自由落體運(yùn)動(dòng)的定義需要修改嗎?

謝 麗

(安徽師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院,安徽蕪湖 241000)

本刊2010年第1期發(fā)表了《淺談自由落體運(yùn)動(dòng)的定義》一文(以下簡(jiǎn)稱“淺文”).指出了人教版從1995年到2009年各次出版的教科書(shū)對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的定義“物體只在重力作用下從靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng),叫做自由落體運(yùn)動(dòng)”是錯(cuò)誤的.“淺文”認(rèn)為應(yīng)該如此表述:物體只有在重力作用下,從速度為0開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng),叫做自由落體運(yùn)動(dòng).原因是“淺文”認(rèn)為靜止是指同時(shí)滿足速度為0和加速度為0,只有速度為0,而加速度不為0,就不是靜止.

這種說(shuō)法值得商榷!

由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)的描述具有相對(duì)性,為了描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng),我們必須先選擇另一個(gè)或幾個(gè)物體作為參考系,然后考察物體相對(duì)于參考系是否發(fā)生位置變化,如果發(fā)生了位置變化,我們就說(shuō)這個(gè)物體在運(yùn)動(dòng),否則就說(shuō)這個(gè)物體是靜止的.從這段話中我們可以看出,以地面為參考系,如果物體相對(duì)于地面的位置發(fā)生變化,則物體在運(yùn)動(dòng);反之,如果物體相對(duì)于地面位置不發(fā)生變化,物體就處于靜止?fàn)顟B(tài).

牛頓第一定律表明,任何物體都要保持其靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),直到其他物體所作用的力迫使它改變?yōu)橹?

由上面的分析我們知道,靜止并不要求速度和加速度同時(shí)為0,只要速度為0,物體就處于靜止?fàn)顟B(tài).以從手中釋放石塊為例來(lái)說(shuō)明自由落體運(yùn)動(dòng),釋放石塊前,石塊相對(duì)于地面位置沒(méi)有發(fā)生變化,我們說(shuō)它是靜止的,此時(shí)它的速度為0,石塊處于平衡狀態(tài),它的加速度也為0.釋放石塊后,由牛頓第一定律知,重力將迫使它改變?cè)瓉?lái)的靜止?fàn)顟B(tài).但釋放石塊的瞬間,石塊的速度仍為0,石塊相對(duì)于地面的位置仍沒(méi)有發(fā)生變化,所以說(shuō),釋放石塊的瞬間,石塊仍是靜止的,但此時(shí)它受重力作用,加速度已不為0了.

平時(shí)我們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中說(shuō)到靜止,多指物體處于平衡狀態(tài),當(dāng)物體的速度和加速度同時(shí)為0時(shí),物體處在靜止?fàn)顟B(tài)并保持靜止?fàn)顟B(tài);而當(dāng)速度為0,加速度不為0時(shí),物體將改變靜止?fàn)顟B(tài),從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng).釋放石塊前,石塊是處于持續(xù)靜止?fàn)顟B(tài),這是我們所熟悉的,容易理解.釋放石塊的瞬間,石塊的速度為0,加速度不為0,因而石塊由靜止開(kāi)始做自由落體運(yùn)動(dòng).

在準(zhǔn)確把握了靜止的概念后,筆者得出的結(jié)論是:人教版從1995年到2009年15年來(lái)出版的5版高中物理教科書(shū)中對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的定義是正確的.

1 劉克哲.物理學(xué)(第2版).北京:高等教育出版社,2002.