理的是( ).
A.向前划船时,要用桨向后拨水
B.人向前跑步时,要向后下方蹬地
C.火箭起飞时,要向下方喷气
D.头球攻门时,要向球门方向用力顶球
解析 一个物体对另一个物体有力的作用时,另一个物体也同时对这个物体有力的作用,即力的作用是相互的.
向前划船时,要用桨向后拨水,水同时也会给浆一个向前的力,故船前进,利用了力的作用是相互的原理,A不符合题意;人向前跑步时,要向后下方蹬地,地同时也会给人向前的力,利用了力的作用是相互的原理,B不符合题意;火箭起飞时,要向下方喷气,火箭对喷出的燃气产生向下的推力,反之燃气对火箭产生向上的推力,使火箭升空,利用了力的作用是相互的原理,C不符合题意;头球攻门时,要向球门方向用力顶球,只是说明了力可以改变运动状态与方向,没有利用力的作用是相互的原理,D符合题意.故选D.
3.怎样判断一个物体是否受到力的作用?
一个物体受到力的作用,将产生两种效果.一是物体的形状发生改变,二是改变物体的运动状态.运动状态的改变有以下三种情况:(1)运动方向不变,速度大小发生改变,如从树上掉下来的苹果,方向不变,快慢变化:(2)速度大小不变,运动方向发生改变,如匀速转弯的火车,快慢不变,方向变化;(3)运动速度大小和方向同时改变,如斜向上投出去的铅球,在重力作用下做曲线运动,速度的大小和方向都在发生变化.
一个物体的运动状态改变了或它的形状改变了,说明一定有别的物体对它施加了力的作用.值得注意的是,物体运动状态没有改变,并不能说明这个物体没有受力,此时,物体可能没有受力,也可能受到了力.例如,静止在水平桌面上的物体,水平方向可能没有受力,也可能受到了力.但物体一定发生了形变,这个形变可能很明显,我们用肉眼很容易观察到,也可能不明显,我们用肉眼很难观察出来.
例3 下列过程中,有一个力的作用效果与其他三个不同类,它是( ).
A.把橡皮泥捏成不同造型
B.进站的火车受阻力缓缓停下
C.苹果受重力竖直下落
D.用力把铅球推出
解析 解决本题的关键是掌握力的作用效果.
把橡皮泥捏成不同造型,橡皮泥的形状发生变化,所以选项A属于力改变物体的形状;进站的火车受阻力缓缓停下,速度在减小,所以选项B属于力改变物体的运动状态;苹果受重力作用竖直下落,苹果在重力作用下,速度越来越快,所以选项C属于力改变物体的运动状态;用力把铅球推出,铅球在重力作用下,运动速度和运动方向都在发生改变,所以选项D属于力改变物体的运动状态.故选A.