在质疑中学习 提高分析能力

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什么是机械运动和静止呢?用来判断一个物体是否运动的另一个选作标准的物体叫做参照物。物理学中把一个物体相对于参照物位置的改变叫做机械运动，简称运动。如果一个物体相对于参照物的位置没有发生变化，那么我们就说这个物体是静止的；如果一个物体相对于参照物的位置发生变化，那么我们就说这个物体是运动的。

我们知道力的作用效果是使物体发生形变的原因，是使物体的运动状态发生改变的原因。从静止的定义可以看出，所谓的静止就是物体相对于参照物没有发生位置的改变，或者说发生的位移是零。在学习牛顿第一定律时，我们先在桌面上放一张纸条，再在纸条上面放一个木块(水杯、笔帽等)，突然抽出纸条，会看到突然抽出纸条时重物仍然静止不动，然后再重做这个演示实验(物理课本上也是这样安排这个演示实验)，我们认为突然抽出纸条后物体仍然处于静止状态是错误的，只不过是突然抽出纸条时，木块发生的位移太小。现用不同的方法加以分析和广大读者探讨分析，共同提高。

把物体发生的位移很小几乎是零却说成物体是静止的，我们不能说到专业名词时含糊其辞、不准确。在平常的学习、日常生活中用词一定要严谨。

图1

就这个演示实验先通过牛顿第二定律和位移的公式进行分析，加以验证上述观点是错误的。如图1所示，设桌面为C，木块为A，纸条为B，手拉纸条B的拉力为F，木块A的质量为mA，纸条B的质量为mB。木块与纸条间的动摩擦因数为μ。我们先缓慢地拉纸条，会看到把纸条B从木块A的下面拉出的同时，木块A也在水平向左移动。我们快速地突然拉纸条时，会看到把纸条B从木块A的下面拉出时，纸条上面的木块A处于静止状态。我们要有物理知识方面的核心素养，一定要从物体受力的情况正确分析木块A是否处于静止状态。

下面从木块A的受力来分析，假设各接触面都粗糙，那么把纸条从木块下面拉出的过程中，分别对纸条和木块作出受力分析的示意图。如图2所示是纸条的受力情况，纸条在水平方向上受到三个力的作用，分别是水平向左的拉力F，木块A对纸条水平向右的滑动摩擦力fAB，以及桌面对纸条B水平向右的滑动摩擦力fCB。纸条在竖直方向上受到三个力的作用，分别是竖直向下的重力GB、木块对纸条竖直向下的压力FAB，以及桌面对纸条竖直向上的弹力FCB(支持力)。

图2

图3

如图3所示是木块A的受力情况，在水平方向上受到纸条B对木块A水平向右的滑动摩擦力fBA，在竖直方向上受到重力GA和纸条B对木块A的支持力FBA。(这里特别强调一下，拉动纸条时，纸条相对木块水平向左运动，所以木块对纸条有水平向右的滑动摩擦力fAB，根据牛顿第三定律可知，纸条对木块的滑动摩擦力为fBA。这两个摩擦力是一对作用力和反作用力)

为了讨论纸条和木块的运动情况，作出纸条、木块在水平方向上的受力示意图，如图4所示。为了验证把纸条从木块下面拉出时木块的运动情况，用动量定理加以分析。

图4

动量定理：物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化量。

公式：F合t=mΔv=mvt-mv0。

木块A所受的合外力就是纸条对木块的滑动摩擦力fBA，则：

由上述五式化简得Δv=μgΔt。

从上式我们可以看出，缓慢地把纸条从木块下面拉出来，需要的时间Δt长，我们就可以明显地看到木块A水平向右发生了移动；当我们把纸条突然从木块A下面快速地拉出来，需要的时间Δt很短，木块A的速度变化量Δv很小，我们肉眼无法看出物体的移动。因此不能说把纸条B突然从木块A下面快速拉出来时，木块A是静止的。为了科学严谨，可以说物体发生的位移很小几乎是零。

我们也可以从位移和时间的关系，以及牛顿第二定律分析得出正确的结论。

读者也可以分析一下：自由释放的物体做自由落体运动时，物体在重力作用下，在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动，地球竖直向上移动了没有?