物体受力就会运动。地球上的物体都受到重力。重力把物体拉向地面。苹果从树上掉下来。这是因为重力。扔出去的球会落回地面。这也是因为重力。重力的大小和物体质量有关。质量大的物体重力大。质量小的物体重力小。我们用“重量”表示重力的大小。
桌子上的书静止不动。书受到重力。书没有掉下去。桌子给了书支持力。支持力向上。重力向下。两个力大小相等。书保持静止。这是力的平衡。两个力方向相反。两个力作用在同一直线上。两个力大小相等。物体就会保持平衡。平衡的物体速度不变。静止是一种平衡状态。匀速直线运动也是平衡状态。
推一辆小车。小车开始运动。手给小车推力。推力让小车速度改变。停止推车。小车速度变慢。最后停下。地面给了小车摩擦力。摩擦力阻碍小车运动。摩擦力方向和运动方向相反。粗糙地面摩擦力大。光滑地面摩擦力小。冰面上摩擦力很小。车子很难停下来。车轮转动。车轮和地面产生摩擦力。这个摩擦力让车前进。
用绳子拉一个箱子。绳子对箱子有拉力。拉力的方向沿着绳子。拉力的大小可以测量。弹簧测力计可以测量力的大小。力有大小。力有方向。力还有作用点。这三个叫力的三要素。改变其中任何一个。力的效果就会改变。
压弹簧。弹簧变短。这是压力。拉弹簧。弹簧变长。这是拉力。物体形状改变。我们说物体发生了形变。使物体发生形变的原因就是力。有的形变可以恢复。弹簧的形变可以恢复。橡皮筋的形变可以恢复。这是弹性形变。有的形变不能恢复。揉捏面团。面团的形状改变。松开手。面团不会恢复原状。这是塑性形变。
两个磁铁靠近。同极相斥。异极相吸。这是磁力。磁力不需要接触。电荷之间也有力。同种电荷相斥。异种电荷相吸。这是电力。重力和磁力电力一样。都不需要接触。这些力叫做非接触力。
力的作用是相互的。你推墙。墙也在推你。你用手打排球。手对排球施加力。排球对手也施加力。你的手会感到疼。船夫用竹竿撑岸。岸对竹竿施加反作用力。船就离岸而去。作用力和反作用力总是成对出现。它们大小相等。它们方向相反。它们作用在同一直线上。它们作用在不同物体上。
物体运动有快慢。速度描述运动的快慢。单位时间通过的路程就是速度。物体速度改变。我们说物体有加速度。力是产生加速度的原因。加速度的方向和力的方向相同。加速度的大小和力的大小有关。力大加速度就大。加速度的大小还和质量有关。质量大加速度就小。同样的力推空车。空车容易加速。同样的力推满载的车。满载的车加速慢。质量是物体惯性大小的量度。惯性是物体保持原来运动状态的性质。汽车突然启动。乘客身体向后仰。汽车突然刹车。乘客身体向前倾。这都是惯性的表现。
从高处跳下。落地时弯曲膝盖。这样可以延长力的作用时间。减小地面对人的冲击力。用锤子钉钉子。锤子快速撞击钉子。作用时间很短。钉子受到很大的力。所以钉子能钉进木头。汽车的安全气囊。发生碰撞时气囊迅速打开。延长了人头部与气囊的作用时间。减小了人受到的伤害。
自行车轮胎有花纹。这是为了增大摩擦力。摩擦力大使车子不打滑。机器的轴承非常光滑。这是为了减小摩擦力。摩擦力小机器转动更灵活。给门窗装上滑轮。拉动门窗变得省力。滑轮改变了力的方向。
用棍子撬动石头。棍子就是杠杆。杠杆上有个支点。手用力的地方叫动力点。石头压着的地方叫阻力点。动力点到支点的距离是动力臂。阻力点到支点的距离是阻力臂。动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂。这就是杠杆原理。动力臂长就省力。但手移动的距离要变长。用钳子剪铁丝很省力。因为钳子的动力臂长。用筷子夹食物费力。因为筷子的动力臂短。
楼梯是斜面的应用。沿着斜面推重物上卡车。比直接举上去省力。省力但是要走更长的路。盘山公路也是斜面。汽车沿着公路爬坡。比直接爬陡坡省力。螺丝的螺纹是卷起来的斜面。拧螺丝时省力。
液体和气体有浮力。木块能浮在水面。因为水有浮力。浮力方向向上。浮力大小等于物体排开液体的重力。轮船用钢铁制造。钢铁的密度比水大。但轮船是空心的。它排开的水很多。产生的浮力很大。所以轮船能浮在水上。潜水艇可以调节自身重量。它通过改变水箱中的水量下潜上浮。
高压锅煮饭更快。锅内的气压高。水的沸点升高。饭就熟得快。吸管能吸饮料。吸的时候管内气压降低。外面的大气压把饮料压入吸管。抽水机也是利用大气压工作。
这些现象都是力学。力学研究物体的运动。力学研究物体受力的情况。我们的生活离不开力学。走路跑步是力学。开车骑车是力学。盖房子造桥是力学。飞机上天是力学。轮船下海是力学。力学知识很基础。力学知识很有用。了解力学原理。我们就能明白很多现象。利用力学规律。我们可以创造许多东西。力学让生活更方便。力学让世界更进步。