力与运动的关系

王伦宇

关于力和运动，我们应理解它们的内在关系：力不是维持物体运动的原因，而是使物体运动状态发生改变的原因。具体有如下三种情况。

一、物体不受力的作用

根据牛顿第一定律可知，物体不受力的作用时，它可能处于静止状态（外力消失前，物体的速度为零），也可能保持匀速直线运动状态（外力消失前，物体的速度不为零）。

例1（2019·湖南·益阳）雨伞在雨中快速旋转（从上往下看沿逆时针方向），伞骨末端的雨滴被甩出。下图中能正确表示雨滴P被甩出瞬间运动方向的是（ ）。

  A.竖直向下   B.沿伞骨方向 C.水平向右 D.水平向左

解析：雨滴P被甩出瞬间水平方向不受力，而此前雨滴P随着雨伞快速旋转，可知它在被甩出瞬间水平向右运动。

答案：C

二、物体受平衡力作用

物体受平衡力作用时，其作用效果等效于不受任何外力作用时的效果，故物体处于静止状态或匀速直线运动状态;反之，物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，它要么受平衡力作用，要么不受力的作用。

例2（2019·湖北·宜昌）消防员在紧急集合时，往往抓住一根竖直的杆从上滑下。如果某消防员自身及装备质量共80 kg，当他抓着竖直的杆匀速下滑时，杆对人的摩擦力是_____________N;接近地面时，他增大握力，则杆对手的摩擦力将____________（选填：增大、减小、不变）。（g=10 N/kg）

解析：消防员自身及装备的重力：G = mg = 80 kg×10 N/kg = 800 N。当他抓着竖直的杆匀速下滑时，消防员自身及装备受到的重力和杆对人的摩擦力是一对平衡力，它们大小相等，所以受到的摩擦力f = G = 800 N;用更大的力握杆，对杆的压力变大，则杆对手的滑动摩擦力也增大。

答案：800 增大

三、物体受非平衡力作用

当物体受非平衡外力（F合 ≠ 0）作用时，物体运动状态一定发生改变，包括三种情况：一是速度大小变化，二是运动方向变化，三是速度大小和运动方向同时发生变化。其关系如下：

例3（2019·四川·成都）“和谐号”动车满载着旅客从成都东站缓缓驶出前往西安。下列说法正确的是（ ）。

A. 坐在列车上的乘客相对于车站是静止的

B. 列车由静止变为运动，列车的惯性减小了

C. 列车受到的牵引力和铁轨对它的支持力是平衡力

D. 列车加速前进时，它受到的牵引力大于它受到的阻力

解析：乘客和車站的位置发生了变化，乘客相对于车站是运动的，选项A错误;惯性只与质量有关，与速度无关，选项B错误;牵引力在水平方向，支持力在竖直方向，二者不是平衡力，选项C错误;列车加速前进时，列车受非平衡力作用，其所受合力方向与速度方向一致，牵引力大于阻力，选项D正确。

答案：D

练一练

1.（2019·江苏·苏州）如图1所示，一氢气球用细绳系在玩具车上，静置于广场的光滑水平地面上，当有匀速的风沿水平方向向右吹来时，气球和玩具车在风力作用下向右运动，说明力能改变物体的____________;玩具车在向右运动的过程中____________（选填“可能”或“不可能”）被风吹离地面;一段时间后玩具车匀速前进，此时细绳____________（选填“向左倾斜”“向右倾斜”或“保持竖直”）。

2.（2019·山东·枣庄）如图2所示，在拉力F = 10 N的作用下，物体沿水平面向右做匀速直线运动，物体受到的摩擦力是____________N;当撤去拉力F时，物体将____________，此时，假设重力突然消失，在不计空气阻力的情况下，物体将____________。

3.（2019·贵州·贵阳）如图3所示，在平直路面上向右匀速行驶的小车中，有一轻质弹簧的一段固定在车厢右壁，另一端连接小车底板上的木块，弹簧此时处于原长状态并保持水平。下列判断正确的是（ ）。

A. 若木块突然压缩弹簧，则小车一定在做加速运动

B. 若木块受到向右的摩擦力，则小车一定在做加速运动

C. 若木块受到三个力的作用，则小车一定在做减速运动

D. 若弹簧未发生形变，则小车一定在做匀速运动

答案：1. 运动状态 不可能 保持竖直 2. 10 做减速运动 做匀速直线运动 3. B