书城教材教辅令孩子惊奇的122个科学发现和科学知识
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第73章 为什么我们坐在车里感觉窗外的物体是向后退

宇宙中没有不动的物体,一切物体都在不停地运动。所以,运动是绝对的,静止是相对的。一物体相对另一物体的位置随时间而改变,则此物体对另一物体发生了运动,此物体处于相对运动的状态。如果相互之间的位置并不随时间而改变,则此物体即在相对静止状态之中。因此,静止与运动两者都是相对的概念,与物体相对于选定的参照物有关。一栋楼房或一棵树对地球来说,它们是静止的;但对太阳来说,它们却都在运动着。当一列火车经过车站时,我们就说这列火车相对车站而运动。但是对在火车上的旅客,可以认为车站是在与火车运行相反的方向相对火车而运动。所以,在描述物体是否运动时,观察者必须选择一个参照物,然后根据所选定的参照物来确定物体是否运动。我们在车里感觉窗外的事物是后退的,这是因为我们把车当成为静止的,相对于外面的事物是运动的。

一个物体,不论是运动还是静止,都是相对于某个参照物而言的。对于参照物,要注意以下两点:说物体是在运动还是静止,要看是以另外的哪个物体作标准。这个被选作标准的物体就是参照物。判断一个物体是运动的还是静止的,要看这个物体与所选参照物之间是否有位置变化。若位置有变化,则物体相对于参照物是运动的;若位置没有变化,则物体相对于参照物是静止的。

让我们了解参照物理学特性:

客观性——宇宙中万事万物都是永不停息地运动着的,没有绝对静止的物体。平时,我们说某个物体是运动的还是静止的,都是相对另一物体(参照物)而言,在描述物体的运动情况时,无论是否提到参照物,参照物总是存在的,这就是参照物的客观性。

假定性——参照物只是假定不动而不是真的不动,与其他物体一样,它也处在永恒的运动之中,这便是参照物的假定性,有人认为,参照物就是不动的物体。这种认识是完全错误的。

多重性——由于确定一个物体是运动的还是静止的,关键是看选择什么物体作参照物。因此,我们研究的运动是相对运动,这便是参照物的多重性,也就是说,对同一物体的研究。可以选取不同的参照物,并且,当所选取的参照物不同时,对物体运动描述的结果也往往不同。例如,坐在匀速行驶的客车中的乘客,若以车为参照物,则他们是静止的;若以路旁的树为参照物,他们则是运动的。

用这个道理可以解释法国飞行员在空中能顺手抓住一颗飞行的子弹。其研究对象是子弹,射出的子弹在空中飞行时,由于受到阻力影响,速度将逐渐减小,当子弹到达飞行员和他驾驶的飞机(驾驶舱不密闭)旁边时,如果子弹正好与飞机同向,且飞行的速度相同(或差不多),选飞机为参照物,因子弹与飞机之间没有位置变化,所以子弹相对于飞机来说就是静止的,飞行员顺手把它抓住自然就不会受到伤害。

例:在一条行驶得十分平稳的船的甲板上,头尾分别立有两个靶子。有两名射手,一个在船头,一个在船尾,用同样的枪支同时向对面靶子射击,问谁的子弹先打中靶子?(设子弹飞行速度相同)。

若选河岸为参照物,则在船头射出的子弹除有一速度外,船尾靶子还有一个迎着子弹的速度(船行速度);在船尾射出的子弹除有一速度外,船头靶子还有一个远离子弹的速度(船行速度)。显然,按上述思路是很难做出正确解答的。

若选行驶的船为参照物,人、靶子都是静止的,本题就很容易得到答案:用同样的枪支射出的子弹相对于船的速度相等且不变,因此站在船头、船尾的人同时向对面靶子射击时,两人射出的子弹将同时击中靶子。