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如何描述运动

2013-03-25宋晓楼

初中生世界·八年级物理版 2013年1期
关键词:参照物课本物体

宋晓楼

第一次世界大战期间,一名法国飞行员在2000米的高空飞行时,发现脸旁有一个小东西,以为是一只小昆虫在游动,便敏捷地一把抓了过来,令他吃惊的是,抓到的竟是一颗德国的子弹!我们知道,徒手抓住正在飞行的子弹一般是不可能的,那么这位飞行员怎么会有这么大的本领呢?

为了解答这一疑问,首先要了解什么是运动.运动是个多义词,这里要学习的运动不同于群众性活动或体育活动,指的是物体位置的变化,为了含义明确,物理学里,把一个物体相对于另一个物体位置的改变,叫做机械运动,简称“运动”.如图1所示,小车从A处运动到B处,相对于地面,小车的位置发生了改变,我们就说小车做了机械运动.运动是宇宙中的普遍现象,人们以不同的方式描述运动,飞奔的猎豹在运动,划破夜空的流星在运动,奔腾的江河在运动,看似不动的房屋、树木随着地球的自转也在运动.机械运动是宇宙间最普遍、最简单的运动形式.

“他可前进得真快呀?我们都追不上了”“司机同志,你说我动了吗?不是一直都坐在这儿吗?”“你没动.”静坐在汽车里的乘客,司机说他没动,路旁的孩子们却说他前进得真快,一个说他静止、一个说他运动,谁说得对呢?他到底是运动的还是静止的呢?两个人说得都有道理,司机是以车厢作标准,看到乘客的位置没有改变,所以司机说他没动;而孩子们是以地面作标准,看到乘客的位置迅速改变,所以说他运动.我们可以做一个小实验(如图3),把课本放在桌面上,课本上放一把尺子,推动课本使它沿桌面缓缓向右运动.说说看,课本是运动的还是静止的?若以桌面作标准,课本的位置发生了改变,课本是运动的;若以尺子作标准,课本的位置没有改变,则课本是静止的.可见,说物体是运动的还是静止的,要看是以另外的哪个物体作标准,这个被选作标准的物体叫“参照物”.一个物体经过一段时间,相对于参照物的位置改变了,我们就说这个物体是运动的,位置没有改变,就说这个物体是静止的.

“满眼风光多闪烁,看山恰似走来迎.仔细看山山不动,是船行”是唐人抄本《敦煌曲子词》中的一段诗词.“看山恰似走来迎”“仔细看山山不动”同样是对山的运动的描述,为什么会有这样两种不同的描述结论呢?原来,“看山恰似走来迎”是以流逝的江水或行舟为参照物的,而“仔细看山山不动”则是以地面或地面上静止不动的物体为参照物的.可见,描述一个物体是运动的还是静止的,取决于所选择的参照物,参照物不同,运动的描述往往不同,这就是运动和静止的相对性.我国古书《考灵曜》上记载有“人在舟中闭目而坐,舟行而人不觉”,这是对运动和静止相对性的生动描写,其中“舟行”是以河岸为参照物的.

那么,在具体物体运动的描述中,如何选择参照物呢?参照物可以根据需要来选择.可以选择运动的物体、也可以选择静止的物体,但是不能选择被研究物体本身作为参照物.参照物一旦选取,就假定它是不动的.通常,研究地面上物体的运动,常选地面或固定在地面上不动的物体作为参照物,在这种情况下,参照物可以略去不提.

2012年5月22日,美国“猎鹰9号”火箭把“龙”号飞船送入太空,在近两个小时的时间内,“龙”号飞船与国际空间站相伴而飞.空间站内宇航员透过舷窗看到“龙”号飞船如图4所示纹丝不动、地球在缓缓转动,宇航员选取的参照物是什么呢?

我国自1984年4月8日发射第一颗地球同步通讯卫星以来,已经陆续发射了多颗这类通讯卫星,这类卫星虽然绕地心转动,但是地球上的人却觉得它在空中静止不动,这是为什么呢?这是因为地球同步通讯卫星和人随地球转动的快慢和方向相同,因此地球上的人才觉得它是静止不动的,而实际上通讯卫星是在绕地心转动.我们知道地球的自转周期大约是24小时,因此地球同步通讯卫星绕地心转动一周需要大约24小时.

瞬息万变的世界里,物质的运动是非常普遍的,运动是宇宙中普遍的现象,也就是说运动是绝对的、永恒的.普遍存在的永恒的“运动”中同时存在着“静止”,而静止只是相对的、暂时的.现在,我们能说说法国飞行员为什么有那么大的本领了吧?什么情况下我们也能抓住一颗飞行的子弹呢?

最后以一则趣味阅读来结束本文.

巴黎报纸的一则广告:“您只要给我们寄来2角5分钱就可以得到又经济又没有丝毫危险和疲劳的旅行方法.试试吧!”

有人按地址寄了2角5分钱去.这些人每人得到一封回信.内容是怎样的呢?

“先生,请您安静地躺在您的床上,并且请您记牢:我们的地球是在旋转着的.在巴黎的纬度49度上,您每昼夜要跑25000千米以上.假如您喜欢看看沿路美好的景致,就请您打开窗帘,尽情地欣赏星空的美景吧!”

广告者被以欺诈罪带上了法庭,判决时他郑重地复述了伽利略的话:“可是,无论如何地球确实是在转着的呀!”如果您是这位广告者,您会如何进行辩护呢?

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