自然科學(xué)知識(shí)最新版ppt課件

1、自然科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),授課教師：姚佳楠,初步了解自然科學(xué),自然科學(xué)是研究自然界的物質(zhì)形態(tài)、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。,包含什么？,數(shù)學(xué),物理學(xué),化學(xué),生物學(xué),天文學(xué),讓我們來看一下一些自然現(xiàn)象！,龍卷風(fēng),海嘯,火山爆發(fā),雪崩,沙塵暴,了解了這么多的自然科學(xué)方面的知識(shí)和現(xiàn)象，你是不是對它產(chǎn)生了興趣？讓我們一起來走近自然科學(xué)的第一章吧！,第一單元 運(yùn)動(dòng)和力,第一單元 運(yùn)動(dòng)和力,一、運(yùn)動(dòng)的描述,二、簡單運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,三、牛頓第一定律,四、力和重力,五、彈力和摩擦力,六、力的合成和分解,七、牛頓第二定律,八、牛頓第三定律,1. 參照物,2. 質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)的位移,3. 矢量和標(biāo)量,4. 平均速度和瞬時(shí)速度,一

2、、運(yùn)動(dòng)的描述,一、運(yùn)動(dòng)的描述,同學(xué)們乘坐火車去旅行，會(huì)驚奇的發(fā)現(xiàn)近處的樹木往后高速倒退，這是怎么回事？,1. 參照物,定義：一個(gè)物體相對于別的物體的位置改變叫做機(jī)械運(yùn)動(dòng)，簡稱運(yùn)動(dòng)。 在描述運(yùn)動(dòng)時(shí)，假定不動(dòng)的物體叫做參照物。,2,相對靜止,汽車,飛機(jī),以高樓為 參照物是,以空中加油機(jī)為參照物是,以麥田為 參照物是,以收割機(jī)為參照物是,運(yùn)動(dòng)的,運(yùn)動(dòng)的,靜止的,靜止的,滿眼風(fēng)波多閃爍，,看山恰似走來迎，,仔細(xì)看山,是船行。,山不動(dòng),1.位移是從初位置到末位置的一段有向線段，用來表示質(zhì)點(diǎn)位置的變化；而路程是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的長度。 2.位移既有大小又有方向，而路程只有大小沒有方向。,位移和路程的區(qū)別,1.

3、位移和路程的單位都是長度單位。 2.一般情況下，位移不等于路程，只有在質(zhì)點(diǎn)做單方向的直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，位移的大小才等于路程。,位移和路程的聯(lián)系,2. 質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)的位移,如果在描述物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，在某些情況下為使問題 簡化，可以不考慮物體的大小和形狀，而把物體看作 一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)，叫做質(zhì)點(diǎn)。 設(shè)質(zhì)點(diǎn)原來在 A 點(diǎn)，經(jīng)過一段時(shí)間沿軌跡 ACB 運(yùn)動(dòng)到 B 點(diǎn)，從初始位置 A 指向末位置 B 作有向線 段，用它就可以描述質(zhì)點(diǎn)的位置變化，我們把它叫做 質(zhì)點(diǎn)的位移（見圖1-1）。,圖1-1 質(zhì)點(diǎn)的位移,A,C,B,3. 矢量和標(biāo)量,像位移這樣既有大小又有方向的物理量 叫做矢量。 像路程這樣只有大小沒有方向的物理量

4、 叫做標(biāo)量。,4. 平均速度和瞬時(shí)速度,做勻速運(yùn)動(dòng)的物體，如果在時(shí)間 t 內(nèi)的位 移是 s，它的速度 v 公式：,做變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，如果在時(shí)間 t 內(nèi) 位移是s，它的平均速度公式：,4. 平均速度和瞬時(shí)速度,運(yùn)動(dòng)物體在某一時(shí)刻或通過某一位置時(shí)的 實(shí)際速度，就叫做運(yùn)動(dòng)物體在這一時(shí)刻或通過 這一位置時(shí)的瞬時(shí)速度。,圖1-3 汽車速度儀,圖1-2 沖線,1. 我們所說的“旭日東升”是以什么為參照物的？ 2. 在無云的夜晚，看到月亮好像停在天上不動(dòng)；而在有浮云的晚上，卻感到月亮好像很快地移動(dòng)，為什么會(huì)有這種不同的感覺？ 3. 位移和路程有什么區(qū)別？在什么情況下位移的大小跟路程相等？在什么情況下，位

5、移的大小和路程不等？哪個(gè)大？一同學(xué)沿跑道跑了400m又回到原處，他跑的路程是多少？位移是多少？,二、簡單運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,知 識(shí),提出問題,解釋問題,實(shí)踐與探索,練習(xí)與思考,1. 加速度,2. 自由落體運(yùn)動(dòng),1. 加速度,物體速度的改變量跟所經(jīng)歷時(shí)間的比值， 叫做運(yùn)動(dòng)物體的加速度。 如果物體在一條直線上運(yùn)動(dòng)，用 v0 表示初 速度，用 vt 表示末速度，用 a 表示加速度，那 么：,在國際單位制中，加速度的單位是ms2，讀作米每二次方秒。,1. 加速度,由公式 可推導(dǎo)出：,如果位移用 s 表示，其位移公式是：,（1）,（2）,2. 自由落體運(yùn)動(dòng),物體只在重力作用下在真空中從靜止開始 下落的運(yùn)動(dòng)叫做自

6、由落體運(yùn)動(dòng)。 重力加速度，用 g 表示。它的方向總是豎 直向下的，它的大小可以用實(shí)驗(yàn)的方法來測定。 g 的大小一般取 9.8 ms2。,圖1-4 兩個(gè)鐵球同時(shí)落地,小實(shí)驗(yàn) 1. 自由落體實(shí)驗(yàn)（見圖1-5）。,圖1-5 自由落體實(shí)驗(yàn),小實(shí)驗(yàn) 2. 測反應(yīng)時(shí)間（見圖1-6）。,圖1-6 測反應(yīng)時(shí)間,三個(gè)同學(xué)討論問題，甲同學(xué)說：物體的加速度大，說明物體的速度一定很大； 乙同學(xué)說：物體的加速度大，說明物體的速度變化一定很大； 丙同學(xué)說：物體的加速度大，說明物體的速度變化一定很快。哪個(gè)同學(xué)說得對？哪個(gè)同學(xué)說得不對？為什么？,一個(gè)小學(xué)生在滑梯上端從靜止開始下滑，滑梯長3m，用了2s滑到末端，求他在滑行中的

7、加速度和到達(dá)末端時(shí)的速度。,一物體在一高樓的頂端從靜止開始自由下落，經(jīng)歷了3s落到地面。若空氣阻力可忽略不計(jì)，求該樓的高度為多少米？（g取10）,三、牛頓第一定律,知 識(shí),提出問題,解釋問題,實(shí)踐與探索,練習(xí)與思考,一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止 狀態(tài)，直到有外力迫使他改變這種狀態(tài)為止。 這就是牛頓第一定律，又叫做慣性定律。 慣性對于世界的存在是不可缺少的。 一般可以說，質(zhì)量是物體慣性的量度，即 質(zhì)量越大，慣性越大；質(zhì)量越小，慣性也越小。,1. 抽紙條（見圖1-7）。,圖1-7抽紙條,2. 擊火柴盒（見圖1-8）。,圖1-8擊火柴盒,3. 小車上木塊的運(yùn)動(dòng)（見圖1-9）。,圖1-9木塊的

8、不同運(yùn)動(dòng),你有這樣的經(jīng)驗(yàn)吧，賽跑沖到終點(diǎn)后，不是馬上停住而是還要向前小跑一段距離。你知道這是什么原因嗎？,2. 小鴨子從河里上岸以后，總要猛烈地抖動(dòng)它的羽毛；豬、狗、小雞在淋了雨水以后，也會(huì)使勁地抖動(dòng)身上的毛；小朋友洗完手后習(xí)慣把手甩幾下。這些都是為什么？,有人認(rèn)為，既然地球從西向東自轉(zhuǎn)，那么當(dāng)人跳起來落回地面時(shí)，地面一定轉(zhuǎn)過了一段距離，不會(huì)落在原地，而是落在原地的西邊。是這樣嗎？你不妨試試，使勁向上跳，結(jié)果如何？你能解釋嗎？,你同意下面的說法嗎？ 1.只有靜止做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體才具有慣性； 2.一切物體在沒有受到外力作用時(shí)，總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，叫做慣性； 3.做變速運(yùn)動(dòng)的物體沒有

9、慣性,4.受到外力作用的物體沒有慣性，不受外力作用的物體才有慣性； 5.物體的運(yùn)動(dòng)需要力來維持 6.運(yùn)動(dòng)和靜止的物體都有慣性,四、力和重力,知 識(shí),提出問題,解釋問題,實(shí)踐與探索,練習(xí)與思考,1. 力,2. 重力,1. 力,力是物體對物體的作用。 力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)。 為了直觀地說明力的作用，常用一根帶箭 頭的線段來表示力。線段是按一定比例畫出的， 它的長短表示力的大小，它的指向表示力的方 向，箭頭或箭尾表示力的作用點(diǎn)，箭頭所沿的 直線叫做力的作用線。這種表示力的方法，叫 做力的圖示。,2. 重力,我們把物體由于地球引力，叫做重力。 重力的方向總是豎直向下的。重力的大小可 以用彈簧

10、秤稱出（見圖1-10）。,圖1-10 彈簧秤,2. 重力,物體的各個(gè)部分都受到重力的作用，其總 效果相當(dāng)于地球?qū)ξ矬w的重力作用集中于一點(diǎn)， 這一點(diǎn)就是重力的作用點(diǎn)，叫做物體的重心。 質(zhì)量均勻、形狀規(guī)則的物體，它的重心就 在幾何中心上。,2. 重力,均勻球體的重心在球心，直尺的重心在 尺的中心點(diǎn)，環(huán)的重心在環(huán)心（見圖1-11）。,圖1-11均勻、形狀規(guī)則的物體的重心,2. 重力,用簡單的實(shí)驗(yàn)方法，如懸掛法（見圖1- 12），可以求出形狀不規(guī)則或者質(zhì)量不均勻的 薄板狀物體的重心。,圖1-12懸掛法,小實(shí)驗(yàn),圖1-13“找”重心,“找”重心 （見圖1-13）。,小實(shí)驗(yàn),圖1-14“打”出重心,“打”

11、出重心 （見圖1-14）。,1. 沒有接觸的兩個(gè)物體，可以有相互作用力嗎？請舉例說明。 2. 一位同學(xué)在分析一些物體受力時(shí)說：“扔出的皮球還受到一個(gè)向前的沖力；自行車剎車后，還受到一個(gè)向前的慣性力，不然，車子為什么還會(huì)向前滑動(dòng)？”他說得對嗎？為什么？,五、彈力和摩擦力,知 識(shí),提出問題,解釋問題,實(shí)踐與探索,練習(xí)與思考,1. 彈力,2. 胡克定律,3. 摩擦力,1. 彈力,發(fā)生形變的物體因?yàn)橐謴?fù)其原來的形狀， 會(huì)對跟它接觸的物體產(chǎn)生力的作用。這種力叫 做彈力。 彈力產(chǎn)生在直接接觸而發(fā)生形變的物體之 間。彈力的方向是和接觸面垂直，指向受力物 體。,圖1-15撥動(dòng)木頭,2. 胡克定律,實(shí)驗(yàn)表明，

12、彈簧發(fā)生形變時(shí)，彈力的大小 跟彈簧伸長（或縮短）的長度成正比。這個(gè)規(guī) 律是英國科學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn)的，叫做胡克定律。,圖1-16,3. 摩擦力,人們把互相接觸的物體在接觸面上發(fā)生阻 礙相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢的力，叫做摩擦力。 摩擦力可以分為靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力和 滾動(dòng)摩擦力。摩擦力的方向是在接觸面上，與 其相對運(yùn)動(dòng)和相對運(yùn)動(dòng)趨勢的方向相反。,3. 摩擦力,摩擦有時(shí)是有益的。,圖1-17鞋的底面 凹凸花紋,圖1-18皮帶運(yùn)輸機(jī),圖1-19皮帶傳動(dòng),3. 摩擦力,摩擦力有時(shí)是有害的。,圖1-21,圖1-20滾動(dòng)軸承,（a）氣墊船,（b）氣墊火車,小實(shí)驗(yàn),1. 玻璃瓶的形變（見圖1-22）。,圖1-22玻

13、璃瓶的微小形變,小實(shí)驗(yàn),2. 紙片拽書,夾在書的裝訂邊一側(cè)），用手拿著紙片， 紙片依靠與書間的靜摩擦力可以將厚厚的一本 書提起來。此實(shí)驗(yàn)?zāi)闳绻龅牟焕硐氲脑挘?妨再做一次類似實(shí)驗(yàn)：在書中央夾一張表面粗 糙的紙片，將書放在水平光滑的桌面上，用手 慢慢地拉紙片，可以看到書沿著拉力方向由靜 止開始向前運(yùn)動(dòng)。做一下這個(gè)小實(shí)驗(yàn)，并說明 兩種情況下摩擦力的方向。,小實(shí)驗(yàn),3. 拿瓶子,將兩只空玻璃瓶里灌滿砂粒，最好是鐵砂。 在其中一只瓶上涂上肥皂水，讓另一只瓶子比 較干燥。請幾名同學(xué)分別拿這兩只瓶子，結(jié)果 會(huì)怎樣？為什么？做時(shí)注意，將另一只手伸開， 放在瓶子和桌面之間，避免拿起來的瓶子掉下 來摔碎。,小

14、制作,摩擦消除器（見圖1-23）。,圖1-23摩擦消除器,小游戲,會(huì)溜冰的玻璃杯 （見圖1-24）。,圖1-24會(huì)溜冰的玻璃杯,1. 在水平桌面上的兩個(gè)球，靠在一起但并不互相擠壓，它們之間有相互作用的彈力嗎？為什么？ 2. 蘋果從樹上落到地面，是 力的作用；箭能從拉彎的弓弦中射出去，是弓對它的 力的作用；皮帶運(yùn)輸機(jī)能運(yùn)送貨物，是靠皮帶對貨物的力來完成的。 3. 在人群擁擠的地方，穿滑雪衫的人比穿燈芯絨衣服的人容易走動(dòng)，這是為什么？,六、力的合成和分解,知 識(shí),提出問題,解釋問題,實(shí)踐與探索,練習(xí)與思考,1. 力的合成,2. 力的分解,1. 力的合成,如果一個(gè)力作用在物體上，它產(chǎn)生的效果 跟幾個(gè)

15、力共同作用的效果相同，這個(gè)力就叫做 那幾個(gè)力的合力，而那幾個(gè)力就叫做這個(gè)力的 分力。 求幾個(gè)已知力的合力叫做力的合成，求一 個(gè)已知力的分力叫做力的分解。,1. 力的合成,沿同一條直線作用在同一個(gè)物體上的兩個(gè) 力的合成。,圖1-25在一條直線上的兩個(gè)力的合力,1. 力的合成,圖1-26互成角度的兩個(gè)力的合力,兩個(gè)互成角度的力的合力遵循力的平行四邊 形法則。,2. 力的分解,力的分解同樣遵守平行四邊形法則。,圖1-27小朋友在滑梯上下滑,2. 力的分解,可是，有相同對角線的平行四邊形可以有 無數(shù)個(gè)（見圖1-28），即同一個(gè)力可以分解為 無數(shù)對大小、方向不同的分力。要想得到確定 的答案，需要知道兩個(gè)

16、分力的方向或者一個(gè)分 力的方向和大小。,圖1-28力的分解,小實(shí)驗(yàn),1. 研究分力大小與其夾角的關(guān)系（見圖 1-29、圖1-30）。,圖1-29分力大小與 夾角關(guān)系的小實(shí)驗(yàn),圖1-30夾角越大線受力越大,小實(shí)驗(yàn),3. 一指斷鐵絲（見圖1-32）。,圖1-32一指斷鐵絲,1. 兩個(gè)力的合力在什么情況下最大？在什么情況下最??？設(shè)有兩個(gè)力，一個(gè)是 20 N，一個(gè)是 8 N，它們的合力的最大值是多少？最小值是多少？ 2. 把豎直向下的180N的力分解為兩個(gè)分力，使其中一個(gè)分力在水平方向上并等于240N，求另一個(gè)分力？,七、牛頓第二定律,知 識(shí),提出問題,解釋問題,實(shí)踐與探索,練習(xí)與思考,物體加速度的大

17、小跟作用力成正比，跟物 體的質(zhì)量成反比，加速度的方向和力的方向相 同。這就是牛頓第二定律。,用F、a和m分別表示力、加速度和質(zhì)量，牛頓第二定律用數(shù)學(xué)公式可表示為：,或,在國際單位制中，質(zhì)量是 kg，加速度的單位是ms2，確定力的單位為牛頓，簡稱為牛（N）。,牛頓第二定律應(yīng)用是很廣泛的。,圖1-33轟炸機(jī)拋油箱,1. 如果摩擦阻力忽略不計(jì)，玻璃球沿斜槽向下滾動(dòng)，是什么運(yùn)動(dòng)？它滾動(dòng)到平面后又將做什么運(yùn)動(dòng)？為什么？ 2. 一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體受到一個(gè)和運(yùn)動(dòng)方向相同的力的作用，如果這個(gè)力越來越小，它的加速度將怎樣變化？速度又怎樣變化？ 3. 你同意下面的說法嗎？為什么？ （1）物體受到的合力越大，加速度越大

18、； （2）物體受到的合力越大，速度越大； （3）物體的加速度越大，速度越大； （4）物體在外力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)合力逐漸減小時(shí)，物體的速度逐漸減小。,八、牛頓第三定律,知 識(shí),提出問題,解釋問題,實(shí)踐與探索,練習(xí)與思考,在自然界中，兩個(gè)物體之間的作用總是相 互的，甲物體受到乙物體作用力時(shí)，乙物體也 必然受到甲物體的作用力。通常把其中任意一 個(gè)力叫做作用力，另一個(gè)力叫做反作用力。,圖1-34水面上兩小船反向運(yùn)動(dòng),圖1-35滑冰場上兩同學(xué)對推,兩個(gè)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。,思考：以卵擊石，石頭沒被損傷而雞蛋破碎了，是因?yàn)殡u蛋對

19、石頭的作用力小于石頭對雞蛋的作用力，對嗎？,九、動(dòng)量,知 識(shí),提出問題,解釋問題,實(shí)踐與探索,練習(xí)與思考,在運(yùn)輸玻璃器皿等易碎物品時(shí)，包裝箱里 總是要放些紙屑或發(fā)泡塑料等材料，你知道其 中的道理嗎？跳高、跳遠(yuǎn)時(shí)，要在沙坑里鋪上 細(xì)沙，這又是為什么呢？,1. 沖量,2. 動(dòng)量,3. 動(dòng)量定理,1. 沖量,我們先研究下面一個(gè)問題：一輛質(zhì)量 m 的 汽車，原來靜止，在牽引力 F 的作用下，經(jīng)過 時(shí)間 t 后，汽車的速度將是多大呢？運(yùn)用牛頓 運(yùn)動(dòng)定律，汽車在力的作用下得到的加速度為 aFm，過時(shí)間 t 后，獲得的速度為 vat Ft m。由此得到： Ftmv 在物理學(xué)中，力和力的作用時(shí)間的乘積叫 做力

20、的沖量。,2. 動(dòng)量,從公式 Ftmv 還可以看出，原來靜止的質(zhì) 量不同的物體，在相同的沖量的作用下它們得 到的速度不同。質(zhì)量大的物體得到的速度小， 質(zhì)量小的物體得到的速度大，但是它們的質(zhì)量 和速度的乘積 mv 卻是相同的。 在物理學(xué)中，質(zhì)量和速度的乘積 mv 叫做動(dòng) 量。動(dòng)量的符號用 p 表示，即 pmv,3. 動(dòng)量定理,設(shè)物體的質(zhì)量為 m，初速度為 v0，對應(yīng)的 初動(dòng)量為 p0mv0，在合力 F 的作用下，經(jīng)過 時(shí)間 t，末動(dòng)量為 pmv。物體獲得的加速度 為 a（vv0）t，由牛頓第二定律 Fma （mvmv0）t 可得 Ftmvmv0 即 Ftpp0 上式表示，物體所受合力的沖量等于物

21、體動(dòng)量 的變化。這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)量定理。,物理學(xué)家在研究打擊和碰撞這類問題時(shí)，引入了 動(dòng)量的概念，研究了與動(dòng)量有關(guān)的規(guī)律，確立了動(dòng)量 守恒定律。在動(dòng)量一定的情況下，為減小力的作用， 就要延長力的作用時(shí)間，這種方式叫做緩沖。在玻璃 器皿的包裝中放入紙屑或泡沫塑料，在搬運(yùn)過程中可 以減小器皿之間的相互作用；在跳遠(yuǎn)的沙坑中鋪上細(xì) 沙，運(yùn)動(dòng)員要跳到沙坑里，以延長作用時(shí)間，保證身 體的安全。生活中，像這樣利用緩沖來減少力的作用 的例子隨處可見。輪渡的碼頭上裝有橡膠輪胎，輪船 停靠碼頭時(shí)靠到橡膠輪胎上，輪胎發(fā)生形變起到緩沖 裝置的作用，減小輪船依靠時(shí)受到的力。,小實(shí)驗(yàn),1. 哪只雞蛋會(huì)被打破 在地板上放一塊

22、泡沫塑料墊，取兩只煮熟的雞蛋，兩手各拿一只。盡可能把雞蛋舉得高高的，然后放開手，讓雞蛋分別落到地板和泡沫塑料墊上，看看哪只雞蛋會(huì)被打破。,2. 模擬緩沖裝置 先用細(xì)線在高處懸掛一重物，把重物舉到一定的高度后突然松手釋放，則重物將會(huì)把細(xì)線拉斷。然后，在細(xì)線上端拴一段橡皮筋，重新懸掛重物，并將重物在同樣的高度重新釋放，重物則不會(huì)拉斷細(xì)線。試運(yùn)用動(dòng)量定理解釋這個(gè)現(xiàn)象。,1. 在籃球比賽中運(yùn)動(dòng)員接迎面?zhèn)鱽淼幕@球時(shí)，手接觸到球以后，兩臂總是要隨球后引至胸前再把球接住，為什么？ 2. 用 4 N 的力推動(dòng)一個(gè)物體，力的作用時(shí)間是0.5 s，力的沖量是多大？ 3. 使質(zhì)量為 4103 kg的汽車，從靜止達(dá)到

23、 10 ms 的速度，需要多大的沖量？ 4. 質(zhì)量是 25 kg 的小孩，其步行速度為0.5 ms；質(zhì)量是 0.02 kg 的子彈，以 800 ms 速度飛行。問小孩和子彈的動(dòng)量哪個(gè)大？,十、超重和失重,知 識(shí),提出問題,解釋問題,實(shí)踐與探索,你看過飛向月球的電影嗎？那些宇宙 飛行員的活動(dòng)可奇怪啦！在宇宙飛船起飛時(shí)， 他們?nèi)继稍谧紊?，還用帶子固定著；當(dāng)飛 船在環(huán)繞地球的軌道上飛行時(shí)，他們又輕盈得 如同羽毛，在飛船里飄來飄去，真是有趣極了。 你知道為什么會(huì)發(fā)生這些現(xiàn)象嗎？,把待測的物體掛在彈簧秤的下面，當(dāng)物體 和彈簧秤靜止時(shí)彈簧秤的讀數(shù)就等于物體所受 的重力（見圖1-43（a）。 用手提著掛

24、有物體的彈簧秤，使它急劇上 升（見圖1-43（b）、（b），產(chǎn)生方向向 上的加速度時(shí)，彈簧秤的讀數(shù)大于物體受到的 重力。像這樣，當(dāng)物體存在向上的加速度時(shí)， 它對豎直懸線的拉力（或?qū)χС治锏膲毫Γ┐?于物體受到的重力的現(xiàn)象，叫做超重現(xiàn)象。,如果使彈簧秤急劇下降（見圖1-43（c）、 （c），產(chǎn)生方向向下的加速度時(shí)，彈簧 秤的讀數(shù)小于物體受到的重力。像這樣，當(dāng)物 體存在向下的加速度時(shí)，它對豎直懸線的拉力 （或?qū)χС治锏膲毫Γ┬∮谖矬w受到的重力的 現(xiàn)象，叫做失重現(xiàn)象。,圖1-43物體靜止、加速升降彈簧秤示數(shù)變化及升降受力圖示,如果把掛著物體的彈簧秤從手中放開（見 圖1-44），物體和彈簧秤將一起自由

25、下落，彈 簧秤的讀數(shù)是零，就好像物體完全失去了重力 一樣。物體對豎直懸線的拉力（或?qū)χС治锏?壓力）等于零的這種狀態(tài)，叫做完全失重狀態(tài)。,圖1-44物體完全失重,原來，在人造衛(wèi)星和宇宙飛船中也會(huì)發(fā)生 超重和失重現(xiàn)象。,圖1-45處于完全失重狀態(tài)的宇宙飛行員,小實(shí)驗(yàn),1. 噴泉失射（見圖1-46）。,圖1-46噴泉失射,小實(shí)驗(yàn),2. 橡皮筋的超重、失重 用橡皮筋做一個(gè)“彈簧秤”（它與真的彈簧秤不同之處是它的刻度是不均勻的），下面掛一重物，重物的大小應(yīng)以你的“彈簧秤”指針指在中間左右的位置為宜。用手提著“彈簧秤”沿豎直方向做如下運(yùn)動(dòng)：加速向上；加速向下；松開手，讓它自由落下。,小實(shí)驗(yàn),3. 體重計(jì)

26、示數(shù)的變化 站在體重計(jì)上稱體重時(shí)，除了正常稱量出體重外，不妨：突然蹲下；再突然立起。分別觀察體重計(jì)示數(shù)的變化，并做出解釋。,十一、拋體運(yùn)動(dòng),知 識(shí),提出問題,解釋問題,實(shí)踐與探索,練習(xí)與思考,1. 運(yùn)動(dòng)的合成與分解,2. 拋體運(yùn)動(dòng),3. 平拋運(yùn)動(dòng),4. 斜拋運(yùn)動(dòng),1. 運(yùn)動(dòng)的合成與分解,研究比較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)時(shí)，常把這個(gè)運(yùn)動(dòng)看 作是兩個(gè)或幾個(gè)比較簡單的運(yùn)動(dòng)組成的，使問 題變得容易研究。 我們把那兩個(gè)或幾個(gè)簡單的運(yùn)動(dòng)叫這個(gè)運(yùn) 動(dòng)的分運(yùn)動(dòng)，將這個(gè)較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)叫做那幾個(gè) 分運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。已知分運(yùn)動(dòng)求合運(yùn)動(dòng)，叫做 運(yùn)動(dòng)的合成；反之，已知合運(yùn)動(dòng)求分運(yùn)動(dòng)叫做 運(yùn)動(dòng)的分解。,2. 拋體運(yùn)動(dòng),以一定的初速度把物體

27、拋出，物體的運(yùn)動(dòng) 叫做拋體運(yùn)動(dòng)。,3. 平拋運(yùn)動(dòng),以一定的初速度沿水平方向把物體拋出， 物體的運(yùn)動(dòng)叫做平拋運(yùn)動(dòng)。 實(shí)驗(yàn)表明，平拋運(yùn)動(dòng)可以分解為水平方向 和豎直方向上的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)。,4. 斜拋運(yùn)動(dòng),用一定的初速度向斜上方把物體拋出，物 體的運(yùn)動(dòng)叫做斜拋運(yùn)動(dòng)。 同研究平拋運(yùn)動(dòng)的方法一樣，可以把斜拋 運(yùn)動(dòng)分解為水平方向和豎直方向上的兩個(gè)分運(yùn) 動(dòng)。 在斜拋運(yùn)動(dòng)中，從物體被拋出的地點(diǎn)到落 地點(diǎn)的水平距離，叫做射程。物體到達(dá)的最大 高度，叫做射高。,4. 斜拋運(yùn)動(dòng),圖1-47射程跟初速度的關(guān)系,圖1-48射程跟拋射角的關(guān)系,小實(shí)驗(yàn),平拋運(yùn)動(dòng)（見圖1-49）。,圖1-49平拋運(yùn)動(dòng)的小實(shí)驗(yàn),小制作,飛彈擊松鼠

28、（見圖1-50）。,圖1-50飛彈擊松鼠,1橫架2剪成松鼠形的硬紙3細(xì)線 4彈簧槍5彈簧槍底座,1. 用一般的玩具槍水平瞄準(zhǔn)射擊，能否射中所瞄的目標(biāo)？你親自實(shí)驗(yàn)一下，說明應(yīng)當(dāng)怎樣瞄準(zhǔn)才可能射中目標(biāo)。 2. 從前，有個(gè)獵人到森林去打獵，他遠(yuǎn)遠(yuǎn)瞧見一個(gè)頑皮的小猴子用雙手吊在樹枝上打秋千，就舉槍瞄準(zhǔn)，他瞄得一點(diǎn)不差，猴子就在他的槍管的延長線上。當(dāng)他扣動(dòng)槍機(jī)，正當(dāng)子彈出口的瞬間，機(jī)靈的小猴子瞧見子彈出槍口的火光，怎么辦？是繼續(xù)吊在樹枝上還是立即松開雙手下落，方能逃脫死亡的命運(yùn)呢？,十二、拐彎的學(xué)問,知 識(shí),提出問題,解釋問題,實(shí)踐與探索,練習(xí)與思考,如果你騎過自行車，你一定知道：當(dāng)自行 車在直路上行駛

29、的時(shí)候，人要把車子擺正；當(dāng) 自行車急速轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，不僅要改變車把的方 向，而且人和車身都要適當(dāng)?shù)叵驈澋览飩?cè)傾斜。 為什么要這樣做呢？,1. 勻速圓周運(yùn)動(dòng),2. 向心力,1. 勻速圓周運(yùn)動(dòng),物體沿著圓周的運(yùn)動(dòng)，是一種常見的曲線 運(yùn)動(dòng)。最簡單的圓周運(yùn)動(dòng)就是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。,圖1-51轉(zhuǎn)椅,1. 勻速圓周運(yùn)動(dòng),做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，如果在相等的時(shí)間里 通過的圓弧長度相等，這種運(yùn)動(dòng)就叫做勻速圓 周運(yùn)動(dòng)。 物體通過的弧長 s 跟通過這段弧長所用的 時(shí)間t 成正比，這個(gè)比值稱為勻速圓周運(yùn)動(dòng)的 線速度的大小，用符號 v 表示，所以有,1. 勻速圓周運(yùn)動(dòng),線速度的方向是時(shí)刻改變的，在圓周上某 一位置的線速度的方向就

30、在圓周該點(diǎn)的切線方 向上（見圖1-52）。,圖1-52圓周運(yùn)動(dòng)線速度的方向,2. 向心力,在繩子一頭拴一個(gè)小球，用手拽住另一頭， 把小球甩起來，使小球在空中做勻速圓周運(yùn)動(dòng) （見圖1-53）。這時(shí)候你 一定會(huì)感到手在用力拉繩 子，手通過繩子對小球有 一個(gè)拉力，這個(gè)拉力的方 向雖然不斷變化，但總是 沿著繩指向圓心，所以叫 做向心力。,圖1-53圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,2. 向心力,向心力的方向始終是指向圓心的，產(chǎn)生的 加速度的方向也必然指向圓心，我們把這個(gè)加 速度叫做向心加速度。 可以證明，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，向心 加速度的大小為,上式中 r 是圓周的半徑，v 是線速度，如果線速度的單位是ms，圓周半

31、徑的單位是m，那么向心加速度的單位就是ms2。,2. 向心力,根據(jù)牛頓第二定律Fma，可以求出物體 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生向心力的大小為,式中力的單位用 N，質(zhì)量的單位用 kg，線速度的單位用 ms，圓周半徑的單位用m。,2. 向心力,圖1-54轉(zhuǎn)動(dòng)唱片上 橡皮的向心力,圖1-55火車拐彎時(shí)的向心力,人騎自行車轉(zhuǎn)彎時(shí)，N 和 G 的合力 F 為人騎自行車轉(zhuǎn)彎時(shí)的 主要向心力（見圖1-56）。根據(jù) 向心力公式，轉(zhuǎn)彎時(shí)車的速度越 快，彎道的半徑越小，維持圓周 運(yùn)動(dòng)所需要的向心力就越大。這 就是騎車人轉(zhuǎn)彎時(shí)除了轉(zhuǎn)動(dòng)車把 外，為什么身體要明顯地向彎道 里側(cè)傾斜的原因。,圖1-56騎自行車拐彎的向心力,

32、小實(shí)驗(yàn) 1. 觀察線速度的方向（見圖1-57） 。,圖1-57線速度的方向小實(shí)驗(yàn),小實(shí)驗(yàn) 2. 研究向心力的大小跟什么有關(guān)系,圖1-58研究向心力大小的小實(shí)驗(yàn),小游戲 水流星,圖1-59水流星工具,1. 在唱片上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的橡皮受幾個(gè)力作用（見圖1-54）？有人說它受 4 個(gè)力：重力、支持力、唱片對它的靜摩擦力和向心力。這種分析對嗎？為什么？ 2. 線的一端拴一個(gè)小球，手拽線的另一端，使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)速度相同時(shí)，長線的易斷還是短線的易斷？為什么？,十三、離心運(yùn)動(dòng),知 識(shí),提出問題,解釋問題,實(shí)踐與探索,練習(xí)與思考,做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在合力突然消失 或者不足以提供圓周運(yùn)

33、動(dòng)所需的向心力的情況 下，做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)叫做離 心運(yùn)動(dòng)。,圖1-60外力突然消失或者不足以提供所需的向心力的情況下，物體做離心運(yùn)動(dòng),離心式水泵（見圖1-61）是常用的抽水裝 置，是靠水的離心運(yùn)動(dòng)工作的。 牛奶分離器也是利用離心 運(yùn)動(dòng)的原理制成的。,圖1-61離心式水泵,離心運(yùn)動(dòng)有時(shí)會(huì)造成危害，需要設(shè)法防止。,圖1-62 離心試驗(yàn)器,小實(shí)驗(yàn),1. 紅綠輝映,2. 自動(dòng)甩體溫計(jì),圖1-63紅、綠顆粒分開的小實(shí)驗(yàn),圖1-64自動(dòng)甩體溫計(jì),小制作,擺動(dòng)雙臂的娃娃,圖1-65小娃娃打拍子,1. 小朋友在轉(zhuǎn)椅上或其他旋轉(zhuǎn)玩具上玩時(shí)，為什么轉(zhuǎn)的速度不能太大？小朋友連續(xù)坐轉(zhuǎn)椅有什么危害？ 2.

34、 有一種兒童玩具叫“金雞出殼”，通過直桿和齒輪使“蛋殼”轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度足夠大時(shí)， “蛋殼”就像“花”一樣盛開了，并露出了里面的“金雞”（見圖1-65）。這是什么道理？,圖1-66金雞出殼,十四、淺談轉(zhuǎn)動(dòng),知 識(shí),提出問題,解釋問題,實(shí)踐與探索,練習(xí)與思考,陀螺旋轉(zhuǎn)（見圖1-67）時(shí)為什么不會(huì)倒下？ 花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員在旋轉(zhuǎn)的過程中，速度可 以加快，也可以放慢。運(yùn)動(dòng)員收攏雙臂和懸著 的那條腿，轉(zhuǎn)動(dòng)速度就加快；平伸雙臂，腿也 伸開，轉(zhuǎn)動(dòng)速度就明顯的慢了下來。你知道這 是什么原因嗎？ 要推開一扇門，著力點(diǎn)離 門軸越遠(yuǎn)，就越易推開；相反， 著力點(diǎn)離門軸很近，即使用很 大的力，門還是很難推開的。 這里的

35、奧妙是什么？,圖1-67旋轉(zhuǎn)的陀螺,1. 轉(zhuǎn)動(dòng),2. 力矩,3. 有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡條件,1. 轉(zhuǎn)動(dòng),物體在運(yùn)動(dòng)中它的各點(diǎn)都繞轉(zhuǎn)軸做圓周運(yùn) 動(dòng)，叫做轉(zhuǎn)動(dòng)。 在轉(zhuǎn)動(dòng)中，物體具有保持轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)不變的 性質(zhì)，叫做轉(zhuǎn)動(dòng)慣性。轉(zhuǎn)動(dòng)物體的慣性，不僅 與質(zhì)量的大小有關(guān)，而且與質(zhì)量的分布有關(guān)， 質(zhì)量分布離轉(zhuǎn)動(dòng)軸遠(yuǎn)，慣性就大，質(zhì)量分布離 轉(zhuǎn)動(dòng)軸近，慣性就小。,2. 力矩,人們把轉(zhuǎn)動(dòng)軸到力的作用線的距離，稱為 力臂。我們把力和力臂的乘積叫做力矩。用 F 表示力，L 表示力臂，M 表示力矩，則有 MFL 力矩的國際單位是 Nm。 一般規(guī)定使物體向逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩 是正的，向順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩是負(fù)的。,3.

36、有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡條件,門、窗、大轉(zhuǎn)盤等，都是有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的 物體。如果它們保持靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，我們就 說這個(gè)物體處于平衡狀態(tài)。 固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡條件是：使物體向 順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩之和，等于使物體向逆 時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩之和。,旋轉(zhuǎn)著的陀螺，由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，不會(huì)傾倒。雜技 節(jié)目中的轉(zhuǎn)碟（見圖1-68）也是一樣道理的。 花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，兩臂平伸，伸開一 條腿的時(shí)候，身體的一部分質(zhì)量就轉(zhuǎn)移到離轉(zhuǎn)動(dòng)軸比 較遠(yuǎn)的地方，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性增大，旋轉(zhuǎn)速度就減慢；收攏 手臂和腿的時(shí)候，這部分質(zhì)量就轉(zhuǎn)移到離轉(zhuǎn)動(dòng)軸比較 近的地方，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性減小，旋轉(zhuǎn)速度就明顯地加快 （見圖1-69）。 推門的時(shí)候，推力

37、的作用線一般與門軸垂直，所 以著力點(diǎn)到軸的距離就是力臂。著力點(diǎn)離門軸越遠(yuǎn)， 力臂越大，力矩也就越大，門轉(zhuǎn)動(dòng)起來就越容易了。 如果著力點(diǎn)離門軸很近，力臂就很小，即使用很大的 力，力矩還是不大，因此門還是很難推開的。,圖1-68轉(zhuǎn)碟,圖1-69花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員,小實(shí)驗(yàn),研究有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體的平衡條件,圖1-70研究有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體平衡條件小實(shí)驗(yàn),小制作,1. 陀螺,圖1-71制作小陀螺,小制作,2. 小桿秤,圖1-72制作小桿秤,1. 提起自行車車把，使前輪懸空，感到很輕松；如果前輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)，再轉(zhuǎn)動(dòng)車把，與前輪不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)比較一下，哪種情況下轉(zhuǎn)動(dòng)車把費(fèi)力？為什么？ 2. 桿 OA 可繞固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸 O

38、 轉(zhuǎn)動(dòng)，力 F1、F2、F3 是先后作用于A端三個(gè)大小相等、 方向不同的作用力，其中 F2 與 OA垂直，請找出這三個(gè)力 的力臂，并判定產(chǎn)生最大力 矩的力是哪一個(gè)（見圖1-73）。,圖1-73作用在扳子同一位置大小相等、方向不同的力，其效果不同,十五、平衡趣談,知 識(shí),提出問題,解釋問題,實(shí)踐與探索,練習(xí)與思考,小朋友玩的不倒翁，把它扳倒后，總會(huì)自動(dòng)立起 來，非常有趣，逗得小朋友歡心地笑了；而鋼絲上的 雜技演員稍有差錯(cuò)，就會(huì)摔下來，使觀眾提心吊膽地 為她捏把汗（見圖1-74）。你知道這種差別的原因 是什么？,圖1-74走鋼絲,1. 平衡的種類,2. 穩(wěn)度,1. 平衡的種類,將小球先后放在凹面、凸面和水平面上 （見圖1-75），這時(shí)小球均處于平衡狀態(tài)， 但它們的穩(wěn)定程度是不同的。,（a）小球放在凹處（b）小球放在凸處 （c）小球放在水平面上,圖1-75平衡的種類,1. 平衡的種類,穩(wěn)定平衡（見圖1-76）。不穩(wěn)平衡（見圖 1-77）。,圖1-76穩(wěn)定平衡,圖1-77不穩(wěn)平衡,1. 平衡的種類,隨遇平衡（見圖1-78）。有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸