运动与力

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16世纪，为了揭示力与运动之间关系的规律，伽利略设计了一个实验:让光滑的小球沿着斜面滚动。小球沿着斜面运动所受到的下滑力是引力(即重力)沿着斜面的分量，它的大小在整个沿斜面运动过程中是相同的。经过测量，伽利略发现，不论小球的重量大小怎样，它们沿同一斜面下滑在相同时间内下滑运动的距离相同，在单位时间内速度的变化也是相同的。由此可以推知，一切物体不论其重量大小如何，它们自由下落中相同时间内经过的距离是相等的，距离和坠游时间的平方成正比，或者说自由落体的速度随时间均匀增加。这个定律叫自由落体定律，表述为:
h=
et'
式中的人是自由落体下落的距离， g 是重力加速度(g=9.8米/秒2)， 是下落的时间。伽利略已经认识到，地球表面的物体从高处下落的原因是它们受到地球的引力。在 17 世纪初，还有其他一些科学家用不同的实验研究了物体受力和机械运动的关系，如英国科学家胡克研究了物体的弹性形变和弹性力的关系，其至声称自己发
现了物体引力大小与质量和距离关系的平方反比定律。综合这些实验现象，人们得出结论:力是物体与物体之间的相互作用，是使物体运动状态发生变化或产生形变的原因。力的大小可以用测量仪器(如弹管测力计)来测量。在国际单位制中，力的最常用单位是牛顿，简称牛。力是矢量，它不但有大小，而且有方向。同样大小的力，作用的方向不同，产生的效果大不一样。可以用几何图示的方法研究力，通常用一个带箭头的线段表示，线的长短(用单位表示单位力)表示力的大小，箭头的方向表示力的方向。箭头的尾部是力的作用点，线段所在直线叫力的作用线。这种用图表示力的方法叫力的图示法。图示法可以把一个物体所受到的多种力之间的关系形象地描绘出来。