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(1)什么是穩(wěn)度？當(dāng)物體稍微偏離平衡位置一點(diǎn)將會(huì)出現(xiàn)哪些情況？

(2)平衡有哪些種類？

(3)影響穩(wěn)度大小的因素有哪些？如何提高物體的穩(wěn)度？

如圖所示，在一個(gè)直角支架上，用塑料墊板作斜面，用一根橡皮筋拉著小車靜止在斜面上．

(1)為什么要分解力？

(2)該例中靜止在斜面上的小車所受的重力會(huì)產(chǎn)生哪些效果？這些效果有多大？

(3)你能找出判斷力的作用效果的方法來(lái)嗎？

(4)對(duì)一個(gè)力可以根據(jù)需要任意分解嗎？

　　富蘭克林(Benjamin Franklin，1706－1790年)美國(guó)科學(xué)家、物理學(xué)家、發(fā)明家、政治家、社會(huì)活動(dòng)家．1706年1月27日生于波士頓一個(gè)工人家庭．父親是英國(guó)移民，從事肥皂和蠟燭制造．由于家庭貧寒，從8歲起只上了兩年學(xué)就輟學(xué)當(dāng)了學(xué)徒，從12歲起在他大哥的印刷所里當(dāng)學(xué)徒，以后長(zhǎng)期從事印刷工作．他刻苦自學(xué)，他說(shuō)：“讀書(shū)是我唯一的娛樂(lè)．”他常常去找別人或書(shū)店借書(shū)，利用深夜讀書(shū)，清晨就去歸還．他曾以筆名Richard Saunders投稿，報(bào)紙編輯以為文章“出自名家手筆”．他不僅從書(shū)本上學(xué)習(xí)各種知識(shí)，還輾轉(zhuǎn)到紐約、倫敦、費(fèi)城等地流浪，在社會(huì)生活中學(xué)習(xí)．21歲時(shí)，他在費(fèi)城創(chuàng)辦了北美第一個(gè)青年自學(xué)團(tuán)體“共讀社”，組織工人、技師、鞋匠、瓦匠、詩(shī)人等每周星期五來(lái)討論哲學(xué)、科學(xué)、技術(shù)、文藝問(wèn)題．這個(gè)團(tuán)體后來(lái)發(fā)展為1743年創(chuàng)立的美利堅(jiān)哲學(xué)會(huì)．1769年他被選為該會(huì)的會(huì)長(zhǎng)．25歲時(shí)他又在費(fèi)城創(chuàng)辦了北美第一個(gè)公共圖書(shū)館，以后發(fā)展為北美公共圖書(shū)館．45歲時(shí)，他又創(chuàng)辦費(fèi)城學(xué)院(即后來(lái)的賓夕法尼亞大學(xué))．

　　富蘭克林在電學(xué)上有許多重要貢獻(xiàn)．通過(guò)實(shí)驗(yàn)，他對(duì)當(dāng)時(shí)許多混亂的電學(xué)知識(shí)(如電的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)移、感應(yīng)、存儲(chǔ)、充放電等)作了比較系統(tǒng)的清理．他曾把多個(gè)萊頓瓶連結(jié)起來(lái)，儲(chǔ)存更多電荷．他用實(shí)驗(yàn)證明萊頓瓶?jī)?nèi)外金屬箔所帶電荷數(shù)量相等，電性相反．1747年5月25日他在給柯林森的信中，提出了電的單流質(zhì)理論，并用數(shù)學(xué)上的正負(fù)來(lái)表示多余或缺少這種電流質(zhì)．他還認(rèn)為摩擦起電只是使電荷轉(zhuǎn)移而不是創(chuàng)生，所生電荷的正負(fù)必須嚴(yán)格相等——這個(gè)思想后來(lái)發(fā)展為電學(xué)中的基本定律之一——電荷守恒定律．他利用這一理論說(shuō)明了帶介質(zhì)的電容器原理．

　　富蘭克林的第二項(xiàng)重大貢獻(xiàn)是統(tǒng)一了天電和地電，徹底破除了人們對(duì)雷電的恐懼．1749年，他的夫人麗達(dá)在觀看萊頓瓶串聯(lián)實(shí)驗(yàn)時(shí)，無(wú)意碰到萊頓瓶上的金屬桿，被電火花擊倒在地，臥病一周，使他更堅(jiān)定了探討雷電實(shí)質(zhì)的決心．他一方面列舉了12條靜電火花與雷電火花的相同之處，一方面通過(guò)崗?fù)��?shí)驗(yàn)和風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)(1752年6月)給予實(shí)驗(yàn)證明．他的一封封書(shū)信通過(guò)柯林森在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)宣讀，開(kāi)始時(shí)受到的是嘲笑、懷疑，后來(lái)他的論文集《電學(xué)實(shí)驗(yàn)與研究》出版，特別是風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)的報(bào)告轟動(dòng)了歐洲，使人們看到電學(xué)是一門(mén)有廣大前景的科學(xué)，避雷針也成了人類破除迷信征服自然的一項(xiàng)重要技術(shù)成果，推動(dòng)了電學(xué)、電工學(xué)的發(fā)展．

　　思考：人窮志不窮，逆境成就英雄．命運(yùn)把握在自己手中，就看你怎么對(duì)待它．

　　ABS是防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的英文縮寫(xiě)．這種系統(tǒng)可以在制動(dòng)過(guò)程中自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)制動(dòng)力的大小，防止車輪被完全抱死，以獲得最佳的制動(dòng)效果．

　　ABS的理論分析：

　　1．地面制動(dòng)力F_B．

　　F_B＝M_μ/r　地面制動(dòng)力取決于制動(dòng)器制動(dòng)力(即摩擦力矩M_μ的大小)和輪胎與地面之間的附著力．r為車輪滾動(dòng)半徑．

　　2．制動(dòng)器的制動(dòng)力F_μ

　　若把車輪架離地面，這時(shí)阻止車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的便是制動(dòng)器的摩擦力矩．由圖可知F_μ＝M_μ/r，制動(dòng)器制動(dòng)力是由制動(dòng)器的參數(shù)決定的，并與制動(dòng)踏板力(即制動(dòng)時(shí)液壓或氣壓壓力)成正比．

　　3．地面制動(dòng)力，制動(dòng)器制動(dòng)力與輪胎道路附著力的關(guān)系

　　如圖為不考慮制動(dòng)過(guò)程中附著系數(shù)φ值變化的地面制動(dòng)力F_B、制動(dòng)器制動(dòng)力F_μ以及輪胎與道路附著力F_φ三者的關(guān)系．由圖可知，當(dāng)駕駛員踩制動(dòng)踏板的力較小，制動(dòng)器摩擦力矩M_μ較小時(shí)，車輪只做減速運(yùn)動(dòng)，并隨著M_μ的增加，F(xiàn)_μ和F_B也隨之正比例增大，且在車輪未抱死之前，F(xiàn)_B＝F_μ，此時(shí)有

　　F_B≤F_φ＝φG_乙或地面最大制動(dòng)力F_Bmax為

　　F_Bmax＝F_φ．

　　4．滑移率(s)與最佳制動(dòng)狀態(tài)

　　所謂滑移率，是指車輪在制動(dòng)過(guò)程中滑移成分在車輪縱向運(yùn)動(dòng)中所占的比例，s＝(v_F－v_R)/v_F，v_F為實(shí)際車速，v_R為車輪滾動(dòng)時(shí)圓周速度．

　　5．附著系數(shù)與滑移率的關(guān)系

　　在實(shí)際制動(dòng)過(guò)程中，附著系數(shù)是經(jīng)常發(fā)生變化的，它的大小隨著滑移率的變化而變化．實(shí)驗(yàn)測(cè)定，當(dāng)滑移率在15%－30%的范圍內(nèi)時(shí)，車輪具有最大的縱向附著系數(shù)，即可產(chǎn)生最大地面制動(dòng)力，制動(dòng)距離相對(duì)最短，制動(dòng)效果最佳．

請(qǐng)根據(jù)以上材料回答問(wèn)題：

1．分析當(dāng)滑移率滿足什么條件時(shí)，車輪為純滾動(dòng)、車輪完全抱死而做純滑動(dòng)、車輪既滾動(dòng)又滑動(dòng)．

2．實(shí)際調(diào)查一下ABS有哪些優(yōu)點(diǎn)．

有兩個(gè)力F₁和F₂，請(qǐng)自行設(shè)定它們的大小，根據(jù)平行四邊形定則用作圖法求出它們之間的夾角θ＝0°、60°、90°、150°、180°時(shí)合力F的大�。�請(qǐng)思考討論：

(1)合力F一定大于分力嗎？

(2)合力與兩分力夾角之間的關(guān)系怎樣？

(3)當(dāng)兩分力夾角一定時(shí)，任一分力增大，合力也增大嗎？

防滑鞋鞋底與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)較大，穿上行走，即使地板上有水或打過(guò)蠟，也不會(huì)滑倒，而且不會(huì)劃傷地板．請(qǐng)與同學(xué)去商場(chǎng)了解一下當(dāng)前常見(jiàn)防滑鞋底的材料，并選用某種防滑鞋與普通鞋子做一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，寫(xiě)一篇科學(xué)報(bào)告，在班上交流．

　　阿爾伯特·愛(ài)因斯坦到了四五歲，還不大會(huì)說(shuō)話．父母親心里著急：“難道小阿爾伯特是低能兒，是傻子？不，不可能．他那雙棕色的大眼睛多么明亮．他那可愛(ài)的小腦袋這樣一歪，一個(gè)人躲在角落里玩，有多少聰明的怪主意呢！可是他的小嘴為什么不說(shuō)話呢？”他們請(qǐng)來(lái)了醫(yī)生．孩子當(dāng)然沒(méi)有病，不善于說(shuō)話，不喜歡說(shuō)話，那不是�。�

　　可是有一天，阿爾伯特似乎真的有些不正常了，父親拿來(lái)一個(gè)小羅盤(pán)給他玩．孩子的小手捧著羅盤(pán)，只見(jiàn)中間那根針在輕輕地抖動(dòng)，指著北邊．他把盤(pán)子轉(zhuǎn)過(guò)去，那根針不聽(tīng)他的話，照樣指著北邊．他把羅盤(pán)捧在胸前，扭轉(zhuǎn)身子，再猛扭過(guò)去，可是那根針又回來(lái)了，還是指著北邊．不管他怎樣轉(zhuǎn)，那根細(xì)細(xì)的紅色磁針一直指著北邊．阿爾伯特驚訝了，他張大眼睛，盯著玻璃下面那根紅色的小針．“是什么東西使它總是指向北邊呢？這根針?biāo)闹苁裁匆矝](méi)有，是什么力量推著它指向北邊的呢？”他想問(wèn)父親，可是話到了嘴邊，說(shuō)不出來(lái)．他被這神奇的現(xiàn)象驚得目瞪口呆．

　　小小的羅盤(pán)，里面那根按照一定規(guī)律行動(dòng)的磁針，喚起了這位未來(lái)的科學(xué)家的好奇心——探索事物原委的好奇心．這種好奇心，正是萌生科學(xué)的幼苗．

　　思考：從愛(ài)因斯坦的奮斗歷程中，我們不難看出，正是勤奮、正確的方法和少說(shuō)空話使愛(ài)因斯坦由“笨頭笨腦”變?yōu)榫奕说模�這對(duì)自己有什么啟示？

　　亞里士多德在西方被稱為“最博學(xué)的人”．他的很多觀點(diǎn)被西方人奉若神明，他本人也被奉為絕對(duì)權(quán)威，他憑著“自信的直覺(jué)”，作出了“重物體比輕物體下落速度要快些”的觀點(diǎn)，這種觀點(diǎn)統(tǒng)治了西方學(xué)術(shù)界將近2 000年．

　　1590年的一天，年輕的比薩大學(xué)數(shù)學(xué)教授伽利略，邀請(qǐng)比薩的一些學(xué)者和大學(xué)生來(lái)到斜塔下面，他和他的助手登上斜塔，讓一個(gè)重一百磅和一個(gè)重一磅的鐵球，同時(shí)由塔上自由下落，輕的和重的幾乎同時(shí)落地．伽利略把實(shí)驗(yàn)重復(fù)一次，結(jié)果仍然相同．伽利略的實(shí)驗(yàn)，動(dòng)搖了亞里士多德在物理學(xué)中長(zhǎng)期占統(tǒng)治地位的臆斷，在觀眾中引起了極大的震動(dòng)．他由于這個(gè)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了自由落體定律，論證了所有物體都以同一加速度下落．這個(gè)結(jié)論直接否定了亞里士多德的重物比輕物下落得快的說(shuō)法．兩百多年后，從這個(gè)結(jié)論萌發(fā)了愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論．

　　此外伽利略還論證了慣性運(yùn)動(dòng)，指出維持運(yùn)動(dòng)并不需要外力，這就否定了亞里士多德“運(yùn)動(dòng)必須推動(dòng)”的教條．不過(guò)伽利略對(duì)慣性運(yùn)動(dòng)理解還沒(méi)有完全擺脫亞里士多德的影響，他也認(rèn)為“維護(hù)宇宙完善秩序”的慣性運(yùn)動(dòng)“不可能是直線運(yùn)動(dòng)，而只能是圓周運(yùn)動(dòng)”．這個(gè)錯(cuò)誤理解被他的同代人笛卡兒和后人牛頓糾正了．

　　思考：通過(guò)以上材料體會(huì)伽利略“善于觀察，勤于實(shí)驗(yàn)，破除迷信闖出新路，熱愛(ài)科學(xué)，傳播真理”的科學(xué)精神．

　　亞里士多德(Aristotle公元前384至公元前322年)是古代偉大的思想家，他在自然科學(xué)的發(fā)展中作出了很大貢獻(xiàn)，對(duì)天文學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等方面都有深入的研究．

　　在物理學(xué)方面，他認(rèn)為，各物體只有在一個(gè)不斷作用著的推動(dòng)者直接接觸下，才能保持運(yùn)動(dòng)，否則物體就會(huì)停止．這種推動(dòng)者或在物體內(nèi)部，如生物；或在物體外面，如物體受到外力推動(dòng)或拉引那樣．均勻的物體，只能靠外來(lái)的推動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，因此，任何運(yùn)動(dòng)，都是通過(guò)接觸而產(chǎn)生的．如石頭拋在空中運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)闉榱朔乐故�頭后面的真空，空氣流到石頭后面，以維持石頭的運(yùn)動(dòng)．因此真空也是不能存在的，因?yàn)榭臻g必須裝滿物質(zhì)，這樣才能通過(guò)直接接觸傳遞物理作用．因此亞里士多德反對(duì)原子論的“世界是由真空和原子組成”的觀點(diǎn)．他認(rèn)為，空間必須是一個(gè)物質(zhì)的連續(xù)體．

　　作為古希臘哲學(xué)家、科學(xué)家，亞里士多德在古希臘哲學(xué)史和科學(xué)史上，曾是最博學(xué)的人物，特別是他的著作《工具論》、《形而上學(xué)》、《物理學(xué)》、《倫理學(xué)》、《政治學(xué)》、《詩(shī)學(xué)》等，對(duì)后來(lái)的哲學(xué)和科學(xué)的發(fā)展影響頗深．

思考：通過(guò)以上材料的學(xué)習(xí)，同學(xué)們還可以找一些有關(guān)亞里士多德的資料看看，考慮一下應(yīng)該如何評(píng)價(jià)亞里士多德的功績(jī)．