第一章運(yùn)動和力運(yùn)動和力功和能熱現(xiàn)象及能量守恒直流電及其應(yīng)用電與磁及其應(yīng)用光現(xiàn)象及其應(yīng)用核能及其應(yīng)用全套可編輯PPT課件目錄運(yùn)動的描述勻變速直線運(yùn)動重力彈力摩擦力第三節(jié)力的合成與分解第二節(jié)第一節(jié)第四節(jié)

牛頓運(yùn)動定律及其應(yīng)用第五節(jié)

測量運(yùn)動物體的速度和加速度學(xué)生實驗學(xué)習(xí)目標(biāo)◎了解質(zhì)點的概念，體會物理模型在探索自然規(guī)律中的作用?！蛄私鈺r間與時刻、路程與位移、速度與速率、矢量與標(biāo)量的概念。◎了解勻變速直線運(yùn)動、自由落體運(yùn)動的概念及特點?！蛄私庵亓?、彈力、靜摩擦力和滑動摩擦力的概念及特點?！蛄私饬Φ暮铣膳c分解?！蛄私膺\(yùn)動與力的關(guān)系，能分析常見物體的受力情況，并能進(jìn)行簡單計算。學(xué)習(xí)目標(biāo)力學(xué)是一門古老的學(xué)科，它是研究運(yùn)動與力及其相互關(guān)系和規(guī)律的一門學(xué)科。這門學(xué)科雖然古老，但仍然是物理學(xué)的基礎(chǔ)，也是科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ)。在本章中，我們要學(xué)習(xí)運(yùn)動和力及其規(guī)律，了解描述運(yùn)動的基本概念，重點研究物體做勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律以及運(yùn)動狀態(tài)變化和力的重要關(guān)系，掌握牛頓運(yùn)動定律在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。第一節(jié)運(yùn)動的描述第一節(jié)運(yùn)動的描述2008年9月27日16時41分00秒，是一個令全國人民萬分激動的時刻。我國航天員打開神舟七號載人飛船軌道艙艙門，首度實施空間出艙活動，茫茫太空第一次留下中國人的足跡(圖1-1)。宇航員在隨飛船運(yùn)動的同時，又做出了許多動作，你能用一句話表達(dá)出這些動作的共同特點嗎？一、質(zhì)點由于運(yùn)動物體各部分的位置變化十分復(fù)雜，要想詳盡地描述物體的位置及其變化是十分困難的。首先，為了找到物體運(yùn)動的基本規(guī)律，我們需要對物體進(jìn)行合理的簡化。例如，一輛汽車在公路上行駛，盡管它的發(fā)動機(jī)、傳動結(jié)構(gòu)及車輪的運(yùn)動是很復(fù)雜的，但是，當(dāng)我們研究汽車運(yùn)動到什么地方、運(yùn)動的快還是慢等情況時，可以用一個“點”代替汽車（圖1-2）。一、質(zhì)點也就是說，如果在所研究的問題中物體的大小和形狀不起作用，或者所起的作用很小，就可以把物體看作一個只有質(zhì)量而沒有大小和形狀的點。用來代替物體的有質(zhì)量的點叫作質(zhì)點。一、質(zhì)點

想一想當(dāng)我們研究汽車在狹窄車道上轉(zhuǎn)彎（圖1-3）的情況時，汽車的長度和寬度是否可作為重要數(shù)據(jù)？是否可以忽略其數(shù)值？是否可以將汽車作為“一個點”來代替？一、質(zhì)點

小提示質(zhì)點是一種理想化模型。在物理學(xué)研究中，為突出物體的質(zhì)量屬性，忽略物體的大小和形狀等次要因素，而建立的“代表物體質(zhì)量的點”稱為質(zhì)點。將理想化模型作為研究對象，可使物理問題的研究大大簡化，這是我們在學(xué)習(xí)中經(jīng)常用到的一種物理科學(xué)方法。二、時間與時刻

物體的運(yùn)動總是伴隨著時間和空間而進(jìn)行的。在表示時間的數(shù)軸上，一個點表示一個時刻，而兩個點之間對應(yīng)的線段表示時間。比如上午8點開始上課，8點45分下課，這里，8點就是指這一節(jié)課的開始時刻，稱為初時刻，同時8點45分稱為末時刻。這兩個時刻之間相隔45min，這就是一節(jié)課所經(jīng)歷的時間。今后我們要注意科學(xué)地表達(dá)它們，如3s內(nèi)、前3s、第3s、3s末、第3s初、第3s末等，如圖1-4所示。三、位置與坐標(biāo)研究運(yùn)動，離不開描述物體在空間中的位置在生活中，怎樣描述一個物體的位置呢？如果某一乘客在車站下車后沿著一條東西方向的道路行走，當(dāng)他告訴你他到了車站東面2km處時，你能夠很清楚他的位置。但如果他只說自己距離車站2km，你就無法確定他的位置，因為你不知道他在車站的哪一側(cè)。在物理學(xué)中，通常借助數(shù)學(xué)的方法建立坐標(biāo)系來描述物體的位置。三、位置與坐標(biāo)質(zhì)點做直線運(yùn)動時，我們可以取這條直線為坐標(biāo)軸（x軸），以軸上的某個參考點為原點O，規(guī)定好坐標(biāo)軸的正方向和單位，質(zhì)點的位置由它的位置坐標(biāo)，即一個帶有正負(fù)號的數(shù)值來確定。比如，我們要確定上述乘客的位置，可以取x軸的正方向為東，并且取車站為坐標(biāo)原點x（圖1-5），那么乘客所說位置的坐標(biāo)應(yīng)記為=+2km。同樣，如果質(zhì)點不在一條直線上運(yùn)動，而在平面內(nèi)運(yùn)動，我們也可以用直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)來描述它的位置。四、位移與路程一個人想要從天津到上海去開會，可以選擇火車、飛機(jī)和輪船三種不同的交通工具，即三種不同的出行方式。三種出行方式所經(jīng)過的路徑不同，軌跡的長度也不同。但是就位置的改變來說，效果是相同的，都是從初位置—天津到達(dá)了末位置—上海（圖1-6）。顯然，用路程這個物理量不能表達(dá)這種相同的運(yùn)動效果。四、位移與路程為了表達(dá)這種相同的運(yùn)動效果，在物理學(xué)中，引入了位移這個概念。物體運(yùn)動的軌跡長度叫作路程，從物體的初始位置指向末位置的有向線段，叫作位移。在國際單位制中，位移的單位是米，符號為m，常用單位還有千米（km）等。位移不但有大小，而且有方向，通常用字母s表示。圖1-6中人的位移的大小是指物體從初始位置A指向末位置B的有向線段的長度，位移的方向是由初始位置A指向末位置B，如圖1-7所示。五、速度與速率

在國際單位制中，速度的單位是米每秒，符號為m/s，常用單位還有千米/時（km/h）等。速度是既有大小，又有方向的物理量。速度的方向就是物體的運(yùn)動方向。五、速度與速率

五、速度與速率

平均速度并不能告訴我們列車在每一時刻運(yùn)動快慢的真實情況，只是粗略地描述物體在一段運(yùn)動中總體的快慢程度。要精確地描述變速直線運(yùn)動，就要知道物體在每一時刻（或每一位置）運(yùn)動的快慢。我們把運(yùn)動物體在某一時刻（或某一位置）的速度，叫作瞬時速度，簡稱速度。瞬時速度的方向與物體經(jīng)過某一位置時的運(yùn)動方向相同，它的大小叫作瞬時速率，簡稱速率。五、速度與速率技術(shù)上通常用速度表來測定瞬時速率。乘汽車時注意一下儀表盤上的速度表（圖1-8），就會發(fā)現(xiàn)速度計指針?biāo)傅臄?shù)值隨著行駛快慢的改變而改變。如果某一時刻指針指著“80”，就說明汽車在這一時刻的速率是80km/h，意思是假如汽車從這一時刻開始勻速行駛1h，那么它將駛出80km。六、矢量和標(biāo)量我們在初中學(xué)過長度、質(zhì)量和時間等物理量。這些物理量只有大小沒有方向。而前面學(xué)習(xí)的位移、速度等物理量，它們既有大小，又有方向。我們把既有大小又有方向，且它的合成遵守平行四邊形定則的物理量叫作矢量。除位移以外，在物理學(xué)中還有很多矢量，如速度、力就是這類物理量。而長度、時間、質(zhì)量和溫度等只有大小沒有方向的物理量叫作標(biāo)量。七、單位制由基本單位和導(dǎo)出單位組成的一個單位系統(tǒng)叫作單位制。目前，絕大多數(shù)國家和我國都在積極推廣國際單位制，它是1960年第11屆國際計量大會通過的。國際單位制的基本單位有7個，如表1-1所示。七、單位制有了上述7個基本單位，其他物理量的單位都可以應(yīng)用公式推導(dǎo)s出來，叫作導(dǎo)出單位。例如，由公式v=可推知速度的單位是米/秒。t上述7個基本單位和以此推出的導(dǎo)出單位組成了一個完整的單位系統(tǒng)—國際單位制。掌握單位制的知識對于物理計算十分重要。在今后的計算中，只要各物理量統(tǒng)一使用國際單位制中的單位，就不必將單位代入公式運(yùn)算，只需寫出待求物理量的單位即可。課后思考1.下述物體中，可以看作質(zhì)點的是（）。A.正常運(yùn)行中的手表的秒針B.通過大橋的火車C.自轉(zhuǎn)的地球D.公路上行駛的公交車2.下列各組物理量中，全部是矢量的是（）。A.長度、質(zhì)量、位移B.力、位移、速度C.位移、溫度、面積D.體積、速率、時間第二節(jié)勻變速直線運(yùn)動一、勻速直線運(yùn)動與變速直線運(yùn)動直線運(yùn)動是所有運(yùn)動中最簡單的一種運(yùn)動形式。我們在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過，勻速直線運(yùn)動是一種在任意相同時間內(nèi)位移都相等的直線運(yùn)動。日常生活中所見到的直線運(yùn)動，大都不是勻速直線運(yùn)動。物體在一條直線上運(yùn)動，如果在相同的時間內(nèi)位移不相等，這種運(yùn)動就叫作變速直線運(yùn)動。一、勻速直線運(yùn)動與變速直線運(yùn)動

小提示實際上，嚴(yán)格意義上的勻速直線運(yùn)動是沒有的，我們可以把一些和勻速直線運(yùn)動接近的實際運(yùn)動當(dāng)成勻速直線運(yùn)動來處理。二、勻變速直線運(yùn)動與加速度（一）勻變速直線運(yùn)動的描述一輛汽車沿著一條平直的公路行駛，觀察汽車速度表在不同時刻的示數(shù)，并記入表1-2。（一）勻變速直線運(yùn)動的描述分析表中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，汽車的速度隨時間而變化，每1.0s就增加0.2m/s，即在相同的時間間隔內(nèi)，汽車速度的變化相等。物體做直線運(yùn)動時，如果在任意相同的時間間隔內(nèi)速度的變化相等，這種運(yùn)動就叫作勻變速直線運(yùn)動。（一）勻變速直線運(yùn)動的描述例如，成熟的蘋果從樹上落下，火車在平直軌道上啟動時的運(yùn)動，炮彈在炮筒里的運(yùn)動等，都可看成勻變速直線運(yùn)動。勻變速直線運(yùn)動是一種速度均勻變化的變速直線運(yùn)動。根據(jù)速度大小的變化，可以將勻變速直線運(yùn)動分為兩類：一類是速度均勻增加的勻變速直線運(yùn)動，叫作勻加速直線運(yùn)動；另一類是速度均勻減少的勻變速直線運(yùn)動，叫作勻減速直線運(yùn)動。一、勻速直線運(yùn)動與變速直線運(yùn)動

小提示嚴(yán)格意義上的勻變速直線運(yùn)動是很難實現(xiàn)的，一般將一些接近于勻變速直線運(yùn)動的變速來處理。（二）加速度

（二）加速度可見，飛機(jī)的速度改變比火車快得多。為了描述速度改變的快慢，我們引入加速度的概念。加速度是表示速度改變快慢的物理量，它的大小等于單位時間內(nèi)速度變化的大小。用v0表示運(yùn)動物體的初速度，用vt表示經(jīng)過一段時間t后的末速度，用a表示加速度，則有

在國際單位制中，加速度的單位是米每二次方秒，符號是m/s2

。（二）加速度加速度是矢量。在直線運(yùn)動中，通常規(guī)定初速度的方向為正方向在勻加速直線運(yùn)動中，加速度的方向與初速度的方向一致，加速度是正值；在勻減速直線運(yùn)動中，加速度的方向與初速度的方向相反，加速度是負(fù)值，如圖1-9所示。（二）加速度

（二）加速度

一、勻速直線運(yùn)動與變速直線運(yùn)動

小提示汽車從制動開始到停止的過程可近似看成勻變速直線運(yùn)動。（二）加速度

一、勻速直線運(yùn)動與變速直線運(yùn)動

做一做調(diào)查各類動力車輛的加速度。加速度是衡量車輛性能的重要指標(biāo)。加速度大的車輛能在很短的時間內(nèi)獲得較大的速度，加速性能好，啟動時間短。不同類型車輛的加速度一般不同，那么車輛的加速度與哪些因素有關(guān)呢?請同學(xué)們走訪車輛用戶，實地調(diào)查車輛的加速度。如果你家附近有大型的車輛銷售網(wǎng)點的話，可以實地調(diào)查一下，通過索取有關(guān)資料，了解不同車輛的加速度。也可以嘗試登錄互聯(lián)網(wǎng)，查看你所需的有關(guān)資料。完成這些調(diào)查后，寫一篇關(guān)于動力車輛加速度的調(diào)研報告。如果你有興趣，還可進(jìn)一步研究影響車輛加速度大小的因素。（三）勻變速直線運(yùn)動的速度公式

一、勻速直線運(yùn)動與變速直線運(yùn)動

小提示

v0是運(yùn)動物體的初速度；at是在時間t內(nèi)物體速度的變化量；v0+at是物體經(jīng)過時間t后的速度，即末速度vt

。（三）勻變速直線運(yùn)動的速度公式【例1-3】一個滑塊由靜止開始從坡頂沿坡面下滑，這種下滑可看成勻變速直線運(yùn)動。如果滑塊下滑的加速度大小為2m/s2

，從坡頂滑到坡底經(jīng)過4s，求滑塊到達(dá)坡底時的速度。（三）勻變速直線運(yùn)動的速度公式分析：滑塊做勻加速直線運(yùn)動，初速度v0=0，加速度a=2m/s，運(yùn)動時間t=4s（圖1-12），由勻變速直線運(yùn)動的速度公式，可求出末速度。解由勻變速直線運(yùn)動的速度公式vt=v0+at可得vt

=0+2×4=8（m/s）（三）勻變速直線運(yùn)動的速度公式【例1-4】火車在過橋時需要提前減速。一列以72km/h速度行駛的火車在到達(dá)一座平直鐵橋前90s開始減速，加速度的大小是0.10m/s2。求火車到達(dá)鐵橋時的速度。（三）勻變速直線運(yùn)動的速度公式解根據(jù)題意可知，火車做勻減速直線運(yùn)動，如圖1-13所示。v0=72km/h=20m/sa=-0.10m/s2，由勻變速直線運(yùn)動的速度公式可得vt

=v0+at=20+（-0.10）×90=11（m/s）（四）勻變速直線運(yùn)動的位移公式

（四）勻變速直線運(yùn)動的位移公式

【例1-5】一輛小車以8m/s的速度從斜坡上勻加速下行，加速度的大小為0.20m/s2，小車通過斜坡的時間是20s，求這段斜坡的長度。解小車的運(yùn)動過程如圖1-14所示。由勻變速直線運(yùn)動的位移公式可得

（五）速度圖像

質(zhì)點運(yùn)動時，其速度與時間有著一定的關(guān)系，這種關(guān)系可以用數(shù)學(xué)公式表示出來。對于勻變速直線運(yùn)動的速度公式vt=v0+at，可以以速度v為縱軸，時間t為橫軸，把速度與時間的關(guān)系用圖像表示出來。這種圖像叫作v-t圖像，也叫作速度圖像。由于勻速直線運(yùn)動的速度是恒定不變的，所以它的速度圖像是一條與橫軸平行的直線（圖1-15）。（五）速度圖像

因為勻變速直線運(yùn)動中質(zhì)點的速度隨時間均勻變化，用公式表示為vt=v0+at，所以不難看出，勻變速直線運(yùn)動的速度圖像是一條傾斜的直線（圖1-16）。（五）速度圖像

小提示用圖像處理問題更直觀、更方便，圖像是物理學(xué)的一種重要研究手段。（五）速度圖像

【例1-6】一物體沿直線運(yùn)動，先由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，2s后速度達(dá)到4m/s，保持這一速度運(yùn)動4s，然后做勻減速直線運(yùn)動，2s后停下來。試做出這一物體在整個過程中的速度圖像。分析：應(yīng)分析清楚物體經(jīng)歷的三個運(yùn)動階段及各階段速度之間的關(guān)系。第一階段做勻加速直線運(yùn)動，其末速度就是第二階段做勻速直線運(yùn)動時的速度，第二階段的速度又是第三階段做勻減速直線運(yùn)動時的初速度。（五）速度圖像

解經(jīng)分析，物體的運(yùn)動過程可分為三個階段：第一階段（0～2s）做勻加速直線運(yùn)動，初速度v0=0，末速度v1=4m/s，t1=2s；第二階段（2～6s）做勻速直線運(yùn)動v=4m/st=4s；第三階段（6～8s）做勻減速直線運(yùn)動，初速度v1=4m/s，末速度v2=0，t3=2s。根據(jù)勻速直線運(yùn)動和勻變速直線運(yùn)動的速度圖像分別做出以上三個階段的v-t圖像，如圖1-17所示。三、自由落體運(yùn)動

物體在空中從靜止開始下落是一種常見的運(yùn)動。小石塊從高橋上下落，露珠從樹葉上下落，成熟的蘋果從樹上下落（圖1-18），那么不同物體下落的快慢是不是相同呢？三、自由落體運(yùn)動

知識鏈接對自由落體最先進(jìn)行研究的是古希臘科學(xué)家亞里士多德，他指出：物體下落的快慢是物體本身的重量決定的，物體越重，下落得越快；反之，則下落得越慢。亞里士多德的理論影響了其后兩千多年的人。直到物理學(xué)家伽利略提出相反的意見。伽利略在1636年的《兩種新科學(xué)的對話》中寫道：如果依照亞里士多德的理論，假設(shè)有兩塊石頭，大的重量為8，小的重量為4，則大的下落速度為8，小的下落速度為4，當(dāng)兩塊石頭被綁在一起下落時，下落快的會因為下落慢的而被拖慢，所以整個體系的下落速度為4～8。但是，兩塊綁在一起的石頭的整體重量為12，下落速度應(yīng)該大于8，這就自相矛盾了。伽利略由此推斷出物體下落的速度不是由其重量決定的。他在書中設(shè)想，自由落體運(yùn)動的速度是勻速變化的，在忽略空氣阻力的情況下，物體下落的速度快慢與物體的重量大小無關(guān)。三、自由落體運(yùn)動

做一做一根長1.5m，一端封閉、另一端有開關(guān)的玻璃圓筒里面放著不同的物體，如硬幣、羽毛、紙片等。如果玻璃圓筒里有空氣，把圓筒倒過來，這些物體下落的快慢不同；但將圓筒里的空氣抽出后，再把圓筒倒過來，物體下落的快慢就相同了，如圖1-19所示。三、自由落體運(yùn)動

物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動叫作自由落體運(yùn)動。自由落體運(yùn)動發(fā)生在真空中。如果物體在有空氣的空間下落，這種運(yùn)動并不是自由落體運(yùn)動，但是當(dāng)空氣阻力與物體自身重力相比較小，可以忽略不計時，物體的下落也可看作自由落體運(yùn)動。三、自由落體運(yùn)動

圖1-20所示為自由落體（蘋果）頻閃照相的照片，照片中相鄰蘋果的像是相隔同樣的時間拍攝的。從照片上可以看出，在相同的時間間隔里，蘋果的下落位移越來越大，這表明蘋果的速度越來越快，即經(jīng)過反復(fù)研究，人們認(rèn)識到，自由落體運(yùn)動是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動。三、自由落體運(yùn)動

（二）自由落體運(yùn)動的公式

三、自由落體運(yùn)動

小提示要注意，使用自由落體運(yùn)動的公式時，下落時間t和下落高度h必須從下落點開始計算。（二）自由落體運(yùn)動的公式

課后思考1.下列說法正確的是（）。A.加速度是速度的變化量B.加速度是速度的增加量C.加速度是描述速度變化大小的物理量D.加速度是描述速度變化快慢的物理量2.關(guān)于速度與加速度關(guān)系的說法中正確的是（）。A.物體的速度越大，它的加速度就越大B.物體的速度變化量越大，它的加速度就越大C.物體的速度變化率越大，它的加速度就越大D.物體的速度為零時，它的加速度一定為零課后思考3.關(guān)于勻變速直線運(yùn)動的位移，以下說法中正確的是（）。A.位移的大小與時間成正比B.位移的大小與時間的平方成正比C.當(dāng)初速度為零時，位移的大小與時間成正比D.當(dāng)初速度為零時，位移的大小與時間的平方成正比4.做勻變速直線運(yùn)動的物體，初速度為零且加速度為1m/s，則（）。A.在第1s內(nèi)的位移為1m

B.在第1s內(nèi)的速度都是1m/sC.在第1s內(nèi)的平均速度為1m/sD.在第1s末的速度為1m/s課后思考5.以下物體的運(yùn)動可近似看作自由落體運(yùn)動的是（）。A.從10m高處由靜止落下的乒乓球B.從10m高處由靜止落下的玻璃球C.從10m高處由靜止落下的羽毛球D.從10m高處由靜止落下的氣球6.（多選）關(guān)于加速度和速度關(guān)系的下列說法中，正確的是（）。A.速度的方向就是加速度的方向B.運(yùn)動物體的速度增大時，加速度的方向和初速度的方向相同C.在單方向的直線運(yùn)動中，路程和位移的大小相同D.位移的大小可能等于或小于路程課后思考7.A、B兩個物體都以5m/s的速度向東運(yùn)動，經(jīng)5s后A的速度變?yōu)榱?，則A的加速度大小是多少？方向如何?加速還是減速？若B的速度變?yōu)?0m/s，方向仍然向東，則B的加速度大小是多少？方向如何？加速還是減速？8.一個物體從80m高處自由下落，到達(dá)地面的速度是多少？所用時間是多少？9.物體以2m/s的初速度開始做勻加速直線運(yùn)動，加速度為3m/s2，求（1）3s末的速度；（2）3s內(nèi)的位移；（3）第4s內(nèi)的位移及其平均速度。第三節(jié)重力彈力摩擦力重力彈力摩擦力

中華文明源遠(yuǎn)流長，象形造字惟妙惟肖，圖1-21為“力”字的甲骨文和篆體。它們像什么呢？很像古人翻土用的農(nóng)具。也就是說，“力”的概念是人們在用犁耕地、用農(nóng)具翻土等活動中感悟體會出來的。但是，當(dāng)時人們只是認(rèn)識到了一些“主動”的力，如在用犁耕地時，犁對土地施加了力；在用農(nóng)具翻動泥土?xí)r，農(nóng)具對泥土施加了力……可一個人躺在床上休息時，如果說他對地球和床都施加了力，在當(dāng)時是很難被接受的。這是因為那時還沒有明確力的概念，更沒有重力、彈力和摩擦力之分。一、力的概念

力是物體與物體之間的相互作用。我們在提水桶時，手對水桶施加了力，手是施力物體，水桶是受力物體；發(fā)射火箭時，噴出的火藥氣體對火箭施加了向上的推力，氣體是施力物體，火箭是受力物體。一個物體受到力的作用，一定有另外的物體施加了這種作用，前者是受力物體，后者是施力物體。三、力的圖示

人們常用有向線段表示力。線段是按一定標(biāo)度畫出的，它的長短表示力的大小，它的箭頭指向表示力的方向，箭尾表示力的作用點。這種表示力的方法，叫作力的圖示。例如，將一個大小為400N，與水平方向的夾角為30°的拉力施加在小車的B點處，如圖1-22所示。三、力的圖示

有時只需畫出力的示意圖，即只畫出力的作用點和方向，表示物體在這個方向上受到了力，如圖1-23所示。四、重力

英國物理學(xué)家牛頓發(fā)現(xiàn)，宇宙中所有的物體之間都具有相互吸引的力的作用，因此將其稱為萬有引力。萬有引力的大小與兩個物體的質(zhì)量成正比，與兩個物體間距離的平方成反比。自然界的各種物體之間存在著多種相互作用，地面附近的一切物體都受到地球的吸引作用。由于地球的吸引而使物體受到的力稱為重力，用字母G表示。物體所受重力G與物體的質(zhì)量m的關(guān)系為G=mg其中，g為重力加速度。四、重力

重力不僅有大小，而且有方向。成熟的蘋果從樹上落向地面時，總是豎直下落的；懸掛物體的繩子靜止時總是豎直下垂的。可見，重力的方向是豎直向下的。地球?qū)ξ矬w的重力作用在物體的各個部分。從效果上看，我們通常認(rèn)為整個物體受到的重力作用在一個點上，這個點叫作物體的重心。質(zhì)量均勻分布的物體叫作均勻物體。形狀規(guī)則的均勻物體，它的重心就在其幾何中心上。均勻細(xì)直棒、均勻球體和均勻圓柱體的重心C（點）如圖1-24所示。四、重力

質(zhì)量分布不均勻的物體，其重心除了與物體的形狀有關(guān)，還與物體內(nèi)的質(zhì)量分布有關(guān)。例如，載重汽車的重心隨著車上裝載貨物的多少和貨物的位置而變化。四、重力

想一想對于圖1-25所示的質(zhì)量分布不均勻、形狀不規(guī)則的薄板狀物體，如何確定其重心的位置？五、彈力

與小球連接的彈簧被拉伸或壓縮時可以使小球運(yùn)動起來，被跳水運(yùn)動員壓彎的跳板會對運(yùn)動員產(chǎn)生力的作用，可以把運(yùn)動員彈起來（圖1-26）。這些物體的伸長、縮短或彎曲等形狀或體積的改變叫作形變。而發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，會對與之接觸的物體產(chǎn)生力的作用，這種力稱為彈力。地球?qū)ξ矬w產(chǎn)生重力，并不需要物體與地球接觸，而彈力只能產(chǎn)生在直接接觸并發(fā)生形變的物體之間。四、重力

小提示在力的作用下，彈簧、跳板都會發(fā)生形變。實際上，任何物體都會發(fā)生形變。研究表明，只要有力的作用，哪怕極其微小，物體也一定會發(fā)生形變。五、彈力

彈力的大小與形變的大小有關(guān)系，形變越大，彈力越大；形變消失，彈力也隨之消失。彈簧伸長或縮短的長度越大，其產(chǎn)生的彈力就越大。弓箭手把弓張得越滿，箭射得越遠(yuǎn)。五、彈力

彈簧受力后會縮短或伸長，于是會對與它接觸的物體產(chǎn)生彈力的作用。英國物理學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn)，彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力的大小F與彈簧伸長（或縮短）的長度x成正比，即F=kx式中，k為彈簧的勁度系數(shù)，單位是牛頓每米（N/m）。不同彈簧的勁度系數(shù)一般是不同的，這個規(guī)律稱為胡克定律。如果物體的形變過大，超過一定的限度，撤去作用力后，物體將不能恢復(fù)原來的形狀，這個限度稱為彈性限度。五、彈力

【例1-8】將一本書放在桌面上，試分析產(chǎn)生于書和桌面之間的彈力。

解由于書受到重力作用，因此書和桌面之間相互擠壓，從而使書和桌面同時產(chǎn)生微小的形變。書由于發(fā)生了微小形變，因此對桌面產(chǎn)生了垂直桌面向下的彈力N1

，即書對桌面的彈力（壓力）；桌面由于發(fā)生了微小形變，因此對書產(chǎn)生了垂直書面向上的彈力N2

，即桌面對書的彈力（支持力），如圖1-27所示?？梢姡ǔＫf的物體間相互擠壓而產(chǎn)生的壓力和支持力都是彈力，壓力的方向垂直于支承面指向被壓物體，支持力的方向垂直于支承面指向被支持的物體。五、彈力

【例1-9】電線下方懸掛電燈，試分析產(chǎn)生于電線和電燈之間的彈力。解由于電燈受到重力作用，因此電燈和電線同時產(chǎn)生微小形變。電燈由于產(chǎn)生了微小的形變，因此對電線產(chǎn)生了豎直向下的彈力即電燈對電線的拉力T1；電線由于產(chǎn)生了微小的形變，因此對電燈產(chǎn)生了豎直向上的彈力T2

，即電線對電燈的拉力（圖1-28）。六、摩擦力

摩擦力產(chǎn)生于兩個相互接觸的物體表面之間。（一）滑動摩擦力（二）滾動摩擦力（一）滑動摩擦力

當(dāng)一個物體在另一個物體的表面滑動時，要受到另一個物體的阻礙，這種阻礙兩個物體間相對滑動的力叫作滑動摩擦力?；瑒幽Σ亮Φ姆较蚩偸歉佑|面相切，并且與物體的相對滑動方向相反的（圖1-29）。實驗表明：滑動摩擦力跟壓力成正比。如果用f表示滑動摩擦力，用N表示壓力，則有f=μN(yùn)式中，μ為動摩擦因數(shù)，沒有單位，它的數(shù)值大小跟兩個相互接觸表面的材料及接觸面情況（如粗糙程度）有關(guān)。（二）滾動摩擦力

除了滑動摩擦，還有滾動摩擦。滾動摩擦是指一個物體在另一個物體的表面滾動時所產(chǎn)生的摩擦。滾動摩擦力比滑動摩擦力小得多。在一些電器、機(jī)械設(shè)備上安裝滾輪，就是基于這個道理。（二）滾動摩擦力

【例1-10】車床底座是用鑄鐵制成的，鑄鐵與地面間的滑動摩擦因數(shù)為0.30。要緩慢地移動一質(zhì)量為2.0×103kg的車床，需在水平方向上對車床施加多大的拉力？為了省力，應(yīng)采取什么辦法？解分析可知，車床共受到重力、拉力、地面的彈力（支持力）及摩擦力（圖1-30）。其中N=

mg=2.0×103

×9.8=1.96×104

（N）f=μN(yùn)=0.30×1.96×104=5.88×103

（N）F=f=5.88×103

（N）（二）滾動摩擦力車床做緩慢移動時，可認(rèn)為其處于平衡狀態(tài)，這時拉力F應(yīng)與滑動摩擦力f大小相等。小提示（二）滾動摩擦力計算結(jié)果告訴我們，移動車床需要很大的力。由于滾動摩擦力小于滑動摩擦力，變滑動摩擦為滾動摩擦可以省力，因此，可在車床底座下擱置一些圓木或鋼管，使車床在圓木或鋼管上滾動前進(jìn)。這樣，移動車床就不需要很大的力了。（三）靜摩擦力滑動摩擦是一個物體在另一個物體的表面滑動所產(chǎn)生的。如果互相接觸的兩個物體處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，它們之間是否也存在摩擦呢？（三）靜力摩擦（三）靜力摩擦實驗中，剛開始向托盤中加入沙子時，箱子受到了繩子的拉力，雖然箱子相對于桌面有滑動趨勢，但箱子并沒有動。這說明箱子跟桌面之間雖然發(fā)生了摩擦，但是摩擦力的大小和繩子拉力的大小相等、方向相反、相互平衡，從而使箱子保持靜止。這時發(fā)生的摩擦叫作靜摩擦。靜摩擦力的方向總與接觸面相切，并且和物體相對運(yùn)動趨勢的方向相反。例如，停在斜坡上的汽車有向下滑動的趨勢，所受靜摩擦力的方向沿斜坡向上（圖1-32）。（三）靜力摩擦皮帶運(yùn)輸機(jī)（圖1-33）也是靠貨物與傳送帶之間的靜摩擦力把貨物送至別處的。（三）靜力摩擦實驗中，不斷地向托盤中加入沙子，箱子仍舊保持不動，這說明箱子所受的靜摩擦力隨著繩子拉力的增大而增大。但是靜摩擦力的增大并不是無限度的，當(dāng)箱子即將開始運(yùn)動時，靜摩擦力便達(dá)到了最大值，這時的靜摩擦力就叫作最大靜摩擦力，用fmax表示。為簡便計算，一般認(rèn)為fmax等于滑動摩擦力?？梢?，靜摩擦力的大小隨著物體受力情況的變化而變化，它的大小介于零和fmax之間。（三）靜力摩擦課后思考1.下列關(guān)于重力的說法中正確的是（）。A.在水中游泳的人所受的重力比他在岸上所受的小B.下落過程中的足球比上升過程中的足球所受的重力大C.地面上的物體都受重力的作用D.沿斜面下滑的物體，受到沿斜面向下的重力作用2.下列關(guān)于靜摩擦力的說法中正確的是（）。A.兩個相對靜止的物體間一定存在靜摩擦力B.受靜摩擦力的物體一定是靜止的C.靜摩擦力一定比滑動摩擦力大D.靜摩擦力也可能為物體提供動力課后思考3.將一物體靜止地放在粗糙的水平地面上，該物體受到的力有（）。A.重力、它對地面的壓力B.重力、地面對它的支持力C.重力、它對地面的壓力和地面對它的支持力D.重力、地面對它的支持力和靜摩擦力4.一個物體受到一個逐漸減小的力的作用，力的方向與物體運(yùn)動的方向相同，則此物體在直線上做（）。A.減速運(yùn)動B.勻速運(yùn)動C.加速運(yùn)動D.勻加速運(yùn)動第四節(jié)力的合成與分解一、力的合成（一）合力與分力如圖1-34所示，一盞燈可以有兩種掛法。在兩個拉力F1和F2的共同作用下，燈保持靜止，這與一個拉力F的作用效果完全相同。從效果上看，用一個力F可代替兩個力F1和F2。一、力的合成（一）合力與分力如果一個力作用在物體上，與幾個力作用的效果相同，這個力就叫作那幾個力的合力，那幾個力叫作這個力的分力。求幾個力的合力叫作力的合成。如果物體同時受到幾個力的作用，而它們都作用在物體的同一點，或者它們的作用線相交于同一點，那么這幾個力就叫作共點力（圖1-35）。下面研究共點力的合成。（二）力的合成方法

做一做圖1-36（a）表示橡皮條GE在兩個力的共同作用下，沿著直線GC伸長了EO的長度。圖1-36（b）表示將一個力F作用在橡皮條上，使橡皮條沿著相同的直線伸長相同的長度。在力F1

和F2

的方向上各作線段OA和OB，根據(jù)選定的標(biāo)度，使它們的長度分別表示力F1

和F2

的大?。蹐D1-36（c）］。以O(shè)A和OB為鄰邊作平行四邊形OADB。量出這個平行四ODFF邊形的對角線的長度。改變力1、2的大小和方向，重做上述實驗。（二）力的合成方法實驗表明：如果用表示共點力F1

和F2

的線段為鄰邊作平行四邊形，那么合力的大小和方向就可以用這兩個鄰邊之間的對角線表示出來（圖1-37）。這叫作力的平行四邊形定則。兩個分力的夾角可以在0～180°變化，當(dāng)兩個分力的大小固定不變，只有夾角改變時，合力隨夾角的變化情況如圖1-37所示，其中（二）力的合成方法【例1-11】力F1=30N，方向水平向右，力F2=40N，方向豎直向下，用作圖法求這兩個力的合力F的大小和方向。解選擇某一標(biāo)度，如取10mm長的線段表示10N的力，作出力的平行四邊形。如圖1-38所示，表示F1

的線段長30mm，表示F2的線段長40mm。用刻度尺量得表示合力F的對角線長50mm，所以合力的大小F=10×50/10=50（N）用角度尺量得合力F與力F1的夾角為53°

。（二）力的合成方法如果求兩個以上力的合力，可以連續(xù)應(yīng)用平行四邊形定則。其步驟是：先求出任意兩個力的合力F′，然后再求出F′與第三個力的合力F，以此類推，直到求出所有力的合力為止，如圖1-39所示。（三）同一直線上的矢量合成如果幾個矢量處在一條直線上，就可以設(shè)定一個正方向，用正號或負(fù)號來表示矢量的方向：矢量方向與正方向相同時取正值，矢量方向與正方向相反時取負(fù)值。例如，如圖1-40所示，小球在豎直方向上受到三個力的作用，力的大小分別為F1=2N、F2=3N、F3=4N。如果設(shè)定豎直向上為正方向，那么，這三個力的合力為F合=F1+F2-F3=2+3-4=1（N）如圖1-40（a）所示，F(xiàn)合為正值，表示合力的方向與正方向一致。如果設(shè)定豎直向下為正方向，那么，這三個力的合力為F合

=F3-F1-F2

=4-2-3=-1（N）如圖1-40（b）所示，F(xiàn)合為負(fù)值，表示合力的方向與正方向相反。（三）同一直線上的矢量合成

想一想車床做緩慢移動時，可認(rèn)為其處于平衡狀態(tài)，這時拉力F應(yīng)與滑動摩擦力f大小相等。二、力的分解

做一做將一本書掛在一個測力計上（圖1-41），測力計的示數(shù)為3N。改用兩個平行的測力計來代替原來的測力計，測力計的示數(shù)為1.5N。如果改變兩個測力計之間的夾角，兩個測力計的示數(shù)也會隨之改變。二、力的分解實驗中，無論兩個測力計之間的夾角多大，兩個測力計的示數(shù)怎樣變化，兩個測力計上的拉力F1

和F2

的作用效果始終與原來一個測力計上的拉力F的作用效果相同。可見，拉力F可以用兩個力F1

和F2來代替，力F1

和F2

就叫作力F的分力。求一個已知力的分力叫作力的分解。力的分解是力的合成的逆運(yùn)算，同樣遵守力的平行四邊形定則。把表示已知力的線段作為平行四邊形的對角線，作平行四邊形，與對角線相鄰的兩條邊就表示兩個分力。二、力的分解

小提示如果沒有其他限制，對于同一條對角線，可以作出無數(shù)個不同的平行四邊形（圖1-42）。也就是說，同一個力可以分解為無數(shù)對不同的分力。一個力怎樣分解，要根據(jù)實際情況來確定。二、力的分解

想一想走鋼絲（圖1-43）是我國傳統(tǒng)的雜技項目。雜技運(yùn)動員在繃緊的鋼絲上行走或倒立時，鋼絲上的張力（拉力）會有多大呢？有人也許會想：雜技運(yùn)動員的體重并不大，鋼絲上的張力可能和運(yùn)動員的體重差不多吧。那么，實際上鋼絲的受力情況是什么樣的呢？二、力的分解【例1-12】設(shè)雜技運(yùn)動員的體重為G，當(dāng)他走到鋼絲繩的中間時，鋼絲繩成170°的角度（圖1-44）。求這時鋼絲繩所受的拉力。二、力的分解分析：雜技運(yùn)動員對鋼絲繩的壓力大小等于體重G，它產(chǎn)生兩個角度效果：一個是拉緊左側(cè)的鋼絲，另一個是拉緊右側(cè)的鋼絲。因此，將雜技運(yùn)動員的重力沿著兩側(cè)鋼絲繩的方向分解為兩個力，這就是鋼絲繩上的拉力。二、力的分解解：將重力沿著左右兩側(cè)鋼絲繩的方向分解，用作圖法畫出力的平行四邊形（圖1-45）。測量發(fā)現(xiàn)，鋼絲繩上的拉力大約是雜技運(yùn)動員體重的6倍。可見，鋼絲繩上的拉力比雜技運(yùn)動員的體重大得多。為了雜技運(yùn)動員的安全，必須使鋼絲繩具有足夠的強(qiáng)度。二、力的分解【例1-13】一滑塊靜止在斜坡上，試對滑塊所受重力進(jìn)行恰當(dāng)?shù)姆纸狻７治觯夯瑝K在斜坡上受到重力、支持力和摩擦力3個力的作用，如圖1-46（a）所示。由于支持力的方向跟斜坡垂直，摩擦力的方向跟斜坡平行，如果將重力按這兩個方向分解，可方便問題的解決。解將重力沿斜坡及與斜坡垂直的方向進(jìn)行分解，作力的平行四邊形［圖1-46（b）］，得F1=GsinαF2

=Gcosα二、力的分解

想一想將一個力分解在兩個相互垂直的方向上，這種力的分解叫作力的正交分解。課后思考1.我們用力推放在水平面上的重物，沒有推動，這是因為（）。A.重物的質(zhì)量太大B.摩擦力大于推力C.物體的重力大于推力D.物體所受的合外力為零2.下列關(guān)于運(yùn)動和力的說法中正確的是（）。A.物體在恒力作用下，不可能做變速運(yùn)動B.作用在物體上的力越大，物體運(yùn)動得越快C.物體只在一個力的作用下，一定做加速運(yùn)動D.物體在幾個力的共同作用下，加速度可能為零課后思考3.一個物體在幾個力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，如果突然撤去其中一個力，則（）。A.物體一定做勻減速直線運(yùn)動B.物體一定做勻加速直線運(yùn)動C.物體一定做勻速直線運(yùn)動D.物體仍然保持靜止4.一個重量為20N的物體靜止在傾角為30°的斜面上，求斜面對它的靜摩擦力。5.如圖1-47所示，一個半徑為r，重量為G的球，用長度為l的繩子掛在豎直墻壁A處，墻壁是光滑的，則繩子的拉力是多大？墻壁對球的彈力又是多大？第五節(jié)牛頓運(yùn)動定律及其應(yīng)用一、牛頓第一定律遠(yuǎn)在2000多年前，人們就已經(jīng)提出了運(yùn)動和力的關(guān)系問題，那時，人們普遍認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動的原因。用力推車，車才能前進(jìn)；停止用力，車就會停下來。根據(jù)這類經(jīng)驗事實，古希臘哲學(xué)家亞里士多德得出一個結(jié)論：必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動，沒有力的作用，物體就要靜止下來，即力是維持物體運(yùn)動的原因。亞里士多德的觀點一直延續(xù)了2000年。直到17世紀(jì)，意大利著名物理學(xué)家伽利略才根據(jù)實驗揭示了現(xiàn)象的本質(zhì)，指出了亞里士多德觀點的錯誤。伽利略發(fā)現(xiàn)運(yùn)動物體之所以會停下來，是因為受到了摩擦阻力。一、牛頓第一定律伽利略是怎樣得到這個結(jié)論的呢?他設(shè)想的一個摩擦力為零的理想實驗是這樣的：小球沿著一個斜面從某一確定的位置滾下來后，將滾上另一面，如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉淼母叨龋蹐D1-48（a）］；如果減小第二個斜面的傾角，小球在這個斜面上達(dá)到原來的高度就要通過更長的距離［圖1-48（b）］；繼續(xù)減小第二個斜面的傾角，假如它最終成為水平面，小球要達(dá)到原有高度將永遠(yuǎn)運(yùn)動下去［圖1-48（c）］。在這種情況下，沒有力也可以維持物體的運(yùn)動。顯然，伽利略的理想實驗駁斥了亞里士多德的觀點。一、牛頓第一定律

牛頓在伽利略等人研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)自己進(jìn)一步的研究，得出下述結(jié)論：一切物體總保持原來的勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。這就是牛頓第一定律。牛頓第一定律指出了物體都有保持勻速直線運(yùn)動或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，稱為慣性。因此，牛頓第一定律又稱為慣性定律。一、牛頓第一定律比較兩輛同樣靜止的卡車，載重的卡車比空載的卡車難以起動；當(dāng)它們以同樣的速度運(yùn)動時，載重的卡車又比空載的卡車難以停下來。這些都說明質(zhì)量大的物體的運(yùn)動狀態(tài)難以改變，我們就說它的慣性大；質(zhì)量小的物體的運(yùn)動狀態(tài)容易改變，我們就說它的慣性小。質(zhì)量是物體慣性大小的量度，而且是唯一量度。牛頓第一定律還告訴我們，如果物體不受外力的作用，物體將保持原來的勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，運(yùn)動狀態(tài)不會改變。這說明力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，是使物體產(chǎn)生加速度的原因。二、牛頓第二定律我們又用什么方法來探究物體的加速度與物體所受外力及物體的質(zhì)量之間存在著的具體關(guān)系呢？二、牛頓第二定律二、牛頓第二定律

二、牛頓第二定律

二、牛頓第二定律在一般情況下，物體總是同時受到幾個力的作用，這時上面所說的力應(yīng)當(dāng)是物體所受外力的合力，那么加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系可進(jìn)一步表述為：物體的加速度與作用力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與外力的方向相同，這就是牛頓第二定律，即F=ma這個關(guān)系不僅適用于直線運(yùn)動，而且適用于曲線運(yùn)動。其中，F(xiàn)表示合外力，單位是N；m表示質(zhì)量，單位是kg；a

表示加速度，單位是m/s2

。三、牛頓第三定律我們知道，力是物體與物體之間的相互作用。當(dāng)一個物體對另一個物體施加力的作用時，這個物體也會受到另一個物體的作用，即力總是“成對”出現(xiàn)的。如果把其中一個力叫作作用力，那么另一個力就叫作反作用力。作用力和反作用力存在怎樣的關(guān)系呢？三、牛頓第三定律三、牛頓第三定律三、牛頓第三定律牛頓在總結(jié)這類實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，歸納出以下結(jié)論：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上，這就是牛頓第三定律。牛頓第三定律在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用很廣泛。人走路時用腳蹬地，腳對地面施加一個向后的作用力，地面同時給腳一個向前的反作用力，使人前進(jìn)。三、牛頓第三定律氣墊船的螺旋槳在旋轉(zhuǎn)時，用力向后推水，水同時給螺旋槳一個反作用力，推動船體前進(jìn)，如圖1-52所示。汽車的發(fā)動機(jī)驅(qū)動主動輪轉(zhuǎn)動，由于輪胎和地面間有摩擦，車輪向后推地面，地面給車輪一個向前的反作用力，使汽車前進(jìn)。如果把后輪架空，不讓它跟地面接觸，這時盡管發(fā)動機(jī)驅(qū)動后輪高速轉(zhuǎn)動，但由于車輪不推地面，地面也不產(chǎn)生向前推車的力，因此汽車就不能前進(jìn)。課后思考1.如圖1-53所示，光滑的水平面上有一小車以向右的加速度a做勻加速運(yùn)動，車內(nèi)兩物體A、B的質(zhì)量之比為2∶1，A、B間用彈簧相連并放在光滑的桌面上，B通過質(zhì)量不計的輕繩與車相連，剪斷輕繩的瞬間，A、B的加速度大小分別為（）。A.a

、0

B.a、a

C.a

、2a

D.0、2a課后思考

2.在光滑水平地面上有兩個疊放在一起的斜面體A、B，兩斜面體的形狀和大小完全相同，質(zhì)量分別為M、m。如圖1-54所示，對上面或下面的斜面體施加水平方向的恒力F1

、F

2

均可使兩斜面體相對靜止地做勻加速直線運(yùn)動，已知兩斜面體間的摩擦力為零，則F1

與F2

之比為（）。A.M∶m

B.m

∶MC.m

∶(M

＋m

)D.M∶(M

＋m

)學(xué)生實驗測量運(yùn)動物體的速度和加速度實驗?zāi)康?.掌握打點計時器的原理及其使用方法。2.能對紙帶上記錄的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。3.能利用打出的紙帶測定某段時間內(nèi)的平均速度。實驗?zāi)康?/p>

6.培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣和實驗態(tài)度；培養(yǎng)學(xué)生尊重原始測量數(shù)據(jù)這一實事求是的科學(xué)態(tài)度。5.掌握建立圖像的一般規(guī)律，了解用圖像研究物理問題的方法。4.掌握在極短的時間內(nèi)物體的瞬時速度近似等于這段時間內(nèi)的平均速度這一近似方法，并利用測出的速度畫出v-t圖像，通過圖像來分析物體的運(yùn)動情況。實驗器材打點計時器、學(xué)生電源、細(xì)線、紙帶、復(fù)寫紙、刻度尺、滑板和小車各一個，砝碼若干。實驗器材打點計時器的概念打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，它每隔0.02s打一個點（電源頻率為50Hz）。紙帶上的點表示了相應(yīng)運(yùn)動物體在不同時刻的位置。研究紙帶上所打點的間隔，就可以了解物體運(yùn)動的情況。實驗器材2.打點計時器的種類（1）電磁打點計時器。圖1-55所示為電磁打點計時器的構(gòu)造，圖中標(biāo)出了主要部件的名稱。當(dāng)給電磁打點計時器通電后，線圈產(chǎn)生磁場，放在線圈中的振片被磁化，由于線圈通的是交變電流，電流方向不斷變化，振片就會因反復(fù)地受到向上、向下的吸引而不停地振動起來。當(dāng)交變電流的頻率為50Hz時，電磁打點計時器的振針每0.02s打一個點。實驗器材2.打點計時器的種類（2）電火花計時器。圖1-56所示為電火花計時器的構(gòu)造，圖中標(biāo)出了主要部件的名稱。實驗器材2.打點計時器的種類（2）電火花計時器。圖1-56所示為電火花計時器的構(gòu)造，圖中標(biāo)出了主要部件的名稱。電火花計時器是利用火花放電使墨粉在紙帶上打出墨點而顯示出點跡的計時儀器。當(dāng)電源的頻率為50Hz時，它的脈沖放電周期也是0.02s，即每隔0.02s打一個點。

實驗器材45%68%75%（1）電磁打點計時器的使用方法。①用限位孔限定紙帶，復(fù)寫紙壓在紙帶的上面。通電，振片帶動振針打點。若紙帶運(yùn)動，其上就會留下一行小點。②如由物體帶動紙帶運(yùn)動，物體的位移就對應(yīng)為紙帶上相應(yīng)點間的距離。運(yùn)動時間可由該距離上點痕的數(shù)目計算。（2）電火花計時器的使用方法。①使用時，墨粉紙盤套在紙盤軸上，把紙帶穿過限位孔。當(dāng)接通電源、按下脈沖輸出開關(guān)時，計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運(yùn)動的紙帶上打出一行點跡。②這種計時器工作時，紙帶在運(yùn)動過程中受到的阻力比較小，因此實驗誤差也比較小。實驗器材（3）兩種打點計時器的異同比較，如圖1-57所示。實驗原理實驗裝置如圖1-58所示，用鉤碼拖動小車在滑板上運(yùn)動，用打點計時器測出小車的加速度，從而證明牛頓第二定律。（1）當(dāng)物體的質(zhì)量固定不變時，加速度的大小與物體所受外力的大小成正比。（2）當(dāng)物體所受外力的大小不變時，加速度的大小與物體質(zhì)量的大小成反比。實驗原理從紙帶上的某點開始，每隔5個間距標(biāo)記一個點，連續(xù)標(biāo)記為0、1、2、3……計數(shù)點，如圖1-59所示，則相鄰兩個計數(shù)點之間的時間為t=0.02×5=0.1s。實驗原理

實驗步驟（1）將滑板放在桌上，使滑輪伸出桌面。把打點計時器固定在滑板的另一端，連接好電路。將穿過打點計時器的紙帶固定在小車上。（2）將滑板在桌面內(nèi)的一端略微墊高一些，用以平衡摩擦力。閉合打點計時器的開關(guān)，用手輕推小車，使打點計時器在紙帶上打下一系列小點。檢查小點的分布情況，調(diào)節(jié)滑板所墊的高度，直至輕推小車，打點計時器能在紙帶上打下間隔均勻的一系列小點。實驗步驟（3）將細(xì)線的一端拴在小車上，另一端經(jīng)過滑輪后掛上一個鉤碼。將另一個鉤碼放在小車上，使其與小車一起運(yùn)動。閉合打點計時器的開關(guān)，讓小車在一個鉤碼的重力作用下做勻加速直線運(yùn)動，獲得一條打點紙帶。對紙帶進(jìn)行處理、測量，詢問老師實驗小車和鉤碼的質(zhì)量，將數(shù)據(jù)填入表1-3中。計算結(jié)果，完成表格。實驗步驟（4）將另一個鉤碼從小車上取下，也掛在細(xì)線上。接通打點計時器的開關(guān)，讓小車在兩個鉤碼的重力作用下做勻加速直線運(yùn)動，再獲得一條打點紙帶。對紙帶進(jìn)行處理、測量，將相關(guān)數(shù)據(jù)填入表1-4中。計算結(jié)果，完成表格。實驗步驟（5）在小車上增加質(zhì)量與小車相近的砝碼，將兩個鉤碼掛在細(xì)線上。接通打點計時器的開關(guān)，讓小車及其上的砝碼在兩個鉤碼的重力作用下做勻加速直線運(yùn)動，再獲得一條打點紙帶。對紙帶進(jìn)行處理、測量，將相關(guān)數(shù)據(jù)填入表1-5中。計算結(jié)果，完成表格。實驗步驟（6）實驗結(jié)論。通過上述實驗操作，并分析數(shù)據(jù)后，可得出如下實驗結(jié)論：實驗步驟（2）打點計時器在滑板上的位置要放正，以便紙帶能順暢地通過。（3）紙帶要壓在復(fù)寫紙下面，并且復(fù)寫紙能順暢地繞定軸轉(zhuǎn)動。（4）要平衡摩擦力，使小車能在無拉力的作用下做勻速直線運(yùn)動。（5）鉤碼的質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。（6）小車被拉到滑輪附近時，要用手將小車擋住，防止小車撞擊滑輪或跌落。.（1）學(xué)生電源要給打點計時器提供適當(dāng)?shù)墓ぷ麟妷骸?/p>

實驗思考1.在實驗步驟（3）中，當(dāng)用一個鉤碼拖動小車時，為什么要將另一個鉤碼放在小車上？3.本實驗的誤差主要產(chǎn)生在什么地方？2.本實驗的加速度還可以用什么方法求出？實驗二用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行測量1.學(xué)會使用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計時器。2.掌握在氣墊導(dǎo)軌上測量速度和加速度的方法。3.研究力、質(zhì)量和加速度之間的關(guān)系。實驗?zāi)康膶嶒炂鞑臍鈮|導(dǎo)軌設(shè)備、細(xì)線、鉤碼等。氣墊導(dǎo)軌設(shè)備如圖1-60所示，圖中標(biāo)出了主要部件的名稱。氣墊導(dǎo)軌是利用氣源將壓縮空氣吹入導(dǎo)軌管腔，再由導(dǎo)軌表面上的小孔噴出氣流，在導(dǎo)軌和滑塊之間形成很薄的氣膜將滑塊托起，使滑塊能在導(dǎo)軌上做近似無阻力的直線運(yùn)動，使實驗結(jié)果更接近理論值。實驗原理實驗裝置如圖1-61所示，用鉤碼拖動滑塊在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動，用數(shù)字計時器測出小車的加速度，從而證明牛頓第二定律。（1）當(dāng)物體的質(zhì)量固定不變時，加速度的大小與其所受外力的大小成正比。（2）當(dāng)物體所受外力的大小不變時，加速度的大小與其質(zhì)量的大小成反比。實驗原理

實驗步驟1243（1）將氣墊導(dǎo)軌連接好，打開數(shù)字計時器的開關(guān)，選擇“計時1”功能。調(diào)節(jié)兩個光電門之間的距離s≈0.60m。（3）將擋光片安裝在大滑塊上，在導(dǎo)軌上嘗試讓大滑塊經(jīng)過光電門，調(diào)節(jié)光電門的高度，使擋光片可以順利通過。輕輕地將大滑塊從導(dǎo)軌的一端推向有滑輪的另一端，繼續(xù)調(diào)節(jié)導(dǎo)軌下部一側(cè)的底腳螺絲，使大滑塊經(jīng)過兩個光電門的時間近似相等。（4）將大滑塊放在遠(yuǎn)離滑輪的導(dǎo)軌一端，拴上細(xì)線，讓細(xì)線經(jīng)過滑輪后，掛上一個鉤碼。放開大滑塊，讓其從靜止開始，在一個鉤碼的重力作用下做勻加速直線運(yùn)動，分別經(jīng)過兩個光電門，及時記下數(shù)字計時器顯示窗口中所顯示的擋光時間Δt1和Δt2。共測3次。詢問老師大滑塊、擋光片、鉤碼的質(zhì)量及擋光片的寬度l，將數(shù)據(jù)填入表1-6中。計算結(jié)果，完成表格。

（2）打開氣源開關(guān)，給導(dǎo)軌送氣。把大滑塊輕輕地放在導(dǎo)軌上，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌下部一側(cè)的底腳螺絲，使滑塊可以在導(dǎo)軌上保持靜止。實驗步驟實驗步驟（5）在細(xì)線另一端掛上兩個鉤碼，讓其拉著大滑塊從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，分別經(jīng)過兩個光電門，記下?lián)豕鈺r間Δt1和Δt2。共測3次，將數(shù)據(jù)填入表1-7中。計算結(jié)果，完成表格。實驗步驟（6）將擋光片從大滑塊上拆下，安裝在小滑塊上。在細(xì)線上掛一個鉤碼，讓其拉著小滑塊做勻加速直線運(yùn)動，分別經(jīng)過兩個光電門，記下?lián)豕鈺r間Δt1

和Δt2

。共測3次，將數(shù)據(jù)填入表1-8中。計算結(jié)果，完成表格。實驗步驟（7）實驗結(jié)論。通過上述實驗操作，并分析數(shù)據(jù)后，可得出如下實驗結(jié)論：注意事項（6）鉤碼的質(zhì)量要遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量。（5）使用完畢后，應(yīng)先取下滑塊，然后再關(guān)閉氣源。（1）導(dǎo)軌工作面和滑塊內(nèi)表面應(yīng)有較好的光潔度，且兩者精密吻合。導(dǎo)軌表面與滑塊內(nèi)表面的精度要求很高，在實驗中嚴(yán)禁敲、碰、劃，以免破壞表面的光潔度。（2）要注意保護(hù)光電門，需要仔細(xì)調(diào)節(jié)其高度，不允許與擋光片發(fā)生擦碰。（4）使用時要先通氣，再把滑塊放到氣墊導(dǎo)軌上。嚴(yán)禁在通氣之前就將滑塊放置在導(dǎo)軌工作面上滑動，以免擦傷導(dǎo)軌表面。（3）滑塊要輕拿輕放，切忌摔碰。實驗思考實驗中需要注意哪些問題？（1）（2）本實驗的誤差主要產(chǎn)生在什么地方？本章小結(jié)一運(yùn)動的描述質(zhì)點是一種理想化模型。在物理學(xué)研究中，為突出物體的質(zhì)量屬性，忽略物體的大小和形狀等次要因素，而建立的“代表物體質(zhì)量的點”稱為質(zhì)點。在表示時間的數(shù)軸上，一個點表示一個時刻，而兩個點之間對應(yīng)的線段表示時間。時刻是指某一瞬間，而時間是指兩個時刻之間的間隔。物體運(yùn)動的軌跡長度叫作路程，是標(biāo)量；從物體的初始位置指向末位置的有向線段叫作位移，是矢量。物體沿一直線運(yùn)動，如果在任何相同時間內(nèi)的位移都相等，這種運(yùn)動稱為勻速直線運(yùn)動，簡稱勻速運(yùn)動。一運(yùn)動的描述5.速度是既有大小，又有方向的物理量。速度的方向就是其運(yùn)動方向。6.運(yùn)動物體經(jīng)過某一時刻（或某一位置）的速度，叫作瞬時速度，簡稱速度。瞬時速度的方向與物體經(jīng)過某一位置時的運(yùn)動方向相同，它的大小叫作瞬時速率，簡稱速率。7.既有大小又有方向，且它的合成遵守平行四邊形定則的物理量叫作矢量；只有大小沒有方向的物理量叫作標(biāo)量。二勻變速直線運(yùn)動

二勻變速直線運(yùn)動

二勻變速直線運(yùn)動

三重力彈力摩擦力

1.人們常用有向線段表示力。線段是按一定標(biāo)度畫出的，它的長短表示力的大小，它的箭頭指向表示力的方向，箭尾表示力的作用點。這種表示力的方法，叫作力的圖示。2.由于地球的吸引而使物體受到的力稱為重力，用字母G表示。物體所受重力G與物體的質(zhì)量m的關(guān)系為G=mg式中，g為重力加速度。重力不僅有大小，而且有方向。重力的方向是豎直向下的。三重力彈力摩擦力3.發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對跟它接觸的物體要產(chǎn)生力的作用，這種力稱為彈力。彈力只能產(chǎn)生在直接接觸并發(fā)生形變的物體之間。4.當(dāng)一個物體在另一個物體表面滑動時，要受到另一個物體的阻礙，這種阻礙兩個物體間相對滑動的力叫作滑動摩擦力。滑動摩擦力的方向總是跟接觸面相切，并且與物體的相對滑動方向相反?；瑒幽Σ亮εc壓力成正比。如果用f表示滑動摩擦力，用N表示壓力，則有f=μN(yùn)式中，μ為動摩擦因數(shù)，沒有單位，它的數(shù)值大小跟兩個相互接觸表面的材料及接觸面情況（如粗糙程度）有關(guān)。四力的合成與分解

1.如果一個力作用在物體上，與幾個力作用的效果相同，這個力就叫作那幾個力的合力，那幾個力叫作這個力的分力。求幾個力的合力叫作力的合成，遵守力的平行四邊形定則。2.力的分解是力的合成的逆運(yùn)算，同樣遵守力的平行四邊形定則。五牛頓運(yùn)動定律及其應(yīng)用

1.一切物體總保持原來的勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。這就是牛頓第一定律。牛頓第一定律指出了物體具有保持勻速直線運(yùn)動或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，稱為慣性。因此，牛頓第一定律又稱為慣性定律。2.物體的加速度與作用力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與外力的方向相同，這就是牛頓第二定律，即F=ma3.兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上，這就是牛頓第三定律。感謝聆聽！功和能第二章工作不足明年計劃點擊添加標(biāo)題文字工作概述學(xué)習(xí)目標(biāo)◎了解功和功率的概念及做功的兩個必要因素?！蛄私鈩幽芎蛣幽芏ɡ??！蛄私庵亓菽茏兓c重力做功關(guān)系及機(jī)械能守恒定律?！蛄私夤湍艿暮唵斡嬎惴椒ā！蛄私夤湍艿年P(guān)系，能分析生活、生產(chǎn)中的相關(guān)問題。工作不足明年計劃點擊添加標(biāo)題文字工作概述學(xué)習(xí)目標(biāo)能在自然界中無處不在，其形式多種多樣——機(jī)械能、內(nèi)能、電能、化學(xué)能和核能等。通過做功，各種不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化。正是自然界豐富的能量，給現(xiàn)代文明社會帶來了繁榮昌盛。本章將以牛頓運(yùn)動定律為基礎(chǔ)，探討功和能之間的關(guān)系，能量轉(zhuǎn)化、守恒、轉(zhuǎn)移的規(guī)律，以及能源的開發(fā)與利用，也為解決力學(xué)問題開辟了一條新途徑。176三一二四第一節(jié)功功率第二節(jié)動能定理及其應(yīng)用第三節(jié)機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用本章小結(jié)功功率第一節(jié)工作不足明年計劃點擊添加標(biāo)題文字工作概述第一節(jié)功功率現(xiàn)代火箭（圖2-1）可用作快速遠(yuǎn)距離運(yùn)送工具，如作為探空、發(fā)射人造衛(wèi)星、載人飛船、空間站的運(yùn)載工具，以及其他飛行器的助推器等?；鸺陌l(fā)射過程涉及了許多的物理知識，那你知道在火箭的發(fā)射過程中有哪些力做功？怎樣計算這些功？隨著火箭速度的不斷增加，推力做功的情況有變化嗎？怎樣表達(dá)這種變化呢？工作不足明年計劃點擊添加標(biāo)題文字工作概述一、功通過初中的學(xué)習(xí)我們知道，在物理學(xué)中，把力和受力物體在力的方向上的位移的乘積，叫作力對物體所做的功。其表達(dá)式為W=Fs人推車前進(jìn)，車在人的推力作用下發(fā)生一段位移，推力對車做了功；起重機(jī)提起貨物，貨物在起重機(jī)鋼繩的拉力作用下發(fā)生一段位移，拉力對貨物做了功；列車在機(jī)車的牽引力作用下發(fā)生一段位移，牽引力對列車做了功。一個力對物體做功，受力物體必然在這個力的方向上發(fā)生位移。那么，如果力的方向與物體的運(yùn)動方向成某一個角度，力對物體做的功將如何計算呢？工作不足明年計劃點擊添加標(biāo)題文字工作概述一、功如圖2-2（a）所示，一質(zhì)量為m的物體在與水平方向成α角的力F的作用下，沿水平方向向前移動的距離為s。根據(jù)力F的作用效果，我們把F分解為跟位移方向一致的分力F1和垂直于位移方向的分力F2［圖2-2（b）］：工作不足明年計劃點擊添加標(biāo)題文字工作概述一、功根據(jù)做功的兩個因素可知：分力F1

對物體所做的功等于F1s。而物體在F2

的方向上沒有發(fā)生位移，分力F2

所做的功等于零。所以，力F所做的功W=W1

+W2

=F1s+0即W=Fscosα力對物體所做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移夾角的余弦這三者的乘積。在國際單位制中，功的單位是焦耳，簡稱焦，符號是J。根據(jù)功的公式可知：如果1N的力使物體在力的方向上發(fā)生1m的位移，那么這個力對該物體所做的功就等于1J，即1J=1N×1m=1N·m工作不足明年計劃點擊添加標(biāo)題文字工作概述二、功的正負(fù)在功的公式中，盡管F、S僅表示力和位移的大小，但是，由于它們的夾角可以取不同的值，因此，功仍有正、負(fù)之分。當(dāng)0≤α<90°

時，cosα>0，W>0。這表示力F對物體做正功，或稱為力對物體做功。當(dāng)α=90°

時，cosα=0，W=0。這表示力F與位移s的方向垂直時，力對物體做功為零，即力對物體不做功。當(dāng)90°<α≤180°

時，cosα<0，W<0。這表示力F對物體做負(fù)功，或者說物體克服這個力做了功。例如，在一個物體的下落過程中，空氣阻力做了-5J的功，我們也可以說是物體克服空氣阻力做了5J的功。工作不足明年計劃點擊添加標(biāo)題文字工作概述二、功的正負(fù)功是一個標(biāo)量，它的正負(fù)表示的是力對物體作用的兩種相反的效果?！纠?-1】一個放在水平地面上的質(zhì)量m=15kg的木箱，在一個與水平方向成α=37°

角的斜向上的拉力作用下移動距離s=2m。已知力的大小F=50N，木箱與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.3，重力加速度g=10m/s。試求：（1）拉力對木箱所做的功。（2）摩擦力對木箱所做的功。（3）外力對木箱所做的總功。工作不足明年計劃點擊添加標(biāo)題文字工作概述二、功的正負(fù)分析：木箱在水平地面上運(yùn)動時受到四個力的作用（圖2-3）：重力G=mg、拉力F、滑動摩擦力f、支持力N。拉力的功可由功的公式直接求出；而要想求出摩擦力的功，則需先算出摩擦力。當(dāng)木箱在幾個力的共同作用下發(fā)生一段位移s時，這幾個力對木箱所做的總功，等于各個力分別對木箱所做功的代數(shù)和，即W=WG+WF+Wf+WN解（1）由功的公式可得拉力對木箱所做的功為WF=Fscosα代入數(shù)據(jù)可得WF=80J

工作不足明年計劃點擊添加標(biāo)題文字工作概述二、功的正負(fù)（2）如圖2-4所示，將拉力F正交分解為F1F2

木箱在豎直方向上沒有運(yùn)動，故FN

=mg-F1=mg-Fsinα木箱所受摩擦力為f=μFN=μ(mg

-Fsinα)所以摩擦力對木箱所做的功應(yīng)為Wf=-fs=-μ(mg

-Fsinα)代入數(shù)據(jù)可得W=-72J這就是說木箱克服摩擦力做了72J的功。（3）由于重力和支持力不做功，所以外力對木箱所做的總功為W=WF+Wf

代入數(shù)據(jù)可得W=8J工作不足明年計劃點擊添加標(biāo)題文字工作概述三、功率（一）功率概述力是一個物體對另一個物體的作用，所以，力對物體做功，通常也說成一個物體對另一個物體做功