物理（基礎(chǔ)模塊）中職PPT完整全套教學(xué)課件

主題一運(yùn)動(dòng)和力物理01主題1運(yùn)動(dòng)和力.pptx02主題2功和能.pptx03主題3熱現(xiàn)象及能量守恒.pptx04主題4直流電及其應(yīng)用.pptx05主題5電與磁及其應(yīng)用.pptx06主題6光現(xiàn)象及其應(yīng)用.pptx07主題7核能及其應(yīng)用.pptx全套可編輯PPT課件在生活中，我們隨處可以看到物體在運(yùn)動(dòng)：人在行走，車輛在行駛，河水在奔流，鳥兒在飛翔……就連我們腳下的地球也在不停地自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)。物體空間位置隨時(shí)間的變化是自然界中最簡單、最基本的運(yùn)動(dòng)形態(tài)，在物理學(xué)中稱為機(jī)械運(yùn)動(dòng)，而研究物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律的分支被稱為力學(xué)。力學(xué)是一門古老的學(xué)科，它所研究的內(nèi)容——運(yùn)動(dòng)與力及其相互關(guān)系和規(guī)律，既是物理學(xué)的基礎(chǔ)，也是科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ)。在本主題中，我們要學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)和力及其規(guī)律，了解描述運(yùn)動(dòng)的基本概念，重點(diǎn)研究物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化和力的重要關(guān)系，掌握牛頓運(yùn)動(dòng)定律在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。第一節(jié)運(yùn)動(dòng)的描述2008年9月27日16時(shí)41分，我國宇航員打開神舟七號(hào)載人飛船軌道艙的艙門，首度實(shí)施空間出艙活動(dòng)，在茫茫太空中第一次留下中國人的足跡。2021年7月4日14時(shí)57分，經(jīng)過約7h的出艙活動(dòng)，神舟十二號(hào)航天員乘組密切協(xié)同，圓滿完成了出艙活動(dòng)期間全部既定任務(wù)，航天員劉伯明、湯洪波安全返回天和核心艙，標(biāo)志著我國空間站建造階段航天員首次出艙活動(dòng)取得圓滿成功（圖1-1）。一、質(zhì)點(diǎn)由于運(yùn)動(dòng)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(dòng)的基本規(guī)律，我們需要對(duì)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(dòng)機(jī)、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)及車輪的運(yùn)動(dòng)是很復(fù)雜的，但是，當(dāng)我們研究汽車運(yùn)動(dòng)到什么地方、運(yùn)動(dòng)的快還是慢等情況時(shí)，可以用一個(gè)“點(diǎn)”代替汽車（圖1-2）。當(dāng)我們研究汽車在狹窄車道上轉(zhuǎn)彎（圖1-3）的情況時(shí)，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？是否可以將汽車看作“一個(gè)點(diǎn)”？思考討論質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)”稱為質(zhì)點(diǎn)。將理想化模型作為研究對(duì)象，可使物理問題的研究大大簡化，這是我們?cè)趯W(xué)習(xí)中經(jīng)常用到的一種物理科學(xué)方法。學(xué)習(xí)提示二、時(shí)間與時(shí)刻物體的運(yùn)動(dòng)總是伴隨著時(shí)間和空間而進(jìn)行的。在表示時(shí)間的數(shù)軸上，一個(gè)點(diǎn)表示一個(gè)時(shí)刻，而兩個(gè)點(diǎn)之間對(duì)應(yīng)的線段表示時(shí)間。比如上午8點(diǎn)開始上課，8點(diǎn)45分下課，這里，8點(diǎn)就是指這一節(jié)課的開始時(shí)刻，稱為初時(shí)刻，8點(diǎn)45分稱為末時(shí)刻。這兩個(gè)時(shí)刻之間相隔45min，這就是一節(jié)課所經(jīng)歷的時(shí)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(dòng)，離不開描述物體在空間中的位置。在生活中，怎樣描述一個(gè)物體的位置呢？假設(shè)一乘客在某車站下車后沿著一條東西方向的道路行走，如果他告訴你他到了該車站東面2km處，你能夠很清楚地知道他的位置。但如果他只說自己距離車站2km，你就無法確定他的具體位置，因?yàn)槟悴恢浪谲囌镜哪囊粋?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。質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們可以取這條直線為坐標(biāo)軸（x

軸），以軸上的某個(gè)參考點(diǎn)為原點(diǎn)O，規(guī)定好坐標(biāo)軸的正方向和單位，質(zhì)點(diǎn)的位置就可以由它的位置坐標(biāo)，即一個(gè)帶有正負(fù)號(hào)的數(shù)值來確定。比如，我們要確定上述乘客的位置，就可以取x

軸的正方向?yàn)闁|，并且取車站為坐標(biāo)原點(diǎn)（圖1-5），那么乘客所說位置的坐標(biāo)就應(yīng)記為x=+2km。同樣，如果質(zhì)點(diǎn)不在一條直線上運(yùn)動(dòng)，而在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，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(gè)人想要從天津到上海去開會(huì)，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(gè)物理量不能表達(dá)這種相同的運(yùn)動(dòng)效果。為了表達(dá)這種相同的運(yùn)動(dòng)效果，在物理學(xué)中，引入了位移這個(gè)概念。物體運(yùn)動(dòng)的軌跡長度叫作路程，從物體的初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(hào)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從初位置A指向末位置B的有向線段的長度，位移的方向是由初位置A指向末位置B，如圖1-7所示。五、速度與速率（一）速度物體沿一直線運(yùn)動(dòng)，如果在任何相等時(shí)間內(nèi)的位移都相等，這種運(yùn)動(dòng)稱為勻速直線運(yùn)動(dòng)，簡稱勻速運(yùn)動(dòng)。在勻速運(yùn)動(dòng)中，蝸牛、汽車和火箭等的運(yùn)動(dòng)情況明顯不同，有的運(yùn)動(dòng)得慢，有的運(yùn)動(dòng)得快。為了表達(dá)它們的這種差別，我們引入速度的概念。速度的大小等于位移s與發(fā)生這段位移所用時(shí)間t的比值，即在國際單位制中，速度的單位是米每秒，符號(hào)為m/s，常用單位還有千米/時(shí)（km/h），1m/s=3.6km/h。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(dòng)方向。在自然界中，做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體是比較少的，一般來說，物體的速度總是在改變的。例如，火車進(jìn)站時(shí)速度越來越慢，出站時(shí)速度越來越快。這種速度隨時(shí)間而改變的運(yùn)動(dòng)叫作變速運(yùn)動(dòng)。在變速運(yùn)動(dòng)中，物體運(yùn)動(dòng)的位移s

與發(fā)生這段位移所用的時(shí)間t的比值，叫作這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，用表示，即平均速度并不能反映物體在每一時(shí)刻運(yùn)動(dòng)快慢的真實(shí)情況，只是粗略地描述物復(fù)興號(hào)——驕傲的中國速度體在一段運(yùn)動(dòng)中總體的快慢程度。要精確地描述變速直線運(yùn)動(dòng)，就要知道物體在每一時(shí)刻（或每一位置）運(yùn)動(dòng)的快慢。我們把運(yùn)動(dòng)物體在某一時(shí)刻（或某一位置）的速度，叫作瞬時(shí)速度，簡稱速度。（二）速率瞬時(shí)速度的方向與物體經(jīng)過某一位置時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向相同，它的大小叫作瞬時(shí)速率，簡稱速率。技術(shù)上通常用速度表來測(cè)定瞬時(shí)速率。觀察行駛中的汽車儀表盤上的速度表（圖1-8），就會(huì)發(fā)現(xiàn)速度表指針?biāo)傅臄?shù)值隨著行駛的快慢而改變。如果某一時(shí)刻指針?biāo)笖?shù)值為“80”，就說明汽車在這一時(shí)刻的速率是80km/h，意思是假如汽車從這一時(shí)刻開始勻速行駛1h，那么它將駛出80km。六、矢量和標(biāo)量我們?cè)诔踔袑W(xué)過長度、質(zhì)量和時(shí)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、速度以外，在物理學(xué)中還有很多矢量，如力就是這類物理量。把長度、時(shí)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。學(xué)習(xí)提示：關(guān)于平行四邊形定則，將在本主題第四節(jié)中進(jìn)行詳細(xì)討論。七、單位制由基本單位和導(dǎo)出單位組成的一個(gè)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，它是在1960年第11屆國際計(jì)量大會(huì)通過的。國際單位制的基本單位有7個(gè)，如表1-1所示。有了上述7個(gè)基本單位，其他物理量的單位都可以應(yīng)用公式推導(dǎo)出來，叫作導(dǎo)出單位。例如，由公式可推知速度的單位是米/秒。上述7個(gè)基本單位和以此推出的導(dǎo)出單位組成了一個(gè)完整的單位系統(tǒng)—國際單位制。掌握單位制的知識(shí)對(duì)于物理計(jì)算十分重要。在今后的計(jì)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。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（圖1-9）是我國著眼于國家安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，自主建設(shè)運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是為全球用戶提供全天候、全天時(shí)、高精度的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)的國家重要時(shí)空基礎(chǔ)設(shè)施。擴(kuò)展閱讀北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，空間段由若干地球靜止軌道衛(wèi)星、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星和中圓地球軌道衛(wèi)星等組成，地面段包括主控站、時(shí)間同步/注入站和監(jiān)測(cè)站等若干個(gè)地面站，用戶段包括北斗兼容其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的芯片、模塊、天線等基礎(chǔ)產(chǎn)品，以及終端產(chǎn)品、應(yīng)用系統(tǒng)與應(yīng)用服務(wù)等。擴(kuò)展閱讀20世紀(jì)后期，我國開始探索適合國情的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展道路，逐步形成了三步走發(fā)展戰(zhàn)略：2000年年底，建成北斗一號(hào)系統(tǒng)，向我國提供服務(wù)；2012年年底，建成北斗二號(hào)系統(tǒng)，向亞太地區(qū)提供服務(wù)；2020年，建成北斗三號(hào)系統(tǒng)，向全球提供服務(wù)。2035年前還將建設(shè)完善更加泛在、更加融合、更加智能的綜合時(shí)空體系。擴(kuò)展閱讀北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供服務(wù)以來，已在交通運(yùn)輸、農(nóng)林漁業(yè)、水文監(jiān)測(cè)、氣象測(cè)報(bào)、通信授時(shí)、電力調(diào)度、救災(zāi)減災(zāi)、公共安全等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，服務(wù)國家重要基礎(chǔ)設(shè)施，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。感興趣的同學(xué)可以上網(wǎng)查一查北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在有關(guān)方面的具體應(yīng)用。拓展閱讀1.下述物體中，可以被看作質(zhì)點(diǎn)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.小明沿著校園內(nèi)的800m圓形跑道跑了一圈，他的路程和位移各是多少？3.下列各組物理量中，全部為矢量的是（）。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(shí)間課后練習(xí)第二節(jié)勻變速直線運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)是所有運(yùn)動(dòng)中最簡單的一種運(yùn)動(dòng)形式。我們?cè)诔踔幸呀?jīng)學(xué)習(xí)過，勻速直線運(yùn)動(dòng)是一種在任意相同時(shí)間內(nèi)位移都相等的直線運(yùn)動(dòng)。而日常生活中所見到的直線運(yùn)動(dòng)，大都不是勻速直線運(yùn)動(dòng)。物體在一條直線上運(yùn)動(dòng)，如果在相同的時(shí)間內(nèi)位移不相等，這種運(yùn)動(dòng)就叫作變速直線運(yùn)動(dòng)。一、勻變速直線運(yùn)動(dòng)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(shí)刻的示數(shù)，并記入表1-2。分析表中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，汽車的速度隨時(shí)間而變化，每經(jīng)過1.0s，速度增加0.2m/s，即在相同的時(shí)間間隔內(nèi)，汽車速度的變化相等。物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果在任意相同的時(shí)間間隔內(nèi)速度的變化相等，這種運(yùn)動(dòng)就叫作勻變速直線運(yùn)動(dòng)。例如，成熟的蘋果從樹上落下，火車在平直的軌道上啟動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)，炮彈在炮筒里的運(yùn)動(dòng)等，都可看成勻變速直線運(yùn)動(dòng)。勻變速直線運(yùn)動(dòng)是一種速度均勻變化的變速直線運(yùn)動(dòng)。根據(jù)速度大小的變化，可以將勻變速直線運(yùn)動(dòng)分為兩類：一類是速度均勻增加的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，叫作勻加速直線運(yùn)動(dòng)；另一類是速度均勻減少的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，叫作勻減速直線運(yùn)動(dòng)。學(xué)習(xí)提示：嚴(yán)格意義上的勻變速直線運(yùn)動(dòng)是很難實(shí)現(xiàn)的，一般將一些接近勻變速直線運(yùn)動(dòng)的變速運(yùn)動(dòng)當(dāng)作勻變速直線運(yùn)動(dòng)來處理。二、加速度不同的變速運(yùn)動(dòng)，速度改變的快慢是不同的。怎樣描述速度改變的快慢呢？一列火車啟動(dòng)時(shí)，它的速度在2min內(nèi)從0增加到40m/s；一架飛機(jī)起飛時(shí)，它的速度在2s內(nèi)從0增加到10m/s，誰的速度改變得快一些呢？為了便于比較，我們選擇相同的時(shí)間（1s）來研究兩個(gè)物體速度改變的大小?；疖囋?s內(nèi)速度的變化量為，飛機(jī)在1s內(nèi)速度的變化量。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(shí)間內(nèi)速度變化的大小。用v0

表示運(yùn)動(dòng)物體的初速度，用vt

表示經(jīng)過一段時(shí)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(hào)是m/s2。加速度是矢量。在直線運(yùn)動(dòng)中，通常規(guī)定初速度的方向?yàn)檎较?。在勻加速直線運(yùn)動(dòng)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(dòng)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1-10所示?！纠?-1】做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的汽車，在10s內(nèi)速度從5m/s增加到10m/s，求汽車的加速度。解：汽車的運(yùn)動(dòng)過程如圖1-11所示。由加速度公式可得加速度a

是正值，表示加速度的方向與汽車初速度的方向一致，說明汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)?！纠?-2】汽車緊急制動(dòng)時(shí)的速度是10m/s，經(jīng)過2s，汽車停了下來，求汽車的加速度。解：汽車的運(yùn)動(dòng)過程如圖1-12所示。由加速度公式可得加速度a

是負(fù)值，表示加速度的方向與汽車初速度的方向相反，說明汽車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。學(xué)習(xí)提示：汽車從制動(dòng)開始到停止的過程可近似看成勻變速直線運(yùn)動(dòng)。實(shí)踐活動(dòng)調(diào)查各類動(dòng)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(shí)間內(nèi)獲得較大的速度，加速性能好，啟動(dòng)時(shí)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(qǐng)同學(xué)們走訪車輛用戶，實(shí)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(diǎn)的話，可以實(shí)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(dòng)力車輛加速度的調(diào)研報(bào)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(dòng)的公式（一）速度公式如果已知一個(gè)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的初速度、加速度，我們能不能快速地計(jì)算出經(jīng)過一段時(shí)間t

后，質(zhì)點(diǎn)的速度及這段時(shí)間內(nèi)的位移呢？由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度公式可以得到勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式如果初速度為零，則上式可簡化為它說明：在初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，速度與時(shí)間成正比。學(xué)習(xí)提示:v0是運(yùn)動(dòng)物體的初速度；at

是在時(shí)間t

內(nèi)物體速度的變化量；v0+at

是物體經(jīng)過時(shí)間t后的速度，即末速度vt?！纠?-3】一個(gè)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(dòng)。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(shí)的速度。解：由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式vt=v0+at

可得

vt=0+2x4=8(m/s)分析：滑塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，初速度v0=0，加速度

a=2m/s2，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=4s（圖1-13），由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式可求出末速度?！纠?-4】火車在過橋時(shí)需要提前減速。一列以72km/h的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(shí)的速度。解：根據(jù)題意可知，火車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，如圖1-14所示。，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式可得（二）位移公式在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，通過推導(dǎo)可以得到這個(gè)公式叫作勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式。如果v0=0，則上式可簡化為它說明：在初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，位移與時(shí)間的平方成正比?！纠?-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(shí)間是20s，求這段斜坡的長度。解:小車的運(yùn)動(dòng)過程如圖1-15所示。由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式可得四、速度圖像質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其速度與時(shí)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(duì)于勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式vt=v0+at，可以以速度v

為縱軸，時(shí)間t為橫軸，把速度與時(shí)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(dòng)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。學(xué)習(xí)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。【例1-6】一物體沿直線運(yùn)動(dòng)，先由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，2s后速度達(dá)到4m/s，保持這一速度運(yùn)動(dòng)4s，然后做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，2s后停下來。試做出這一物體在整個(gè)過程中的速度圖像。分析：應(yīng)分析清楚物體經(jīng)歷的三個(gè)運(yùn)動(dòng)階段及各階段速度之間的關(guān)系。物體在第一階段做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其末速度就是在第二階段做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)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(dòng)時(shí)的初速度。解:經(jīng)分析，物體的運(yùn)動(dòng)過程可分為三個(gè)階段：第一階段（0～2s）做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，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(dòng)，v=4m/s，t2=4s；第三階段（6～8s）做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，初速度v1=4m/s，末速度v2=0，t3=2s。根據(jù)勻速直線運(yùn)動(dòng)和勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度圖像分別做出以上三個(gè)階段的

v-t圖像，如圖1-18所示。五、自由落體運(yùn)動(dòng)（一）自由落體運(yùn)動(dòng)的描述物體在空中從靜止開始下落是一種常見的運(yùn)動(dòng)。小石塊從高橋上下落，露珠樹葉上下落，成熟的蘋果從樹上下落（圖1-19），那么不同物體下落的快慢是不是相同呢？從同一高度同時(shí)下落一片樹葉和一個(gè)果子，果子先落地。從同一高度同時(shí)下落一個(gè)金屬球和一張紙片，金屬球先著地。這些現(xiàn)象似乎在告訴人們，重的物體比輕的物體下落得要快。然而，這種觀點(diǎn)是不是正確呢？對(duì)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：物體下落的快慢是由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。亞里士多德的理論對(duì)后世產(chǎn)生了近兩千年的影響，直到物理學(xué)家伽利略提出相反的意見。伽利略在1638年的《兩種新科學(xué)的對(duì)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(shí)，下落快的會(huì)因?yàn)橄侣渎亩煌下?，所以?6物理(基礎(chǔ)模塊)個(gè)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。這種相互矛盾的結(jié)論說明亞里士多德“重的物體下落得快”的看法是錯(cuò)誤的，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(dòng)的速度是勻速變化的，在忽略空氣阻力的情況下，物體下落速度的快慢與物體的重量大小無關(guān)。那么，重量不同的物體下落的情況到底怎樣？下面我們通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)仔細(xì)研究一下。實(shí)踐活動(dòng)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1-20所示。物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)叫作自由落體運(yùn)動(dòng)。自由落體運(yùn)動(dòng)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(dòng)并不是自由落體運(yùn)動(dòng)，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(jì)時(shí)，這種運(yùn)動(dòng)也可看作自由落體運(yùn)動(dòng)。圖1-21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(shí)間拍攝的。從照片上可以看出，在相同的時(shí)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，即蘋果在做加速運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過反復(fù)研究，人們認(rèn)識(shí)到，自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)表明，在同一地點(diǎn)，從同一高度同時(shí)自由下落的物體同時(shí)到達(dá)地面。這就是說，這些初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)在相同的時(shí)間里發(fā)生了相等的位移，根據(jù)公式可知，它們的加速度必定相同。在同一地點(diǎn)，一切物體在自由落體運(yùn)動(dòng)中的加速度都相同，這個(gè)加速度叫作自由落體加速度，也叫作重力加速度，通常用g來表示。重力加速度g

的方向總是豎直向下的，它的大小可以通過實(shí)驗(yàn)來測(cè)定。精確的實(shí)驗(yàn)表明，在地球上的不同地方，g

的大小是不同的。通常的計(jì)算值取g=9.8m/s2，有時(shí)取g=10m/s2。（二）自由落體運(yùn)動(dòng)的公式自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零、加速度為g

的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，因此將勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式做相應(yīng)的變動(dòng)，則有這就是自由落體運(yùn)動(dòng)的公式。學(xué)習(xí)提示:要注意，使用自由落體運(yùn)動(dòng)的公式時(shí)，下落時(shí)間t和下落高度h必須從下落點(diǎn)開始計(jì)算?！纠?-7】小玻璃球從三樓陽臺(tái)自由下落，測(cè)得落地時(shí)經(jīng)過的時(shí)間為1.3s。求陽臺(tái)距離地面的高度及小玻璃球落地時(shí)的速度。解:小玻璃球做自由落體運(yùn)動(dòng)。由公式可得由公式可得伽利略·伽利雷伽利略·伽利雷（GalileoGalilei，1564—1642）（圖1-22），意大利著名數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家和哲學(xué)家，近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)的先驅(qū)者。1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個(gè)球同時(shí)落地”的著名實(shí)驗(yàn)，從此推翻了亞里士多德的“物體下落速度和重量成比例”學(xué)說，糾正了這個(gè)錯(cuò)誤結(jié)論。拓展閱讀1609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠(yuǎn)鏡（后被稱為伽利略望遠(yuǎn)鏡），并用來觀測(cè)天體，他發(fā)現(xiàn)了月球表面的凹凸不平，并親手繪制了第一幅月面圖。1610年1月7日，伽利略發(fā)現(xiàn)了木星的四顆衛(wèi)星，為哥白尼學(xué)說找到了確鑿的證據(jù)，標(biāo)志著哥白尼學(xué)說開始走向勝利。借助望遠(yuǎn)鏡，伽利略還先后發(fā)現(xiàn)了土星光環(huán)、太陽黑子、太陽的自轉(zhuǎn)、金星和水星的盈虧、月球的周日和周月天平動(dòng)以及銀河由無數(shù)恒星組成等現(xiàn)象。這些發(fā)現(xiàn)拉開了天文學(xué)的新序幕。伽利略著有《星際使者》《關(guān)于太陽黑子的書信》《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》和《關(guān)于兩門新科學(xué)的談話和數(shù)學(xué)證明》。拓展閱讀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課后練習(xí)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(shí)，它的加速度一定為零課后練習(xí)4.做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，初速度為零且加速度為1m/s2，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課后練習(xí)5.以下物體的運(yùn)動(dòng)可近似看作自由落體運(yùn)動(dòng)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課后練習(xí)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(dòng)物體的速度增大時(shí)，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(dòng)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7.A、B兩個(gè)物體都以5m/s的速度向東運(yùn)動(dòng)，經(jīng)5s后物體A的速度變?yōu)榱?，則物體A的加速度的大小是多少？方向如何?加速還是減速？若物體B的速度變?yōu)?0m/s，方向仍然向東，則物體B的加速度的大小是多少？方向如何？加速還是減速？課后練習(xí)8.一物體從80m高的地方自由下落，到達(dá)地面時(shí)的速度是多少？所用時(shí)間是多少？9.一物體以2m/s的初速度開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，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。課后練習(xí)第三節(jié)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1-23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?cè)谟美绺?、用農(nóng)具翻土等活動(dòng)中感悟體會(huì)出來的。但是，當(dāng)時(shí)人們只是認(rèn)識(shí)到了一些“主動(dòng)”的力，如在用犁耕地時(shí)，犁對(duì)土地施加了力；在用農(nóng)具翻動(dòng)泥土?xí)r，農(nóng)具對(duì)泥土施加了力……可一個(gè)人躺在床上休息時(shí)，如果說他對(duì)地球和床都施加了力，在當(dāng)時(shí)是很難被接受的。這是因?yàn)槟菚r(shí)還沒有明確力的概念，更沒有重力、彈力和摩擦力之分。一、力（一）力的概念力是物體與物體之間的相互作用。我們?cè)谔崴皶r(shí)，手對(duì)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(shí)，噴出的火藥氣體對(duì)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(gè)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。（二）力的種類從力的性質(zhì)來看，常見的力有三類，即重力、彈力和摩擦力。生活中，還會(huì)把一些力稱為拉力、壓力、支持力、動(dòng)力和阻力等，它們都是根據(jù)力的作用效果來命名的。效果不同的力，性質(zhì)可以相同。例如，壓力和支持力都是彈力，只是效果不同。效果相同的力，性質(zhì)也可以不同。例如，不論什么性質(zhì)的力，從效果上看，能加快物體運(yùn)動(dòng)的力就可以稱為動(dòng)力，會(huì)阻礙物體運(yùn)動(dòng)的力就可以稱為阻力。（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(diǎn)。這種表示力的方法，叫作力的圖示。例如，將一個(gè)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(diǎn)處，如圖1-24所示。有時(shí)只需畫出力的示意圖，即只畫出力的作用點(diǎn)和方向，表示物體在這個(gè)方向上受到了力，如圖1-25所示。二、重力英國物理學(xué)家牛頓發(fā)現(xiàn)，宇宙中所有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(gè)物體的質(zhì)量成正比，與兩個(gè)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。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(shí)，總是豎直下落的；懸掛物體的繩子靜止時(shí)總是豎直下垂的?？梢?，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(gè)部分。從效果上看，我們通常認(rèn)為整個(gè)物體受到的重力作用在一個(gè)點(diǎn)上，這個(gè)點(diǎn)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（如均勻細(xì)直棒、均勻球體和均勻圓柱體），它的重心就在其幾何中心（C

點(diǎn)）上，如圖1-26所示。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。對(duì)于圖1-27所示的質(zhì)量分布不均勻、形狀不規(guī)則的薄板，我們可以應(yīng)用二力平衡的知識(shí)來確定它的重心位置。先在A

點(diǎn)把薄板懸掛起來，通過A點(diǎn)畫一條豎直線AB，由于

A點(diǎn)處懸線的拉力跟薄板的重力平衡，薄板的重心必定在豎直線AB

上；然后選另一處D

點(diǎn)把薄板懸掛起來，過D

點(diǎn)畫一條豎直線DE，薄板的重心必定在豎直線DE

上。因此，豎直線AB

和DE

的交點(diǎn)C，就是薄板的重心。學(xué)習(xí)提示三、彈力與小球連接的彈簧被拉伸或壓縮時(shí)可以使小球運(yùn)動(dòng)起來，被跳水運(yùn)動(dòng)員壓彎的跳板會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)員產(chǎn)生力的作用，把運(yùn)動(dòng)員彈起來（圖1-28）。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(huì)對(duì)與之接觸的物體產(chǎn)生力的作用，這種力稱為彈力。學(xué)習(xí)提示：在力的作用下，彈簧、跳板都會(huì)發(fā)生形變。實(shí)際上，任何物體都會(huì)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(huì)發(fā)生形變。彈力的大小與形變的大小有關(guān)系，形變?cè)酱?，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)。彈簧受力后會(huì)縮短或伸長，會(huì)對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生彈力作用。英國物理學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn)，彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)，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(gè)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(gè)限度稱為彈性限度。利用彈簧、紙片、標(biāo)準(zhǔn)彈簧秤等材料制作一個(gè)定量測(cè)量力的大小的彈簧測(cè)力計(jì)?？梢缘卿浕ヂ?lián)網(wǎng)查看所需資料，并和同學(xué)比賽交流，看哪位同學(xué)制作的彈簧測(cè)力計(jì)的誤差最小。實(shí)踐活動(dòng)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(shí)產(chǎn)生微小的形變。書由于發(fā)生了微小的形變而對(duì)桌面產(chǎn)生了垂直向下的彈力N1，即書對(duì)桌面的彈力（壓力）；桌面由于發(fā)生了微小的形變而對(duì)書產(chǎn)生了垂直向上的彈力N2，即桌面對(duì)書的彈力（支持力），如圖1-29所示?？梢?，通常所說的物體間因相互擠壓而產(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?！纠?-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：由于電燈受到重力作用，所以電燈和電線同時(shí)產(chǎn)生微小的形變。電燈由于產(chǎn)生了微小的形變而對(duì)電線產(chǎn)生了豎直向下的彈力T1，即電燈對(duì)電線的拉力；電線由于產(chǎn)生了微小的形變而對(duì)電燈產(chǎn)生了豎直向上的彈力T2，即電線對(duì)電燈的拉力（圖1-30）?？梢?，通常所說的拉力也是彈力。繩的拉力指繩對(duì)所拉物體的彈力，方向沿著繩子背離所拉物體?！纠?-9】電線的下方懸掛一電燈，試分析產(chǎn)生于電線和電燈之間的彈力。四、摩擦力摩擦力產(chǎn)生于兩個(gè)相互接觸的物體表面之間。（一）滑動(dòng)摩擦力當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體的表面滑動(dòng)時(shí)，要受到另一個(gè)物體的阻礙，這種阻礙兩個(gè)物體間相對(duì)滑動(dòng)的力叫作滑動(dòng)摩擦力?；瑒?dòng)摩擦力的方向總是跟接觸面相切，并且與物體的相對(duì)滑動(dòng)方向相反（圖1-31）。實(shí)驗(yàn)表明：滑動(dòng)摩擦力與壓力成正比。如果用

f表示滑動(dòng)摩擦力，用N表示正壓力，則有f=μN(yùn)式中，μ

為動(dòng)摩擦因數(shù)，沒有單位，它的數(shù)值大小與兩個(gè)相互接觸表面的材料及接觸面的情況（如粗糙程度）有關(guān)。（二）滾動(dòng)摩擦力除了滑動(dòng)摩擦，還有滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)摩擦是指一個(gè)物體在另一個(gè)物體的表面滾動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦。滾動(dòng)摩擦力比滑動(dòng)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(gè)道理。解：經(jīng)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1-32）的作用。【例1-10】車床底座是用鑄鐵制成的，鑄鐵與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.30。要緩慢地移動(dòng)一質(zhì)量為2.0×103kg的車床，需在水平方向上對(duì)車床施加多大的拉力？為了省力，可采取什么措施？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）車床做緩慢移動(dòng)時(shí)，可認(rèn)為其處于平衡狀態(tài)，即拉力F與滑動(dòng)摩擦力

f大小相等。學(xué)習(xí)指導(dǎo)計(jì)算結(jié)果表明，移動(dòng)車床需要很大的力。由于滾動(dòng)摩擦力小于滑動(dòng)摩擦力，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦可以省力，所以可以在車床底座下放置一些圓木或鋼管，使車床在圓木或鋼管上滾動(dòng)前進(jìn)。（三）靜摩擦力滑動(dòng)摩擦是一個(gè)物體在另一個(gè)物體的表面滑動(dòng)所產(chǎn)生的。如果互相接觸的兩個(gè)物體處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，它們之間是否也存在摩擦呢？在水平桌面上放置一木箱，將一根細(xì)繩的一端與箱子相連，另一端繞過定滑輪懸掛一個(gè)很輕的托盤（圖1-33）。剛開始時(shí)向托盤中加入少量的沙子，使細(xì)繩張緊，可以看到木箱并沒有動(dòng)。然后不斷地向托盤中加入沙子，直到某一時(shí)刻，箱子突然動(dòng)了起來。實(shí)踐活動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，剛開始向托盤中加入沙子時(shí)，箱子受到了繩子的拉力，雖然箱子相對(duì)于桌面有滑動(dòng)趨勢(shì)，但箱子并沒有動(dòng)。這說明箱子與桌面之間雖然發(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(shí)發(fā)生的摩擦叫作靜摩擦。然后，不斷地向托盤中加入沙子，雖然箱子仍舊保持不動(dòng)，但是箱子所受的靜摩擦力隨著繩子拉力的增大而增大，而且靜摩擦力的增大并不是無限度的，當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí)箱子開始運(yùn)動(dòng)，這時(shí)的靜摩擦力就叫作最大靜摩擦力，用fmax表示。為簡便計(jì)算，一般認(rèn)為fmax

等于滑動(dòng)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。靜摩擦力的方向總與接觸面相切，并且和物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。例如，停在斜坡上的汽車有向下滑動(dòng)的趨勢(shì)，所受靜摩擦力的方向沿斜坡向上（圖1-34）。摩擦摩擦對(duì)工程技術(shù)和日常生活極為重要。一方面，摩擦阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，消耗運(yùn)動(dòng)能量，使物體的接觸面磨損。除了靜摩擦以外，所有的摩擦將毫無例外地產(chǎn)生熱效應(yīng)。因此，在有摩擦的運(yùn)動(dòng)中，一部分機(jī)械能將由于摩擦而轉(zhuǎn)化成熱能，這部分熱能在很多情況下不能被利用，從而大大降低了機(jī)械效率和能源的有效利用率，人類生產(chǎn)的總能量有很大一部分就是這樣被消耗掉的。因摩擦而損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱，使機(jī)器中的許多滑動(dòng)面必須冷卻。同時(shí)，摩擦還伴隨著表面材料的損失，即發(fā)生磨損。磨損使零件的尺寸改變，失去應(yīng)有的精度和功能。世界上有很大一部分生產(chǎn)力就是用于補(bǔ)充、替換因磨損而變?yōu)闊o用的零件的。因此，人們采取各種減小摩擦的措施，如在相對(duì)滑動(dòng)的表面上施用潤滑劑；用輪子、滾柱和滾珠使滑動(dòng)改為滾動(dòng)等。拓展閱讀另一方面，摩擦也有積極作用，如許多傳動(dòng)與制動(dòng)設(shè)備是通過摩擦起作用的。常用的皮帶傳動(dòng)功能就是通過摩擦力實(shí)現(xiàn)的（圖1-35）；汽車和機(jī)車的行駛也要分別依靠地面和鋼軌的摩擦力。嚴(yán)冬冰雪覆蓋路面，有時(shí)必須在汽車后輪上加裝鐵鏈或在鋼軌上噴砂，才能產(chǎn)生足夠的摩擦力推動(dòng)車輛前進(jìn)。若摩擦力完全消失，則結(jié)繩、織布、打釘、執(zhí)筆以至坐立行走，都將成為不可能。因此，摩擦是人類生存所不可缺少的。拓展閱讀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.下落中的足球比上升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(gè)相對(duì)靜止的物體間一定存在靜摩擦力B.受靜摩擦力作用的物體一定是靜止的C.靜摩擦力一定比滑動(dòng)摩擦力大D.靜摩擦力也可能為物體提供動(dòng)力課后練習(xí)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(duì)地面的壓力B.重力、地面對(duì)它的支持力C.重力、它對(duì)地面的壓力和地面對(duì)它的支持力D.重力、地面對(duì)它的支持力和靜摩擦力課后練習(xí)第四節(jié)力的合成與分解如圖1-36所示，一個(gè)靜止的物體在某平面上受到4個(gè)力的作用，你能判斷它將向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)嗎？如果我們能找到一種方法，即“用一個(gè)力的單獨(dú)作用替代兩個(gè)力的共同作用，而效果不變”，上述問題就迎刃而解了。你覺得這個(gè)力和被替代的兩個(gè)力會(huì)有怎樣的關(guān)系呢?如果物體同時(shí)受到幾個(gè)力的作用，而它們都作用在物體的同一點(diǎn)，或者它們的作用線相交于同一點(diǎn)，那么這幾個(gè)力就叫作共點(diǎn)力（圖1-37）。下面研究共點(diǎn)力的合成。一、力的合成（一）合力與分力如圖1-38所示，一盞燈可以有兩種掛法。在兩個(gè)拉力F1

和F2

的共同作用下，燈保持靜止，這與一個(gè)拉力F

的作用效果完全相同。從效果上看，用一個(gè)力F

可代替兩個(gè)力F1

和F2。如果一個(gè)力作用在物體上的效果與幾個(gè)力作用的效果相同，那么這個(gè)力就叫作那幾個(gè)力的合力，那幾個(gè)力叫作這個(gè)力的分力。求幾個(gè)力的合力叫作力的合成。圖1-39（a）表示橡皮條GE

在兩個(gè)力的共同作用下沿著直線GC

伸長了EO的長度。圖1-39（b）表示將一個(gè)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的大小［圖1-39（c）］。以O(shè)A和OB為鄰邊作平行四邊形OADB。量出這個(gè)平行四邊形的對(duì)角線OD

的長度。改變力F1、F2

的大小和方向，重做上述實(shí)驗(yàn)。實(shí)踐探究實(shí)驗(yàn)表明：如果用表示共點(diǎn)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(gè)鄰邊之間的對(duì)角線表示出來（圖1-40）。這叫作力的平行四邊形定則。兩個(gè)分力的夾角可以在0°～180°變化，當(dāng)兩個(gè)分力的大小固定不變，夾角改變時(shí)，合力隨夾角變化的情況如圖1-41所示。當(dāng)夾角為0°，即兩個(gè)分力的方向相同時(shí)，合力的大小最大，等于兩個(gè)分力的大小之和，合力的方向與兩個(gè)分力的方向相同，如圖1-42（a）所示；當(dāng)夾角為180°，即兩個(gè)分力的方向相反時(shí)，合力的大小最小，等于兩個(gè)分力的大小之差，合力的方向與分力中較大的那個(gè)力的方向相同，如圖1-42（b）所示。故兩個(gè)力的合力的大小范圍為|F1-F2|≤F≤F1+F2。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1-43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(duì)角線長50mm，所以合力的大小為F=10×50/10=50（N）用角度尺量得合力F

與力F1

的夾角為53°。【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(gè)力的合力F

的大小和方向。如果求兩個(gè)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(gè)力的合力

F′，然后再求出F′與第三個(gè)力的合力F，以此類推，直到求出所有力的合力為止，如圖1-44所示。（三）同一直線上的矢量合成如果幾個(gè)矢量處在一條直線上，就可以設(shè)定一個(gè)正方向，用正號(hào)或負(fù)號(hào)來表示矢量的方向：矢量的方向與正方向相同時(shí)取正值，矢量的方向與正方向相反時(shí)取負(fù)值。例如，如圖1-45所示，小球在豎直方向上受到三個(gè)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(gè)力的合力為F=F1+F2-F3=2+3-4=1（N）F

為正值，表示合力的方向與正方向一致，如圖1-45（a）所示。如果設(shè)定豎直向下為正方向，那么，這三個(gè)力的合力為F=F3-F1-F2=4-2-3=-1（N）F

為負(fù)值，表示合力的方向與正方向相反，如圖1-45（b）所示。設(shè)定不同的正方向，會(huì)影響計(jì)算結(jié)果嗎？思考討論如圖1-46所示，將一本書掛在一個(gè)測(cè)力計(jì)上，測(cè)力計(jì)的示數(shù)為3N；改用兩個(gè)平行的測(cè)力計(jì)來代替原來的測(cè)力計(jì)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)為1.5N；如果改變兩個(gè)測(cè)力計(jì)之間的夾角，兩個(gè)測(cè)力計(jì)的示數(shù)也會(huì)隨之改變。實(shí)驗(yàn)探究二、力的分解實(shí)驗(yàn)中，無論兩個(gè)測(cè)力計(jì)之間的夾角多大，兩個(gè)測(cè)力計(jì)的示數(shù)怎樣變化，兩個(gè)測(cè)力計(jì)上的拉力F1

和F2的作用效果始終與原來一個(gè)測(cè)力計(jì)上的拉力F

的作用效果相同。可見，拉力F

可以用兩個(gè)力F1

和F2

來代替，力F1

和F2

就叫作力F

的分力。求一個(gè)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(duì)角線，作平行四邊形，與對(duì)角線相鄰的兩條邊就表示兩個(gè)分力。如果沒有其他限制，對(duì)于同一條對(duì)角線，可以作出無數(shù)個(gè)不同的平行四邊形（圖1-47）。也就是說，同一個(gè)力可以分解為無數(shù)對(duì)不同的分力。一個(gè)力怎樣分解，要根據(jù)實(shí)際情況來確定。學(xué)習(xí)提示走鋼絲（圖1-48）是我國傳統(tǒng)的雜技項(xiàng)目。雜技運(yùn)動(dòng)員在繃緊的鋼絲上行走或倒立時(shí)，鋼絲上的張力（拉力）會(huì)有多大？有人也許會(huì)想：雜技運(yùn)動(dòng)員的體重并不大，鋼絲上的張力可能和運(yùn)動(dòng)員的體重差不多吧。那么，實(shí)際上鋼絲的受力情況是什么樣的呢？思考討論分析：雜技運(yùn)動(dòng)員對(duì)鋼絲繩的壓力大小等于其體重G，它產(chǎn)生兩個(gè)效果：一個(gè)是拉緊左側(cè)的鋼絲，另一個(gè)是拉緊右側(cè)的鋼絲。因此，將雜技運(yùn)動(dòng)員的重力沿著兩側(cè)鋼絲繩的方向分解為兩個(gè)力，這就是鋼絲繩上的拉力?！纠?-12】設(shè)雜技運(yùn)動(dòng)員的體重為G，當(dāng)他走到鋼絲繩的中間時(shí)，鋼絲繩成170°的角度（圖1-49）。求這時(shí)鋼絲繩所受的拉力。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1-50）。測(cè)量發(fā)現(xiàn)，鋼絲繩上的拉力大約是雜技運(yùn)動(dòng)員體重的6倍?？梢?，鋼絲繩上的拉力比雜技運(yùn)動(dòng)員的體重大得多。分析：滑塊在斜坡上受到重力、支持力和摩擦力的作用，如圖1-51（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(gè)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1-51（b）］，得F1=Gsin

αF2=Gcos

α【例1-13】一滑塊靜止在斜坡上，試對(duì)滑塊所受重力進(jìn)行恰當(dāng)?shù)姆纸?。將一個(gè)力分解在兩個(gè)相互垂直的方向上，這種力的分解叫作力的正交分解。學(xué)習(xí)提示1.我們用力推放在水平面上的重物，沒有推動(dòng)，這是因?yàn)椋ǎ?。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.有兩個(gè)力，一個(gè)力的大小是10N，另一個(gè)力的大小是2N，它們的合力能等于5N、10N、15N嗎？課后練習(xí)3.有兩個(gè)分力F1和F2，其中F1的大小為15N，方向水平向右；F2的大小為20N，方向豎直向上。則它們的合力的大小是多少？方向如何？4.一個(gè)重力為20N的物體靜止在傾角為30°的斜面上，求斜面對(duì)它的靜摩擦力。5.如圖1-52所示，將一個(gè)半徑為r、重力為G

的球用長度為l

的繩子掛在豎直墻壁上的A處，如果墻壁是光滑的，則繩子的拉力是多大？墻壁對(duì)球的彈力又是多大？課后練習(xí)第五節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用前面我們學(xué)習(xí)了怎樣描述物體的運(yùn)動(dòng)，但是沒有討論物體為什么會(huì)運(yùn)動(dòng)。要討論這個(gè)問題，就必須知道運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系。搞清楚運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系問題，不僅能夠揭示物體的運(yùn)動(dòng)原因，而且可以設(shè)法控制物體的受力情況，從而使物體的運(yùn)動(dòng)符合人們的要求。一、牛頓第一定律遠(yuǎn)在2?000多年前，人們就已經(jīng)提出了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系問題，那時(shí)，人們普遍認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。用力推車，車才能前進(jìn)；停止用力，車就會(huì)停下來。根據(jù)這類經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，古希臘哲學(xué)家亞里士多德得出一個(gè)結(jié)論：必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)，沒有力的作用，物體就會(huì)靜止，即力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。亞里士多德的觀點(diǎn)一直延續(xù)了近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(shí)驗(yàn)揭示了現(xiàn)象的本質(zhì)，指出了亞里士多德觀點(diǎn)的錯(cuò)誤。伽利略發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體之所以會(huì)停下來，是因?yàn)槭艿搅四Σ磷枇ΑＹだ允窃鯓拥玫竭@個(gè)結(jié)論的呢?他設(shè)想的一個(gè)摩擦力為零的理想實(shí)驗(yàn)是這樣的：小球沿著一個(gè)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D1-53（a）］；如果減小第二個(gè)斜面的傾角，小球在這個(gè)斜面上達(dá)到原來的高度就要通過更長的距離［圖1-53（b）］；繼續(xù)減小第二個(gè)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(dòng)下去［圖1-53（c）］，在這種情況下，沒有力也可以維持物體的運(yùn)動(dòng)。顯然，伽利略的理想實(shí)驗(yàn)駁斥了亞里士多德的觀點(diǎn)。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(dòng)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(dòng)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。比較兩輛同樣靜止的卡車，載重的卡車比空載的卡車難以啟動(dòng)；當(dāng)它們以同樣的速度行駛時(shí)，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(dòng)狀態(tài)更難改變，我們就說它的慣性大；質(zhì)量小的物體的運(yùn)動(dòng)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(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不會(huì)改變。這說明力是改變物體運(yùn)動(dòng)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？由可知，在時(shí)間相同的情況下，加速度a

跟位移s

成正比。實(shí)驗(yàn)分以下兩步進(jìn)行：第一步：取兩個(gè)質(zhì)量相同的小車，在兩個(gè)砝碼盤中放上不同數(shù)量的砝碼，同時(shí)打開夾子，我們會(huì)看到受力大的小車發(fā)生的位移大，受力小的小車發(fā)生的位移小。測(cè)量表明，小車的位移跟它受到的外力成正比。如圖1-54所示，將兩個(gè)質(zhì)量相同的小車放在光滑的水平板上，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個(gè)盤，盤里分別放著數(shù)量不等的砝碼，兩個(gè)小車在拉力的作用下做加速運(yùn)動(dòng)，拉力的大小可以認(rèn)為等于砝碼（包括砝碼盤）的重力。小車的質(zhì)量和拉力的大小可以通過增、減砝碼來改變，車的后端也分別系上繩。用一只夾子夾住兩根細(xì)繩，以同時(shí)控制兩輛小車，使它們同時(shí)運(yùn)動(dòng)和停止運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)探究也就是說，質(zhì)量相同的物體，其加速度跟它受到的外力成正比，即或a∝F第二步：在兩個(gè)砝碼盤中放上相同數(shù)量的砝碼，使兩輛小車受到相同的拉力，往一輛小車上加放砝碼，增大質(zhì)量。我們會(huì)看到，在相同的時(shí)間里，質(zhì)量小的小車發(fā)生的位移大，質(zhì)量大的小車發(fā)生的位移小。測(cè)量表明，小車通過的位移跟它們的質(zhì)量成反比。也就是說，在相同力的作用下，物體的加速度跟它的質(zhì)量成反比，即或a∝m歸納上面的結(jié)果可知，物體的加速度與作用力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，即在一般情況下，物體總是同時(shí)受到幾個(gè)力的作用，這時(shí)上面所說的作用力應(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：物體的加速度與合力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合力的方向相同，這就是牛頓第二定律，即F=ma這個(gè)關(guān)系不僅適用于直線運(yùn)動(dòng)，而且適用于曲線運(yùn)動(dòng)。其中，F(xiàn)表示合力，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(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施加力的作用時(shí)，這個(gè)物體也會(huì)受到另一個(gè)物體的作用，即力總是“成對(duì)”出現(xiàn)的。如果把其中一個(gè)力叫作作用力，那么另一個(gè)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？為了探究作用力和反作用力的關(guān)系，我們來做下面兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。如圖1-55所示，用彈簧秤B“主動(dòng)”去拉彈簧秤A，A所受到的拉力的大小可由A的示數(shù)讀出。我們發(fā)現(xiàn)彈簧秤B

也顯示同樣的示數(shù)，說明A

對(duì)B也施加了同樣大小的拉力。改變B

對(duì)A的拉力，發(fā)現(xiàn)A對(duì)B的拉力也隨之改變。這說明兩彈簧受到的拉力總是大小相等、方向相反。實(shí)驗(yàn)探究再如圖1-56所示，在水中漂浮的兩個(gè)相同木塊上分別放上質(zhì)量相等的磁鐵和鐵塊，然后同時(shí)放開，發(fā)現(xiàn)它們同時(shí)運(yùn)動(dòng)起來，而且以后的運(yùn)動(dòng)情況也相同。這說明在磁鐵“主動(dòng)”吸引鐵塊的同時(shí)，鐵塊也“回敬”了相同大小的力來吸引磁鐵。實(shí)驗(yàn)探究牛頓在總結(jié)這類實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，歸納出以下結(jié)論：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。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(shí)用腳蹬地，腳對(duì)地面施加一個(gè)向后的作用力，地面同時(shí)給腳一個(gè)向前的反作用力，使人前進(jìn)。氣墊船的螺旋槳在旋轉(zhuǎn)時(shí)，用力向后推水，水同時(shí)給螺旋槳一個(gè)反作用力，推動(dòng)船體前進(jìn)，如圖1-57所示。艾薩克·牛頓艾薩克·牛頓（IsaacNewton，1643—1727）（圖1-58），英國偉大的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家和自然哲學(xué)家。牛頓1661年進(jìn)入英國劍橋大學(xué)圣三一學(xué)院，1665年獲文學(xué)學(xué)士學(xué)位。隨后兩年在家鄉(xiāng)躲避瘟疫。在這兩年里，他描繪了一生大多數(shù)重要科學(xué)創(chuàng)造的藍(lán)圖。1667年回劍橋后當(dāng)選為圣三一學(xué)院院委，次年獲碩士學(xué)位。1669—1701年任盧卡斯教授。1696年任皇家造幣廠監(jiān)督，并移居倫敦。1703年任英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)長。拓展閱讀1706年受女王安娜封爵。他晚年潛心于自然哲學(xué)與神學(xué)。牛頓是人類歷史上最偉大的科學(xué)家之一，他的主要成就是發(fā)明了微積分，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，創(chuàng)立了經(jīng)典力學(xué)。拓展閱讀1.下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)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(dòng)B.作用在物體上的力越大，物體運(yùn)動(dòng)得越快C.物體只在一個(gè)力的作用下，一定做加速運(yùn)動(dòng)D.物體在幾個(gè)力的共同作用下，加速度可能為零2.一個(gè)物體在幾個(gè)力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，如果突然撤去其中一個(gè)力，（）。A.物體一定做勻減速直線運(yùn)動(dòng)B.物體一定做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C.物體一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)D.物體仍然保持靜止課后練習(xí)3.一個(gè)物體靜止在光滑水平面上，現(xiàn)同時(shí)給它施加兩個(gè)水平拉力F1、F2，且F1=5N，F(xiàn)2=3N，如圖1-59所示，此后物體將（）。A．向左運(yùn)動(dòng)B．向右運(yùn)動(dòng)C．保持靜止D．無法判斷課后練習(xí)4.用30N的水平外力F

拉一個(gè)靜止在光滑水平面上質(zhì)量為20kg的物體，力F作用3s后撤去，則第5s末物體的速度和加速度分別為（）。A．v=4.5m/s，a=1.5m/s2B．v=1.5m/s，a=7.5m/s2C．v=4.5m/s，a=0D．v=7.5m/s，a=05.一個(gè)物體受到F1=4N的力，產(chǎn)生a1=2m/s2

的加速度，要使它產(chǎn)生

a2=6m/s2的加速度需要施加多大的力？課后練習(xí)學(xué)生實(shí)驗(yàn):測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的速度和加速度實(shí)驗(yàn)一用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理及其使用方法。2.能對(duì)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(cè)定某段時(shí)間內(nèi)的平均速度。4.掌握在極短的時(shí)間內(nèi)物體的瞬時(shí)速度近似等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度這一近似方法，并利用測(cè)出的速度畫出v-t

圖像，通過圖像來分析物體的運(yùn)動(dòng)情況。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。6.培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和實(shí)驗(yàn)態(tài)度；培養(yǎng)學(xué)生尊重原始測(cè)量數(shù)據(jù)這一實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(gè)，砝碼若干。1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的概念打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器，它每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)。紙帶上的點(diǎn)表示了相應(yīng)運(yùn)動(dòng)物體在不同時(shí)刻的位置。研究紙帶上所打點(diǎn)的間隔，就可以了解物體運(yùn)動(dòng)的情況。實(shí)驗(yàn)器材2.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的種類（1）電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。圖1-60所示為電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造。當(dāng)給電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(huì)因反復(fù)地受到向上、向下的吸引而不停地振動(dòng)起來。當(dāng)交變電流的頻率為50Hz時(shí)，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振針每0.02s打一個(gè)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)器材（2）電火花計(jì)時(shí)器。圖1-61所示為電火花計(jì)時(shí)器的構(gòu)造，圖中標(biāo)出了主要部件的名稱。電火花計(jì)時(shí)器是利用火花放電使墨粉在紙帶上打出墨點(diǎn)而顯示出點(diǎn)跡的計(jì)時(shí)儀器。當(dāng)電源的頻率為50Hz時(shí)，它的脈沖放電周期也是0.02s，即每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)器材3.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用方法（1）電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)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。通電后，振片帶動(dòng)振針打點(diǎn)，若紙帶運(yùn)動(dòng)，就會(huì)在其上留下一行小點(diǎn)。②如由物體帶動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)，則物體的位移就對(duì)應(yīng)著紙帶上相應(yīng)點(diǎn)間的距離。運(yùn)動(dòng)時(shí)間可由該距離上點(diǎn)痕的數(shù)目計(jì)算。（2）電火花計(jì)時(shí)器的使用方法。①使用時(shí)，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(shí)，計(jì)時(shí)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(dòng)的紙帶上打出一行點(diǎn)跡。實(shí)驗(yàn)器材②這種計(jì)時(shí)器工作時(shí)，紙帶在運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力比較小，因此實(shí)驗(yàn)誤差也比較小。（3）兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的異同比較，如圖1-62所示。實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)裝置如圖1-63所示，用鉤碼拖動(dòng)小車在滑板上運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)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(shí)，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(shí)，加速度的大小與物體質(zhì)量的大小成反比。實(shí)驗(yàn)原理從紙帶上的某點(diǎn)開始，每隔5個(gè)間距標(biāo)記一個(gè)點(diǎn)，連續(xù)標(biāo)記為0，1，2，3，…計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖1-64所示，則相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間為t=0.02×5=0.1（s）。實(shí)驗(yàn)原理設(shè)小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為a，相應(yīng)于0，1，2，3，…各點(diǎn)的瞬時(shí)速度分別為v0，v1，v2，v3，…，各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移分別為s1，s2，s3，…。根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，可以這樣計(jì)算各點(diǎn)的瞬時(shí)速度：實(shí)驗(yàn)原理這樣計(jì)算小車的加速度：實(shí)驗(yàn)原理（1）將滑板放在桌面上，使滑輪伸出桌面。把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在滑板的另一端，連接好電路。將穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(diǎn)計(jì)時(shí)器的開關(guān)，用手輕推小車，使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列小點(diǎn)。檢查小點(diǎn)的分布情況，調(diào)整滑板所墊的高度，直至輕推小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器能在紙帶上打下間隔均勻的一系列小點(diǎn)。（3）將細(xì)線的一端拴在小車上，另一端經(jīng)過滑輪掛上一個(gè)鉤碼。將另一個(gè)鉤碼放在小車上，使其與小車一起運(yùn)動(dòng)。閉合打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的開關(guān)，讓小車在一個(gè)鉤碼的重力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，獲得一條打點(diǎn)紙帶。對(duì)紙帶進(jìn)行處理、測(cè)量，詢問老師實(shí)驗(yàn)小車和鉤碼的質(zhì)量，將數(shù)據(jù)填入表1-3中。計(jì)算結(jié)果，完成表格。實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟（4）將另一個(gè)鉤碼從小車上取下，也掛在細(xì)線上。對(duì)紙帶進(jìn)行處理、測(cè)量，將相關(guān)數(shù)據(jù)填入表1-4中。計(jì)算結(jié)果，完成表格。實(shí)驗(yàn)步驟（5）在小車上增加質(zhì)量與小車相近的砝碼，將兩個(gè)鉤碼掛在細(xì)線上。接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的開關(guān)，讓小車及其上的砝碼在兩個(gè)鉤碼的重力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，再獲得一條打點(diǎn)紙帶。對(duì)紙帶進(jìn)行處理、測(cè)量，將相關(guān)數(shù)據(jù)填入表1-5中。實(shí)驗(yàn)步驟（1）學(xué)生電源要給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器提供適當(dāng)?shù)墓ぷ麟妷?。?）打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(dòng)。（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(dòng)。（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(shí)，要用手將小車擋住，防止小車撞擊滑輪或跌落。注意事項(xiàng)1.在實(shí)驗(yàn)步驟（3）中，當(dāng)用一個(gè)鉤碼拖動(dòng)小車時(shí)，為什么要將另一個(gè)鉤碼放在小車上？2.本實(shí)驗(yàn)的加速度還可以用什么方法求出？3.本實(shí)驗(yàn)的誤差主要產(chǎn)生在什么地方？思考實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)會(huì)使用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計(jì)時(shí)器。2.掌握在氣墊導(dǎo)軌上測(cè)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。氣墊導(dǎo)軌設(shè)備、細(xì)線、鉤碼等。氣墊導(dǎo)軌設(shè)備如圖1-65所示，圖中標(biāo)出了主要部件的名稱。實(shí)驗(yàn)器材氣墊導(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(dòng)，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更接近理論值。實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)裝置如圖1-66所示，用鉤碼拖動(dòng)滑塊在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，用數(shù)字計(jì)時(shí)器測(cè)出小車的加速度，從而證明牛頓第二定律。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理（1）當(dāng)物體的質(zhì)量固定不變時(shí)，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(shí)，加速度的大小與其質(zhì)量的大小成反比。選擇數(shù)字計(jì)時(shí)器的“計(jì)時(shí)1”功能，當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時(shí)，數(shù)字計(jì)時(shí)器的顯示窗口可以自動(dòng)顯示出擋光片經(jīng)過兩個(gè)光電門的擋光時(shí)間Δt1和Δt2。結(jié)合擋光片的寬度l可分別計(jì)算出滑塊經(jīng)過兩個(gè)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度：再利用兩個(gè)光電門之間的距離s，即可求出滑塊在兩個(gè)光電門之間的加速度a：（1）將氣墊導(dǎo)軌連接好，打開數(shù)字計(jì)時(shí)器的開關(guān)，選擇“計(jì)時(shí)1”功能。調(diào)節(jié)兩個(gè)光電門之間的距離s≈0.60m。（2）打開氣源開關(guān)，給導(dǎo)軌送氣。將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。（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(gè)光電門的時(shí)間近似相等。實(shí)驗(yàn)步驟（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(gè)鉤碼。放開大滑塊，讓其從靜止開始，在一個(gè)鉤碼的重力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，分別經(jīng)過兩個(gè)光電門，及時(shí)記下數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示窗口中所顯示的擋光時(shí)間Δt1和Δt2。共測(cè)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(jì)算結(jié)果，完成表格。實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟（5）在細(xì)線另一端掛上兩個(gè)鉤碼，讓其拉著大滑塊從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，分別經(jīng)過兩個(gè)光電門，記下?lián)豕鈺r(shí)間Δt1和Δt2。共測(cè)3次，將數(shù)據(jù)填入表1-7中。計(jì)算結(jié)果，完成表格。實(shí)驗(yàn)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(gè)鉤碼，讓其拉著小滑塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，分別經(jīng)過兩個(gè)光電門，記下?lián)豕鈺r(shí)間Δt1和Δt2。共測(cè)3次，將數(shù)據(jù)填入表1-8中。計(jì)算結(jié)果，完成表格。（7）實(shí)驗(yàn)結(jié)論。通過上述實(shí)驗(yàn)操作，并分析數(shù)據(jù)后，可得出如下實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟（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(shí)驗(yàn)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。（3）滑塊要輕拿輕放，切忌摔碰。（4）使用時(shí)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(dòng)，以免擦傷導(dǎo)軌表面。（5）使用完畢后，應(yīng)先取下滑塊，然后再關(guān)閉氣源。（6）鉤碼的質(zhì)量要遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量。注意事項(xiàng)1.實(shí)驗(yàn)中需要注意哪些問題？2.本實(shí)驗(yàn)的誤差主要產(chǎn)生在什么地方？思考實(shí)驗(yàn)一、運(yùn)動(dòng)的描述1.質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)”稱為質(zhì)點(diǎn)。2.在表示時(shí)間的數(shù)軸上，一個(gè)點(diǎn)表示一個(gè)時(shí)刻，而兩個(gè)點(diǎn)之間對(duì)應(yīng)的線段表示時(shí)間。時(shí)刻是指某一瞬間，而時(shí)間是指兩個(gè)時(shí)刻之間的間隔。3.物體運(yùn)動(dòng)的軌跡長度叫作路程，是標(biāo)量；從物體的初位置指向末位置的有向線段叫作位移，是矢量。4.物體沿一直線運(yùn)動(dòng)，如果在任何相同時(shí)間內(nèi)的位移都相等，這種運(yùn)動(dòng)稱為勻速直線運(yùn)動(dòng)，簡稱勻速運(yùn)動(dòng)。主題小結(jié)一、運(yùn)動(dòng)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(dòng)方向。6.運(yùn)動(dòng)物體經(jīng)過某一時(shí)刻（或某一位置）的速度，叫作瞬時(shí)速度，簡稱速度。瞬時(shí)速度的方向與物體經(jīng)過某一位置時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向相同，它的大小叫作瞬時(shí)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。主題小結(jié)主題小結(jié)二、勻變速直線運(yùn)動(dòng)1.勻變速直線運(yùn)動(dòng)分為兩類：一類是速度均勻增加的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，叫作勻加速直線運(yùn)動(dòng)；另一類是速度均勻減少的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，叫作勻減速直線運(yùn)動(dòng)。2.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(shí)間內(nèi)速度變化的大小。用v0表示物體運(yùn)動(dòng)的初速度，用vt表示經(jīng)過一段時(shí)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(hào)是m/s2。主題小結(jié)二、勻變速直線運(yùn)動(dòng)3.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式為vt=

v0+at如果初速度為零，則上式可簡化為vt=at它說明：在初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，速度與時(shí)間成正比。4.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式為如果v0=0，則上式可簡化為它說明：在初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，位移與時(shí)間的平方成正比。主題小結(jié)二、勻變速直線運(yùn)動(dòng)5.物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)叫作自由落體運(yùn)動(dòng)。自由落體運(yùn)動(dòng)發(fā)生在真空中。當(dāng)空氣阻力與物體自身重力相比較小，可以忽略不計(jì)時(shí)，物體的下落也可看作自由落體運(yùn)動(dòng)。6.自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零、加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，因此將勻速直線運(yùn)動(dòng)的公式做相應(yīng)的變動(dòng)，則有主題小結(jié)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(diǎn)。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