7.关于力的定义
题目
一个物体受到力的作用,则它( )
A.一定会发生形变 B.一定会产生加速度
C.可能会发生形变 D.可能会产生加速度
原解答
CD
商榷和建议
本题最值得商榷之处是原答案认为选项B不正确而选项 D 正确,理由是:如果一个物体受到力的作用,但这些力满足平衡条件,即这些力的合力为零,那么它将处于平衡状态,不产生加速度,保持静止或匀速直线运动状态。
这个理由看似正确,却会造成概念混淆的后果。如果我们强调“物体受力也不一定产生加速度”,那么学生就会对一系列问题质疑。例如,既然物体受力也不一定产生加速度,那么说“力是改变物体运动状态(即产生加速度)的原因”还正确吗?
科学的力的概念是牛顿最先提出来的,他在著名的《自然哲学之数学原理》一书中指出,外力是一种对物体的推动作用,使其改变静止的或匀速直线运动的状态。紧接着,该书给出了著名的三个运动定律,其中第一定律告诉我们每个物体都保持其静止或匀速直线运动的状态,除非有外力作用于它迫使它改变那个状态。它定性地定义了力是物体改变运动状态的原因。第二定律则进一步定量地说明了运动状态的变化率正比于外力,变化的方向沿外力作用的直线方向。
请注意,这里说物体受到的外力,是指物体只受这一个力的情沉。牛顿第二定律公式 F = ma 中的 F,也是指只受一个力的情况。当然,实际的物体往往受到的力不止一个,这时候就要用到力的合成的知识,把它受到的各个力合成一个合力,我们知道合力与分力是等效替代关系,就是说用这个合力代替它受到的所有外力,效果相同,这里的“效果”指的就是改变物体运动状态的效果,即产生加速度的效果,而不包括使物体发生形变的效果。这时的牛顿第二定律中的 F,就是指它受到的合力,我们常常把牛顿第二定律的公式写成 F合 = ma,或者 ∑F = ma。
动量定理、动能定理等物理规律中的外力 F 也是如此。
因此,在教学中不应该出现类似这样的习题,因为它会在学生的头脑中强化“物体受力也不一定产生加速度”的错误认识,而应该从正面引导学生正确理解物理规律的意义。
牛顿本人在定义科学的力的概念及三个运动定律时,都没有提到形变的问题,当然不是说力的作用效果不包括使物体发生形变,但力最本质的特征是改变物体的运动状态,使物体产生加速度。牛顿正是抓住了这个最本质的特征,从而建立了整个经典物理的大厦,成为科学史上最伟大的自然科学家之一。
为什么说改变物体的运动状态是力最本质的特征,而使物体发生形变不是呢?一个原因是一个物体只要受到力的作用(当然是指只受这一个力,不包括受多个力而处于平衡状态的情况,因为受力平衡说明其所受合力为零,等效为不受力),就会改变运动状态.产生加速度,但不一定使物体发生形变。例如,一个物体在自由落体运动过程中,只受到重力这一个力的作用,产生加速度(自由落体加速度),但不发生形变。还有一个原因是物体发生形变常常不是一个力作用的结果,如弹簧的伸长或压缩,常常是两端受到方向相反的两个力共同作用的结果;而更复杂的形变,如切变是在一对力偶的作用下完成的,扭转形变更是在两对方向相反的力偶作用下发生的。关于形变的问题,在弹性力学中会详细讨论,在中学物理中不必深入讨论。因此,对于题目中的关于形变的两个选项中,选 C 而不选 A 是正确的。
总体来说,高中阶段对力的定义应该是:力是物体间的一种能够改变物体运动状态的相互作用。这比起初中阶段讲到的“力是物体对物体的作用”或“力是物体间的相互作用”要更准确和全面。
文件下载(已下载 0 次)发布时间:2026/7/29 19:34:41 阅读次数:21