力與運動的關係與功和能的關係、衝量與動量的關係構成了幾乎力學的全部內容,它們從不同側麵研究力的作用效果及其規律,其中力與運動的關係又是基礎。
一、知識要點
1.力、物體的平衡
2.質點的運動
3.力與運動的關係
二、重點說明
1.關於力的概念。力是物體對物體的作用。力的這一定義,體現了力的物質性和相互性,即判斷一個力是否存在,不但要有受力物體;同時還應有施力物體。力是矢量。
應從產生原因上認識力的概念,對於力學範圍內涉及到的三種力,要從產生原因及方向特點上把握。
其一,關於重力和萬有引力。地球(質量M)上的物體(質量m)受到地球的萬有引力F=GmM/r2,物體隨地球自轉而作勻速圓周運動的向心力是物體所受萬有引力的一個分力。但是由於這一分力極小,所以萬有引力的另一分力——重力無論從大小和方向上都與萬有引力相差無幾。所以有mg=GmM/r2。
式中r是物體到地心的距離,即r=R+h(R為地球半徑),由於地球半徑R=6.4×103米,所以在地球表麵附近重力加速度g值變化甚微,可視為不變,因此重力是地球表麵附近的萬有引力。這正是物理的重要研究方法,在足夠精確的前提下,大膽近似、大膽理想化,可使解決問題大大簡化。同樣,說重力方向豎直向下,表明在不大的範圍內,物體在各處受到的重力方向是平行的,依然是一種理想化處理方法。
其二,彈力與摩擦力均屬“被動力”。接觸僅是產生彈力和摩擦力的必要條件。判斷相互接觸的物體間是否有形變,是否有相對運動或相對運動趨勢,往往需要參考運動狀態及物體其它受力情況才能獲得正確結論。具體問題詳見《能力培養》部分的例題分析。
2.關於力與運動的關係。應認識到:
(1)判斷一個物體作什麼運動,首先要看它的初速度v是否為零;然後看它受力是否為恒力;若為恒力,還要看它與v的夾角。這樣才能準確地判斷運動形式。
(2)同是勻加速運動,可以是直線,可以是曲線運動,雖然加速度都是恒定的,但速度大小可增可減,方向可變可不變。
同是加速運動.速度大小可以變化,也可以不變化,勻速圓周運動這個實例,應引起注意。
(3)除了從力與運動的關係角度分析了各種典型運動形式,還應從功能角度、衝量與動量角度對比各種運動形式的差異。