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〔关键词〕 概念;弹力;摩擦力;运算
〔中图分类号〕 G633.7
〔文献标识码〕 C
〔文章编号〕 1004—0463(2008)08(A)—0051—01
力学是物理学的一个重要分支,其核心课题是力和运动的关系问题.主要介绍力的基本概念、物体的平衡以及研究力学问题的基本方法.学好力学部分的这些入门内容,对力学及整个物理学的学习至关重要.
力的基本概念
力的概念来自于生活.通过大量生活实例,概括、归纳得出力是物体间的相互作用.此定义指出了力的物质性和相互性.一个力作用在物体上产生的效果,与这个力的大小、方向、作用点有关,因此,描述一个力必须指明这个力的三要素.为了形象、直观地表示一个力,借用了几何中的有向线段,有向线段的长度表示这个力的大小,箭头指向表示这个力的方向,箭尾表示这个力的作用点,这样,有向线段完全描述了一个力的三要素.力的三要素指出了力的矢量性,因此,力的运算要按照矢量的运算法则来进行.对于初学者来说,由熟悉的代数运算过渡到陌生的矢量运算,既是数学的难点,也给物理学习蒙上了“难”的面纱.运用数学工具定量表示一个物理量,这是物理学的研究方法.初学者学好数学并结合物理意义进行正确迁移,这是学好物理的基础.
弹力和静摩擦力
正确理解“趋势”二字,有助于掌握弹力和静摩擦力的概念.趋势分为两种:一种为恢复趋势,即在弹性限度内,受外力作用而发生弹性形变的物体都具有恢复原状的趋势.如,压缩的弹簧有伸展的趋势,拉伸的弹簧有收缩的趋势,只能拉伸的绳、线、皮筋有收缩的趋势,受压的平面、斜面有垂直此面向上的恢复趋势等.正是由于这种恢复趋势,发生形变的物体将对引起形变的物体产生弹力的作用,弹力的方向与恢复趋势的方向相同.如图1所示,弹簧下端悬挂一物体,弹簧被拉伸并有向上收缩的趋势,因此它对物体的弹力F的方向沿弹簧向上;另一种是相对运动趋势,处于表面(平面、斜面)上的物体所具有的沿接触面相对运动的可能,但由于接触面不光滑,而仍保持相对静止的一种状态.如,水平面上一物体,当施加一水平推力F但没有推动时,该物体相对水平面有沿推力F方向向前运动的趋势(如图2所示).再如,放在斜面上静止的物体有沿斜面向下滑的趋势(如图3所示).正是由于物体相对其他物体有一种运动(滑动)的趋势,因而该物体受到了其他物体阻碍它这种相对运动趋势的静摩擦力f.静摩擦力f的方向与该物体相对运动的趋势的方向相反(如图2、3所示).
力的运算
通过实验发现,求二力的合力或把一个力分解为一对分力,都要遵循平行四边形定则.平行四边形定则也是矢量运算的一般法则.正交分解法是平行四边形定则在两垂直方向上的具体应用,是力的运算中常用的方法.
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
〔中图分类号〕 G633.7
〔文献标识码〕 C
〔文章编号〕 1004—0463(2008)08(A)—0051—01
力学是物理学的一个重要分支,其核心课题是力和运动的关系问题.主要介绍力的基本概念、物体的平衡以及研究力学问题的基本方法.学好力学部分的这些入门内容,对力学及整个物理学的学习至关重要.
力的基本概念
力的概念来自于生活.通过大量生活实例,概括、归纳得出力是物体间的相互作用.此定义指出了力的物质性和相互性.一个力作用在物体上产生的效果,与这个力的大小、方向、作用点有关,因此,描述一个力必须指明这个力的三要素.为了形象、直观地表示一个力,借用了几何中的有向线段,有向线段的长度表示这个力的大小,箭头指向表示这个力的方向,箭尾表示这个力的作用点,这样,有向线段完全描述了一个力的三要素.力的三要素指出了力的矢量性,因此,力的运算要按照矢量的运算法则来进行.对于初学者来说,由熟悉的代数运算过渡到陌生的矢量运算,既是数学的难点,也给物理学习蒙上了“难”的面纱.运用数学工具定量表示一个物理量,这是物理学的研究方法.初学者学好数学并结合物理意义进行正确迁移,这是学好物理的基础.
弹力和静摩擦力
正确理解“趋势”二字,有助于掌握弹力和静摩擦力的概念.趋势分为两种:一种为恢复趋势,即在弹性限度内,受外力作用而发生弹性形变的物体都具有恢复原状的趋势.如,压缩的弹簧有伸展的趋势,拉伸的弹簧有收缩的趋势,只能拉伸的绳、线、皮筋有收缩的趋势,受压的平面、斜面有垂直此面向上的恢复趋势等.正是由于这种恢复趋势,发生形变的物体将对引起形变的物体产生弹力的作用,弹力的方向与恢复趋势的方向相同.如图1所示,弹簧下端悬挂一物体,弹簧被拉伸并有向上收缩的趋势,因此它对物体的弹力F的方向沿弹簧向上;另一种是相对运动趋势,处于表面(平面、斜面)上的物体所具有的沿接触面相对运动的可能,但由于接触面不光滑,而仍保持相对静止的一种状态.如,水平面上一物体,当施加一水平推力F但没有推动时,该物体相对水平面有沿推力F方向向前运动的趋势(如图2所示).再如,放在斜面上静止的物体有沿斜面向下滑的趋势(如图3所示).正是由于物体相对其他物体有一种运动(滑动)的趋势,因而该物体受到了其他物体阻碍它这种相对运动趋势的静摩擦力f.静摩擦力f的方向与该物体相对运动的趋势的方向相反(如图2、3所示).
力的运算
通过实验发现,求二力的合力或把一个力分解为一对分力,都要遵循平行四边形定则.平行四边形定则也是矢量运算的一般法则.正交分解法是平行四边形定则在两垂直方向上的具体应用,是力的运算中常用的方法.
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文