力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系

王倫宇

關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)，我們應(yīng)理解它們的內(nèi)在關(guān)系：力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的原因。具體有如下三種情況。

一、物體不受力的作用

根據(jù)牛頓第一定律可知，物體不受力的作用時(shí)，它可能處于靜止?fàn)顟B(tài)（外力消失前，物體的速度為零），也可能保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（外力消失前，物體的速度不為零）。

例1（2019·湖南·益陽(yáng)）雨傘在雨中快速旋轉(zhuǎn)（從上往下看沿逆時(shí)針?lè)较颍瑐愎悄┒说挠甑伪凰Τ?。下圖中能正確表示雨滴P被甩出瞬間運(yùn)動(dòng)方向的是（ ）。

? A.豎直向下 ? B.沿傘骨方向 C.水平向右 D.水平向左

解析：雨滴P被甩出瞬間水平方向不受力，而此前雨滴P隨著雨傘快速旋轉(zhuǎn)，可知它在被甩出瞬間水平向右運(yùn)動(dòng)。

答案：C

二、物體受平衡力作用

物體受平衡力作用時(shí)，其作用效果等效于不受任何外力作用時(shí)的效果，故物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài);反之，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，它要么受平衡力作用，要么不受力的作用。

例2（2019·湖北·宜昌）消防員在緊急集合時(shí)，往往抓住一根豎直的桿從上滑下。如果某消防員自身及裝備質(zhì)量共80 kg，當(dāng)他抓著豎直的桿勻速下滑時(shí)，桿對(duì)人的摩擦力是_____________N;接近地面時(shí)，他增大握力，則桿對(duì)手的摩擦力將____________（選填：增大、減小、不變）。（g=10 N/kg）

解析：消防員自身及裝備的重力：G = mg = 80 kg×10 N/kg = 800 N。當(dāng)他抓著豎直的桿勻速下滑時(shí)，消防員自身及裝備受到的重力和桿對(duì)人的摩擦力是一對(duì)平衡力，它們大小相等，所以受到的摩擦力f = G = 800 N;用更大的力握桿，對(duì)桿的壓力變大，則桿對(duì)手的滑動(dòng)摩擦力也增大。

答案：800 增大

三、物體受非平衡力作用

當(dāng)物體受非平衡外力（F合 ≠ 0）作用時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定發(fā)生改變，包括三種情況：一是速度大小變化，二是運(yùn)動(dòng)方向變化，三是速度大小和運(yùn)動(dòng)方向同時(shí)發(fā)生變化。其關(guān)系如下：

例3（2019·四川·成都）“和諧號(hào)”動(dòng)車滿載著旅客從成都東站緩緩駛出前往西安。下列說(shuō)法正確的是（ ）。

A. 坐在列車上的乘客相對(duì)于車站是靜止的

B. 列車由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)，列車的慣性減小了

C. 列車受到的牽引力和鐵軌對(duì)它的支持力是平衡力

D. 列車加速前進(jìn)時(shí)，它受到的牽引力大于它受到的阻力

解析：乘客和車站的位置發(fā)生了變化，乘客相對(duì)于車站是運(yùn)動(dòng)的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤;慣性只與質(zhì)量有關(guān)，與速度無(wú)關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤;牽引力在水平方向，支持力在豎直方向，二者不是平衡力，選項(xiàng)C錯(cuò)誤;列車加速前進(jìn)時(shí)，列車受非平衡力作用，其所受合力方向與速度方向一致，牽引力大于阻力，選項(xiàng)D正確。

答案：D

練一練

1.（2019·江蘇·蘇州）如圖1所示，一氫氣球用細(xì)繩系在玩具車上，靜置于廣場(chǎng)的光滑水平地面上，當(dāng)有勻速的風(fēng)沿水平方向向右吹來(lái)時(shí)，氣球和玩具車在風(fēng)力作用下向右運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明力能改變物體的____________;玩具車在向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中____________（選填“可能”或“不可能”）被風(fēng)吹離地面;一段時(shí)間后玩具車勻速前進(jìn)，此時(shí)細(xì)繩____________（選填“向左傾斜”“向右傾斜”或“保持豎直”）。

2.（2019·山東·棗莊）如圖2所示，在拉力F = 10 N的作用下，物體沿水平面向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，物體受到的摩擦力是____________N;當(dāng)撤去拉力F時(shí)，物體將____________，此時(shí)，假設(shè)重力突然消失，在不計(jì)空氣阻力的情況下，物體將____________。

3.（2019·貴州·貴陽(yáng)）如圖3所示，在平直路面上向右勻速行駛的小車中，有一輕質(zhì)彈簧的一段固定在車廂右壁，另一端連接小車底板上的木塊，彈簧此時(shí)處于原長(zhǎng)狀態(tài)并保持水平。下列判斷正確的是（ ）。

A. 若木塊突然壓縮彈簧，則小車一定在做加速運(yùn)動(dòng)

B. 若木塊受到向右的摩擦力，則小車一定在做加速運(yùn)動(dòng)

C. 若木塊受到三個(gè)力的作用，則小車一定在做減速運(yùn)動(dòng)

D. 若彈簧未發(fā)生形變，則小車一定在做勻速運(yùn)動(dòng)

答案：1. 運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 不可能 保持豎直 2. 10 做減速運(yùn)動(dòng) 做勻速直線運(yùn)動(dòng) 3. B