小狐狸皮皮的物理世界
2021-01-18曹远强
曹远强
力的三要素
听了狐狸爷爷对力的介绍，又看了看晃荡的沙袋，小狗汪汪恍然大悟：“我明白了，力大，物体的运动状态改变就明显，力小就不明显，是吗？”
皮皮说：“是的！我们还可以根据这个来比较力的大小。比如，小熊能提动那个石锁，改变石锁的运动状态，而我却不能，所以我的力气比小熊的小。”
狐狸爷爷说：“力的大小确实是决定力的作用效果的重要因素，但不是全部，还有另外两个要素影响着力的作用效果，它们合起来叫作力的三要素。”
小熊问道：“什么叫力的三要素？我从来没听说过！”
皮皮高兴地说道：“我知道，力的大小肯定是其中一个要素。
小狗汪汪咕哝了一句：“这不是废话吗，刚才狐狸爷爷已经说了。”
狐狸爷爷说：“对，力的大小是其中一个要素。另外两个要素，一个是力的方向，一个是力的作用点。
这时，挂在树上的两个皮球已经静止，狐狸爷爷带着皮皮他们走了过去。
“你们看，如果向左给这个球一个力，那这个球就会向左运动。如果向右给它一个力呢？那它就会向右运动。由此可见，施力方向不同，产生的效果也就不同。因此，力的方向也决定着力的作用效果。”
“确实如此，方向很重要。”小熊说。
“还有一个要素是作用点。你们知道，刚才我是向着球心发力的，现在，我保持方向不变，但是着力点改成球的边沿。来，我们看看是什么效果！”说着，狐狸爷爷伸出手掌，向球的边沿击去。小伙伴们惊讶地发现，球在向上荡起的同时，快速地旋转起来了。
“确实效果不同！”大家感叹道。
“力作用在物体上的位置不同，也就是作用点不同，也会影响力的作用效果。”狐狸爷爷说。
小狗汪汪总结道：“总的来说，力有三个要素：大小、方向和作用点。”
大家正讨论着力的三要素，皮皮突然大笑起来，汪汪问他：“你笑什么？”
皮皮坏笑着说：“我觉得力的作用点真的是太重要了！你想啊，我用力打你的后背，很可能没事儿，但要是我用同样的力打你的鼻子，那效果肯定不一样！”
小狗汪汪觉得皮皮说的很有道理。
认识弹力
一阵秋风吹来，落叶飘飘。小熊、小狗、小狐狸在秋风中挥拳踢腿，翻腾跳跃，练起了武术，狐狸爷爷则站在一边观看。练了一段时间后，他们开始休息。
小狗汪汪说：“狐狸爷爷，您的知识真是渊博，我们都特别佩服。要不，您再跟我们讲点儿什么吧！”
狐狸爷爷说：“好吧，既然刚才我们谈到了力，那下面我就给你们介绍几种力吧！”
“好哇好哇，不过您要讲得通俗一些，不然我可能听不懂！”小熊不好意思地说。
“没问题！首先我来介绍一下弹力。弹力就是物体因为发生弹性形变而产生的力。”狐狸爷爷开始介绍了。
皮皮问：“什么是弹性形变？”
“就是力施加到物体上，物体发生形变，但只要这个力撤去，该物体就会马上恢复原状，这种形变就叫弹性形变，它能产生弹力。比如，弹簧被拉伸会产生弹力，被压缩也能产生弹力，它所发生的形变都是可以恢复的。”狐狸爷爷解释说。
小狗汪汪说：“那有不是弹性形变的形变吗？”
“有哇！你们来看这堆沙子。”狐狸爷爷走过去，用力向那堆沙子打了一拳，然后拿开拳头，这时，沙堆上出现了一个拳头的痕迹。
“你们看，这堆沙子发生的形变就不是弹性形变，因为它不能产生弹力。”狐狸爷爷指着沙堆对小伙伴们说。
“狐狸爷爷，射箭时弓所产生的力应该是弹力，对吧？”小熊很有把握地說。
狐狸爷爷说：“是啊。你们看，绳子拴着沙袋，绳子对上面的树枝和下面的沙袋都施加了拉力。这个拉力细致地分析起来就是弹力，因为绳子发生了弹性形变。”
皮皮摸了一下拉紧的绳子说：“没看出来它发生形变了呀！”
狐狸爷爷说：“有些形变用肉眼是看不出来的，需要用仪器才能测量出来。产生拉力时，绳子伸长了，撤去拉力，绳子就会恢复原长。如果用橡皮绳来悬挂物体，这种形变就会很明显。”
大家想起橡皮绳拉伸的样子，终于理解了绳子受力时发生的弹性形变。
认识重力
狐狸爷爷继续介绍：“接下来我介绍一种谁也离不开的力一一重力！由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力。我们扔出去的球会落下来，树叶会从树上飘落，都是由于受到了重力的影响。”
小熊说：“重力，我知道，我们的身体也会受到重力影响，地球上没有物体能离得开重力的作用。”
“是啊，我们就生活在地球打造的巨大的重力场中。”狐狸爷爷说。
“天上的飞鸟也受重力影响吗？飞机呢？”小狗汪汪追问道。
狐狸爷爷说：“受哇，人造地球卫星也同样受重力影响呢！”
“哇，重力真是厉害呀！”三个小伙伴齐声惊呼。
重力的方向
狐狸爷爷接着说：“接下来我来说一下重力的方向。”这时皮皮抢着说：“我知道，我知道，是向下的。”
狐狸爷爷说：“准确地说，重力的方向是竖直向下，这个竖直向下是指与水平方向垂直。你们看，吊沙袋的绳子被拉直了，这就形象地展示了重力的方向。用绳子拴住一个物体，然后令物体自然下垂，向下拉直的绳子就指示着物体所受重力的方向。这种拴着一个物体，能指示物体所受重力方向的绳子，在建筑上叫作重垂线，可以用来检查墙壁砌得直不直。”
皮皮问：“要是墙壁砌得不直会怎么样呢？”
小熊说：“那还用说，肯定是不坚固，容易倒呗！”
狐狸爷爷说：“小熊说得对！用好重垂线，就可以把墙砌直、砌好。”
小狗汪汪提醒道：“狐狸爷爷，您讲了重力的大小和方向，还没讲重力的作用点呢！”
“哦，好的好的，我接着讲。重力在物体上的作用点叫作重心，每个物体都有一个重心。实际上，物体每一部分都会受到重力的作用，但是研究问题时，为了方便，我们可以认为重力只作用在重心上。特别的是，虽然每个物体都有一个重心，但是重心却不一定在物体上面。”
“啊？这怎么可能？！”三个小伙伴齐声说道。
看到大家感到意外，狐狸爷爷忙拿起树枝在地上画起画来。他边画边讲：“比如圆环状的物体。它们的重心就不在圆环上，而是在圆环里面的中心位置上。”
看着狐狸爷爷画的画，三个小伙伴都开始琢磨起来。同学们，你们弄明白了吗？
狐狸爷爷的课堂：
力的三要素影响着力的作用效果。
力的三要素是：大小、方向和作用点。
弹力：物体由于发生弹性形变而产生的力。弹性形变就是外力撤去后还能恢复原状的形变。
地球对地球上和地球附近的物体都施加了重力。
重力是由于物体受地球的吸引而产生的，它的大小与物体的质量成正比（质量越大受到的重力越大）。重力的方向是竖直向下，重力在物体上的作用点叫物体的重心，重心不一定在物体上。
（编辑 乖乖隆地洞）
