力與運動的關系

王倫宇

關于力和運動，我們應理解它們的內在關系：力不是維持物體運動的原因，而是使物體運動狀態發生改變的原因。具體有如下三種情況。

一、物體不受力的作用

根據牛頓第一定律可知，物體不受力的作用時，它可能處于靜止狀態（外力消失前，物體的速度為零），也可能保持勻速直線運動狀態（外力消失前，物體的速度不為零）。

例1（2019·湖南·益陽）雨傘在雨中快速旋轉（從上往下看沿逆時針方向），傘骨末端的雨滴被甩出。下圖中能正確表示雨滴P被甩出瞬間運動方向的是（ ）。

? 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，可知它在被甩出瞬間水平向右運動。

答案：C

二、物體受平衡力作用

物體受平衡力作用時，其作用效果等效于不受任何外力作用時的效果，故物體處于靜止狀態或勻速直線運動狀態;反之，物體處于靜止狀態或勻速直線運動狀態時，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，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量共80 kg，當他抓著豎直的桿勻速下滑時，桿對人的摩擦力是_____________N;接近地面時，他增大握力，則桿對手的摩擦力將____________（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。當他抓著豎直的桿勻速下滑時，消防員自身及裝備受到的重力和桿對人的摩擦力是一對平衡力，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，對桿的壓力變大，則桿對手的滑動摩擦力也增大。

答案：800 增大

三、物體受非平衡力作用

當物體受非平衡外力（F合 ≠ 0）作用時，物體運動狀態一定發生改變，包括三種情況：一是速度大小變化，二是運動方向變化，三是速度大小和運動方向同時發生變化。其關系如下：

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

A. 坐在列車上的乘客相對于車站是靜止的

B. 列車由靜止變為運動，列車的慣性減小了

C. 列車受到的牽引力和鐵軌對它的支持力是平衡力

D. 列車加速前進時，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生了變化，乘客相對于車站是運動的，選項A錯誤;慣性只與質量有關，與速度無關，選項B錯誤;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C錯誤;列車加速前進時，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，一氫氣球用細繩系在玩具車上，靜置于廣場的光滑水平地面上，當有勻速的風沿水平方向向右吹來時，氣球和玩具車在風力作用下向右運動，說明力能改變物體的____________;玩具車在向右運動的過程中____________（選填“可能”或“不可能”）被風吹離地面;一段時間后玩具車勻速前進，此時細繩____________（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動，物體受到的摩擦力是____________N;當撤去拉力F時，物體將____________，此時，假設重力突然消失，在不計空氣阻力的情況下，物體將____________。

3.（2019·貴州·貴陽）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，彈簧此時處于原長狀態并保持水平。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動

B. 若木塊受到向右的摩擦力，則小車一定在做加速運動

C. 若木塊受到三個力的作用，則小車一定在做減速運動

D. 若彈簧未發生形變，則小車一定在做勻速運動

答案：1. 運動狀態 不可能 保持豎直 2. 10 做減速運動 做勻速直線運動 3. B