关于力的物理论文800字

火车头做得轻些好吗?这可不行！原因倒不是因为材料和技术不允许，而是，火车头一旦做的轻了，它对后面车厢的拉力就会明显减少。火车头对车厢的拉力来源于火车车轮和铁轨之间的摩擦力。当火车前进时，车轮向后推铁轨，铁轨反过来向前推车轮。这个相互推的力产生在车轮与铁轨相接触的地方，叫做摩擦力。摩擦力的大小与两物体（车轮与铁轨）压紧的力的大小有关，若是火车头做的轻便了，那么这个压紧的力就减小了，火车就拉不动后面的车厢了，你说是吗？为什么旋转球不走直线罚点球的队员把球踢出去后，对方守门员朝着来球的方向扑去，但是球在半途中改变了方向，绕过守门员射进了球门，球场上响起了一片喝采声……这种被解说员称为“香蕉球”的射门技巧是由于射出的球高速旋转而形成的，但为什么旋转的球体就不走直线了呢？这就要用空气动力学中一条重要结论来解释了。这条结论简述为：物体在流体中运动，它周围的流体相对它流速越大处压强就越小，当球如图所示的方向旋转着前进时，球的左侧面的气流相对球面来说流动速度较小，这时球左侧的压强大于右侧，则球受了一个向右的力，所以球从对方大门右侧射入。流体力学的这条规律有多种应用，如飞机机翼的断面设计成上凸下平、喷雾器插在药液中的细管等跳高时为什么要助跑在体育比赛中，跳远的运动员选择较长的助跑距离，而跳高 运动员的助跑距离则要短得多。如果选择较长的助跑距离，是否 就跳不高呢？跳高运动员能腾起越过横杆，靠的是助跑的惯性力和起跳蹬 地的支撑反作用力。由于惯性力的方向是水平向前的，而支撑反 作用力是垂直（或近似垂直）向上的，所以起跳后的身体重心沿 着一个抛物线轨迹运动。这个抛物线轨迹的高度，取决于起跳时 腾起初速度和腾起角的大小，也就是说，腾起初速度和腾起角是 增加跳高高度的关键。一般说来，应该尽可能增大这两项数值。 最大腾起角为90度。然而，由于跳高不是单纯的垂直向上运动， 越过横杆还必须有一个向前的力量；再则，还须充分利用水平速 度来增大腾起初速度，因此，腾起角应小于90度。至于腾起初速度 ，则和运动员的素质和技术的熟练程度密切相关。腾起初速度越大， 跳得就越高。当腾起角一定时，腾起初速度是起决定作用的。惯性故事——萨尔维阿蒂的大船经典物理学是从否定亚里士多德的时空观开始的。当时曾有过一场激烈的争论。赞成哥白尼学说的人主张地球在运动，维护亚里土多德----托勒密体系的人则主张地静说。地静派有一条反对地动说的强硬理由：如果地球是在高速地运动，为什么在地面上的人一点也感觉不出来呢？这的确是不能回避的一个问题。1632年，伽利略出版了他的名著《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》。书中那位地动派的“萨尔维蒂”(图4-1)对上述问题给了一个彻底的回答。他说：“把你和一些朋友关在一条大船甲板下的主舱里，让你们带着几只苍蝇、蝴蝶和其他小飞虫，舱内放一只大水碗，其中有几条鱼。然后，挂上一个水瓶，让水一滴一滴地滴到下面的一个宽口罐里。船停着不动时，你留神观察，小虫都以等速向舱内各方向飞行，鱼向各个方向随便游动，水滴滴进下面的罐中，你把任何东西扔给你的朋友时，只要距离相等，向这一方向不必比另一方向用更多的力。你双脚齐跳，无论向哪个方向跳过的距离都相等。当你仔细地观察这些事情之后，再使船以任何速度前进，只要运动是匀速，也不忽左忽右地摆动，你将发现。所有上述现象丝毫没有变化。你也无法从其中任何一个现象来确定，船是在运动还是停着不动。即使船运动得相当快，在跳跃时，你将和以前一样，在船底板上跳过相同的距离，你跳向船尾也不会比跳向船头来得远。虽然你跳到空中时，脚下的船底板向着你跳的相反方向移动。你把不论什么东西扔给你的同伴时，不论他是在船头还是在船尾，只要你自己站在对面，你也并不需要用更多的力。水滴将象先前一样，滴进下面的罐子，一滴也不会滴向船尾。虽然水滴在空中时，船已行驶了许多柞。鱼在水中游向水碗前部所用的力并不比游向水碗后部来得大；它们一样悠闲地游向放在水碗边缘任何地方的食饵。最后，蝴蝶和苍蝇继续随便地到处飞行。它们也决不会向船尾集中，并不因为它们可能长时间留在空中，脱离开了船的运动，为赶上船的运动而显出累的样子。”萨尔维阿蒂的大船道出了一条极为重要的真理，即：从船中发生的任何一种现象，你是无法判断船究竟是在运动还是在停着不动。现在称这个论断为伽利略相对性原理。用现代的语言来说，萨尔维阿蒂的大船就是一种所谓惯性参考系。就是说，以不同的匀速运动着而又不忽左忽右摆动的船都是惯性参考系。在一个惯性系中能看到的种种现象，在另一个惯性参考系中必定也能无任何差别地看到。亦即，所有惯性参考系都是平权的、等价的。我们不可能判断哪个惯性参考系是处于绝对静止状态，哪一个又是绝对运动的。伽利略相对性原理不仅从根本上否定了地静派对地动说的非难，而且也否定了绝对空间观念(至少在惯性运动范围内)。所以，在从经典力学到相对论的过渡中，许多经典力学的观念都要加以改变，唯独伽利略相对性原理却不仅不需要加以任何修正，而且成了狭义相对论的两条基本原理之一。为什么桥都设计成凸形的?桥是不是不应该设计成拱形向上的，而应该设计成凹形的为好。因为汽车在向下行驶之前具备一定的势能，这个势能可以帮助它顺利地到达桥的那一端。可是拱形向上的桥却没有这个优点。桥设计成向上的理由，是因为汽车经过桥中部时，桥所承受的压力较小；而相比之下，凹形桥承受的压力较大。由于汽车经过一个弧形的时候，需要有一个向心力F，它是由重力Mg和支承力N合成的。在拱形桥：F=Mg-N ∴ N=Mg-F在凹形桥：F=N-Mg ∴ N=F-Mg故总水压力通过压强的三角形分布距坝底H／3．设水库大坝的总重力为G，重心在O′处，为便于分析，设水库中水对大坝的总压力F水平向外（大坝外侧），如右下图所示．因受水的压力F的作用，坝体会以水库外侧大坝的坝脚O为支点有沿顺时针方向倾覆的趋势，其倾覆力矩为MF＝F×H／3．而大坝依靠自身的重力G产生的抗倾覆力矩MG＝Gd．把坝体修得沿背水面坡度缓一些，能够达到既增大重力，又增大力臂d的效果，从而达到增大抗倾覆力矩MG的效果．由此可见，在不增加建设大堤和大坝的土石方，用料及造价相同的前提下，迎水面比背水面缓的江河大堤更牢固，挡水面比背水面陡的水库大坝更稳定．过山车中的物理知识过山车是一项富有刺激性的娱乐工具。那种风驰电掣、有惊无险的快感令不少人着迷。如果你对物理学感兴趣，那么在乘坐过山车的过程中不仅能够体验到冒险的快感，还有助于理解力学定律。实际上，过山车的运动包含了许多物理学原理，人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理。如果能亲身体验一下由能量守恒、加速度和力交织在一起产生的效果，那感觉真是妙不可言。这次同物理学打交道不用动脑子，只要收紧你的腹肌，保护好肠胃就行了，当然，如果你的身体条件和心理承受能力的限制，无法亲身体验过山车带来的种种感受，你不妨站在一旁仔细观察过山车的运动和乘坐者的反应。在开始旅行时，过山车的小列车是靠一个机械装置的推力推上最高点的，但在第一次下行后，就再也没有任何装置为它提供动力了。事实上，从这时起，带动它沿着轨道行驶的惟一的"发动机"将是引力势能，即由引力势能转化为动能、又由动能转化为引力势能这样一种不断转化的过程构成的。第一种能，即引力势能是物体因其所处位置而自身拥有的能量，是由于它的高度和由引力产生的加速度而来的。对过山车来说，它的势能在处于最高点时达到了最大值，也就是当它爬升到"山丘"的顶峰时最大。当过山车开始下降时，它的势能就不断地减少（因为高度下降了），但它不会消失，而是转化成了动能，也就是运动能。不过，在能量的转化过程中，由于过山车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量，从而损耗了少量的机械能（动能和势能）。这就是为什么要设计成随后的小山丘比开始时的小山丘要低的原因：过山车已经没有上升到像前一个小山丘那样的高度所需要的机械能了。过山车最后一节小车厢里是过山车赠送给勇敢的乘客最为刺激的礼物。事实上，下降的感受在过山车的尾部车厢最为强烈。因为最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要快，这是由于引力作用于过山车中部的质量中心的缘故。这样，乘坐在最后一节车厢的人就能快速地达到和跨越最高点，从而产生一种要被抛离的感觉，因为质量中心正在加速向下。尾部车厢的车轮是牢固地扣在轨道上的，否则在到达顶峰附近时，小车厢就可能脱轨甩出去。车头部的车厢情况就不同了，它的质量中心在“身后”，在短时间内，它虽然处在下降的状态，但是它要"等待"质量中心越过高点被引力推动。到达“疯狂之圈”时，沿直线轨道行进的过山车突然向上转弯。这时，乘客就会有一种被挤压到轨道上的感觉，因为这时产生了一种表观的离心力。事实上，在环形轨道上由于铁轨与过山车相互作用产生了的一种向心力。这种环形轨道是略带椭圆形的，目的是为了"平衡"引力的制动效应。当过山车达到圆形轨道的最高点时，事实上它会慢下来，但如果弯曲的程度较小时，这种现象会减弱。一旦过山车走完了它的行程，机械制动装置就会非常安全地使过山车停下来。减速的快慢是由气缸来控制的。你知道气垫船吗?我们知道，船是水上重要的交通工具，船是离不开水的。可是你知道吗?有一种神奇的船，它不管是在水面上，还是在陆地上，或者是在沼泽地里，只要表面比较平，它都可以行驶，这就是气垫船。气垫船是怎么回事呢?它不什么可以离开水面在地面上航行呢?原来在气垫船的船底四周设有环形喷口，气流从喷口向外倾斜地高速喷出，由于水面的阻挡，气流在船底积聚形成气垫，并产生一股很强很大的升力，把船托离水面。由于物体同空气的摩擦要比物体同水的摩擦小得多，气垫船向前运动时只受空气阻力，所以它能在水面上高速滑行。它的速度比普通船要高几倍，目前世界上大型气垫船载客可达上千人，时速达300千米/时。人们还在设想制造载重5000吨的巨型气垫船，以原子能为动力，只要24小时就可从欧洲越过大西到达美国，看来气垫船的发展有着巨大潜力和广阔前景。气垫船在我国也投入了使用，1979年在广州与香港之间开辟了气垫船航线，1989年又在上海的吴淞与崇明之间开辟了气垫船航线。你知道气垫船是谁最早发明的吗?他是英国的船舶设计师——科克莱尔在1959年首先发明设计制造的。一种全垫升气垫游艇具有良好两栖性和越野性能，具有良好的通过性，能航行于水面，冰面，沼泽地及陆地（草地）等区域。 YACON 300/500型气垫艇是用于沿海、内河及大型湖泊的休闲旅游产品，操作简便，安全可靠对航行水域无污染。黄河气垫船郑州号水陆两栖气垫船是我国第一艘用于旅游的气垫船。气垫船是高科技的结晶。顾名思义，它是由船下的大型鼓风机向船身下充气，使般下产生一个巨大的气垫，把船身向上抬高20~50公分。船体借助船后两个巨型螺旋浆产生的推动力，使船向前行进。 一望无际的黄河滩地坎坷不平，汽车在这里无法行驶，一般船只在这里搁浅，唯有气垫船畅通无阴，运行自如。 黄河的一大特征是险情丛生。在黄河平静的河面下隐藏着无数的浅滩、暗滩，宽阔的河面无船出现，正是"黄河自古难行舟"的写照。但郑州号气垫船实现了零的突破，在河面上乘风破浪，自由飞翔。气球造的气垫船可以乘载人在海上行走的气垫船，从下面排气使船浮在水面上。用气球造气垫船。将气球吹气膨胀后搁在平坦的桌面上时，气球只能稍微浮起。用指尖轻推时，就向前滑动。气球为什么会轻轻地滑动呢？在倾斜的平板上，也试一试看吧！下面介绍制作过程。一、用厚纸板按左图制作一圆板及一圆环（如果用塑料板制作更好）。然后把圆环贴在圆板的背面，并用厚重的书本压平、晾干。（左图）二、将纸用吸管相同大小的棒子卷成管状，口径要比气球口的为大。（上图）三、照纸管大小在中心点作切口。然后将纸管粘住，等干燥后再将气球套住。（左图）四、将吸管插入气球口吹气，等气球膨胀后抽出吸管，同时用指头压住气球口。（下图）五、放在平坦的桌面上，轻轻地用手指推动，便会顺利地滑过去。（右图）

体育运动中的力学知识 想必在同学之间一定有很多热爱体育运动的吧，可就在你们挥洒汗水的时候，有没有想到过于物理的联系呢？其实在体育运动和体育训练中的各种运动器械上，都存在着运动者的举、压、推、拉、跑、蹬、踢、打、击、投、弹跳等力的作用。与力有关的这些运动都包含着丰富而深奥的物理知识，如果运动者懂得这些知识并加以运用，必会提高自己的运动成绩和竞技水平。特别是在提倡素质教育、重视学生能力教学的今天，如果我们学生能在课外积极地了解有关的这方面知识，必会提高我们参入运动的积极性。因为这样不仅可以锻炼身体的目的，还可以使我们感到学有所用、学有所得，便于巩固学到的科学文化知识，既然这样又何乐而不为呢。下面我们来谈谈物理知识在体育运动中的一些应用。一、物理中的“速度” 物理学里，速度是用来反映物体运动快慢的物理量。运动场上的各种运动几乎都有一个速度快慢的问题。所以各种球类运动中的“快攻战术”就是利用速度的定义，快速奔跑、快速移动、摆脱对手、寻求空挡，达到完成“快攻”的目的。所谓“快攻”，就是运动员在运动过程中增大运动速度，即进行加速运动。根据牛顿第二定律，运动员进行加速运动，必须用力；如果运动员在运动过程中匀速运动，则不需要用力。在激烈的比赛中，为了达到目的，某一方队员常常利用这方面的知识来实施战术，俩队员相互配合，采取一队员在运动过程中不断加速，给对方比赛队员施加心理压力，迫使对方队员也加速，消耗对方队员的体力或造成对方队员犯规；而另一队员则进行匀速运动，保存体力，达到最后胜利的目的。例如，2000悉尼奥运会上，我国优秀运动员王丽萍就是靠队友的配合而获得20公理竞走冠军的。二、物理中的“摩擦力”    物理学里，摩擦力的大小跟压力的大小和接触面的粗糙程度有关。任何物体在运动过程中都要受到摩擦力的作用，参入各种运动的运动者和运动器械也会受到摩擦力的作用。    有些运动项目，为了提高运动者的成绩，需要增大摩擦力。例如，在百米赛跑中，运动者必须穿着底上带有鞋钉的跑鞋；还有体操运动员和举重运动员在比赛之前，总是要在手上抹些镁粉，这样做的目的都是为了增大摩擦力便于提高运动成绩。采取的方法都是增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力的。特别是体操运动员在杠上做回环动作时，手握杠又不能太紧（即不能增大手对杠的压力来增大摩擦），所以，在手上抹些镁粉来增大摩擦就显得尤为重要。还有球类运动的一些器械，在制造时，都考虑到了增大摩擦的因素。例如，足球守门员戴的手套、篮球表面上的花纹、乒乓球正胶球拍胶皮上的胶粒长短和反胶球拍胶皮上的粘性度、铅球表面铸造得很粗糙等，都是采取增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力的。三、 物理中的“惯性”    任何物体都具有惯性，运动着的物体具有继续保持运动状态的性质。惯性即有利，又有害。运动员在运动场上进行的各种项目的运动，有时要利用惯性，有时又要防止惯性，才能提高运动成绩和竞技水平。例如，跳高、跳远及标枪运动中的助跑过程，且标枪运动员在投标枪之前，手臂要尽量向后伸摆，这些必要的动作都是为了利用惯性。而运动员在跑到百米冲刺的终点时，不能及时停下来，还得逐渐减速地跑一段距离；篮球运动员在进行三步上篮时，投篮的一瞬间不能正对篮环中心，否则由于惯性，反而投不中，而是要落后篮环中心一点投球，这些都是为了防止惯性。还有投掷铁饼的选手，为了提高比赛成绩，在规定的圆圈内做加速旋转动作，目的是为了增大铁饼出手时的初始速度；而铁饼出手后，为了确保自己不离开圆圈内，还得继续转几圈，所以，铁饼选手为了获得好的成绩，即要利用惯性，又要防止惯性。 四、物理中的“功能原理”及“机械能守恒” 所谓功能原理，就是外力对物体做的功等于物体机械能的增加。当没有外力对物体做功时， 物体机械能不变，即机械能守恒。机械能又包括动能、重力势能和弹性势能，且物体在运动 过程中，动能、重力势能和弹性势能可以相互转化。例如，跳水运动员为了获得足够的高度， 在起跳前，必须用力向下蹬跳板，将跳板的弹性势能最终转化为自己的重力势能，便于在空 中做旋转动作。在举重运动中，运动员对杠铃做的功等于增加杠铃的重力势能与增加自己的 重力势能之和。由于杠铃比较重，运动员要想获得成功，一般要经过三个阶段。在第二个阶 段中，由于杠铃增加的高度最大，运动员需做的功也最多，难度当然最大。所以，我们经常 看到，运动员在完成第二个阶段的瞬间，都要将双脚前后分开，这样做的目的是为了降低一 点高度，减少一点重力势能的增量，便于杠铃能举过自己的头顶。为了顺利地完成第三个阶 段，双脚也不能分得太开，否则会增加最后阶段的难度。还有跳高、跳远以及各种投掷体的 运动等都含有此方面的知识内容。 物理中的“冲量”及“转动惯量” 物理学里的冲量等于作用在物体上的力与力的作用时间的乘积，作用在物体上的冲量等于动量的改变量。当动量的改变量一定时，如果力的作用时间越长，则作用在物体上的力越小。冲量定律的这种特例在各种体育器械及运动中的应用非常普遍。例如，供跳高运动员着地用的海绵垫、供跳远运动员着地用的沙坑，都是为了延长力的作用时间，从而减小运动员着地时受到的作用力，确保运动员着地时不受损伤。还有在篮球运动中，运动员在接已方队员传过来的篮球时，双手往往要伸前顺着来球的运动方向后移接球。这样做的目的也是为了延长篮球对手的作用力时间，从而减小篮球对手的作用力大小，便于稳稳地接住飞来的篮球。我们还经常看到，在比赛场上，有经验的运动员在场地上摔倒时，会顺势翻滚来延长着地的时间，从而减小地面对人体的作用力。在羽毛球、乒乓球、网球、排球等运动中，选手们在击球的瞬间，球的运动情况都含有冲量定律的内容。    如果物体受到某一力矩的作用，此物体就会围绕某一固定轴旋转。当转动惯量一定时，力矩越大，则旋转越强烈。例如，乒乓球选手拉的弧圈球，都是设法引用球拍给乒乓球以摩擦，对乒乓球施一力矩的作用而产生的。现在，国际乒联决定，改“小球”为“大球”后，由于“大球”的转动惯量比“小球”的转动惯量大，所以，球的旋转没有以前强烈。还有足球运动员射门和排球运动员发球时，为了造成对方球员接球的难度，都会适当地给球一力矩的作用，使球产生旋转。还有铁饼选手在投掷的一瞬间，也要给铁饼一力矩的作用，使铁饼在空中加速旋转，从而提高比赛成绩。    如果正在旋转着的物体，不受力矩的作用，则转动惯量与角加速度的乘积是一恒量。当旋转着的物体转动惯量增大时，物体的旋转就会减慢。跳水运动员落水和体操运动员着地时，都要利用到这方面的知识。因为，他们在空中都要进行旋转动作，跳水运动员要获得最佳的落水效果，落水时，必须尽量避免旋转；而体操运动员要保证着地时立稳，也要避免旋转，所以，他们在入水和着地的瞬间，都采用伸长四肢的办法来增大身体的转动惯量，从而减小旋转速度。确保顺利完成比赛。兴趣，最终达到培养创造性复合型人材和增强全体国民的体能的目标要求。五、借足球讲解压强知识 对于许多足球爱好者来说，香蕉球一定对他们具有很大的吸引力。确实，在国际赛场上，一场关键的比赛，用香蕉球破门，对于球迷来说是最大的享受了。看球绕过人墙，眼见球就要打飞，突然变向，球拐入了死角，守门员没有反应。那么下面就让我们来研究一下这个美妙的香蕉球吧。首先我们要来了解一下伯努利原理：在水流或气流中，如果速度小，压强就打；速度大，压强就小。球员在击球时，用脚的内侧将球搓起来。而当球在空中旋转时，球的两侧就一边速度大，一边速度小。所以根据伯努利原理，球在空中就会受到一个横向的压力差，而在水平方向上，压力的方向与球的运动方向相反，在空中不断在水平方向上减速。所以在观众的眼中，看到的先是按击出方向运动，然后在空中变线，从而出现了美丽的香蕉球。懂了这个道理，也许你也能踢出香蕉球呢！ 通过上文的分析，我想同学们一定对力学在运动中的应用有了初步认识吧，但上面的知识只是九牛一毛，希望同学们能在课外积极了解这些知识，这样既能提高自己的竞技水平，同样能锻炼身体，提高效率，在以后的学习生活中助我们一臂之力。

物理力学是力学的一个新分支，它从物质的微观结构及其运动规律出发，运用近代物理学、物理化学和量子化学等学科的成就，通过分析研究和数值计算，阐明介质和材料的宏观性质，并对介质和材料的宏观现象及其运动规律作出微观解释。主要包括静力学、动力学、流体力学、分析力学、运动学、固体力学、材料力学、复合材料力学、流变学、结构力学、弹性力学、塑性力学、爆炸力学、磁流体力学、空气动力学、理性力学、物理力学、天体力学、生物力学、计算力学 物理力学主要研究平衡现象，如气体、液体、固体的状态方程，各种热力学平衡性质和化学平衡的研究等。对于这类问题，物理力学主要借助统计力学的方法。 物理力学对非平衡现象的研究包括四个方面：一是趋向于平衡的过程，如各种化学反应和弛豫现象的研究；二是偏离平衡状态较小的、稳定的非平衡过程，如物质的扩散、热传导、粘性以及热辐射等的研究；三是远离于衡态的问题，如开放系统中所遇到的各种能量耗散过程的研究；四是平衡和非平衡状态下所发生的突变过程，如相变等。解决这些问题要借助于非平衡统计力学和不可逆过程热力学理论。 物理力学的研究工作，目前主要集中三个方面：高温气体性质，研究气体在高温下的热力学平衡性质(包括状态方程)、输运性质、辐射性质以及与各种动力学过程有关的弛豫现象；稠密流体性质，主要研究高压气体和各种液体的热力学平衡性质(包括状态方程)、输运性质以及相变行为等；固体材料性质，利用微观理论研究材料的弹性、塑性、强度以及本构关系等。 物质的性质及其随状态参量变化规律的知识，无论对科学研究还是工程应用都极为重要，力学本身的发展就一直离不开物性和对物性的研究。 近代工程技术和尖端科学技术迅猛发展，特别需要深入研究各种宏观状态下物体内部原子、分子所处的微观状态和相互作用过程，从而认识宏观状态参量扩大后物体的宏观性质和变化规律。因此，物理力学的建立和发展，不但可直接为工程技术提供所需介质和材科的物性，也将为力学和其他学科的发展创造条件。

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