这个问题怎么解决?力具有传递性吗
力可以传递吗?
湖北襄樊四中 王晓东
刚上高中的学生学习力学时最头疼的问题是物体的受力分析,尤其是遇到多个物体在一起的时候要求对某一物体分析受力,心里知道用“隔离法”,但怎么想也隔不开。 通过调查,我发现多数学生有这么一个观点——力是可以传递的;有的还形成了定论“液体可以大小不变的传递压强,固体可以大小不变的传递力。”那么,力是不是真的可以传递呢?答案是否定的。但既然该观点被广为接受,也一定有它正确的一面,所以教学时“一棍子打死”并不见得有效,需要逐步分析,让学生自己理解和接受。
首先可以构造如图1所示的物理模型,物体静止在光滑地面上,左连是墙,右边受到手的水平推力F,求木块对墙的...全部
力可以传递吗?
湖北襄樊四中 王晓东
刚上高中的学生学习力学时最头疼的问题是物体的受力分析,尤其是遇到多个物体在一起的时候要求对某一物体分析受力,心里知道用“隔离法”,但怎么想也隔不开。
通过调查,我发现多数学生有这么一个观点——力是可以传递的;有的还形成了定论“液体可以大小不变的传递压强,固体可以大小不变的传递力。”那么,力是不是真的可以传递呢?答案是否定的。但既然该观点被广为接受,也一定有它正确的一面,所以教学时“一棍子打死”并不见得有效,需要逐步分析,让学生自己理解和接受。
首先可以构造如图1所示的物理模型,物体静止在光滑地面上,左连是墙,右边受到手的水平推力F,求木块对墙的压力。
分析:研究木块,墙对木块的支持力N与推力F平衡(如图2)根据牛顿第三定律,木块对墙的压力 与墙对木块的支持力N大小相等,方向相反。
结论:木块对墙的压力等于推力F。
从以上分析可以看出:好像就是推力F被木块传到了墙上。但能不能说这两个力是一回事呢?这要从力的产生来看:这两个力都是弹力,都是靠物体形变产生的,但推力F是手的形变产生的,压力 是木块的形变产生的,二者明显不是一回事。
其实从弹力的产生条件也可以看出,手和墙根本没有接触,所以无论如何推力F作用不到墙上。因此我们不能说压力 就是推力F,更不能说墙同时受到压力 和推力F。墙只受压力 ,不过正好和推力F相等罢了。
从以上分析可得:尽管没有推力F就不会有压力 ,但也不能说就是推力F被传递到墙上。同样的,在竖直方向上我们也不能说是木块的重力传递到地上,就是对地的压力了。
刚好那个例子有一定的迷惑性,因为毕竟这两个力是相等的,有些学生可能这样想:“我知道这两个力本质不同了,但可不可以认为力在效果上可以大小不变的传递呢?”为此,我们再构造一个物理模型,如图3所示,质量分别为 的A、B两物体静止在光滑水平面上,用水平推力F作用在A物体上使它们一起运动,求A对B的压力。
分析:先以整体为研究对象,设它们加速度为a,根据牛顿第二定律,得 。
再研究B,如图4, 。
结论: 。
以上为一个简单的连接体问题,从中可知外力F与A对B的压力N大小并不相等,此时再说F被A传递到B已经是完全说不过去了。
通过对以上两个物理模型的分析,绝大多数学生能够认为到力可以传递的观点是错误的,但由于该观点是学生在长时间内形成的,想把它完全从脑子里面除掉并不容易,有时会不自觉地犯错误,这时可以在错误中求得进步。
我们看下面的例子。
如图5所示,质量为M的竖直杆静止在地面上,杆上套着一质量为m的环,环恰好能匀速下滑,试分析杆的受力。
分析:由于环匀速下滑,则杆对环有向上的摩擦力f,如图6,反之环对杆有向下的摩擦力 。
结论:杆应受重力G,支持力N和摩擦力 。
杆的受力多数学生可以分析到,但也发现了分歧点,就是这里的重力G是等于Mg还是等于(M+m)g。仔细一想,我们的研究对象是杆,当然只能受自身重力Mg,而认为“G=(M+m)g”的学生无形中犯了力可以传递的错误,他觉得既然环套在杆上,环的重力也该传给杆子,殊不知环与杆是靠摩擦力相互作用的。
。收起