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(jiǎn)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(guó)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(guó)人的足跡。2021年7月4日14時(shí)57分，經(jīng)過(guò)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(guó)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(jiǎn)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(zhǎng)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(wèn)題的研究大大簡(jiǎn)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(shuō)自己距離車站2km，你就無(wú)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(lái)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(lái)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(shuō)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(lái)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(guò)的路徑不同，軌跡的長(zhǎng)度也不同。但是就位置的改變來(lái)說(shuō)，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(zhǎng)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(guó)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(zhǎng)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(jiǎn)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(guó)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(lái)說(shuō)，物體的速度總是在改變的。例如，火車進(jìn)站時(shí)速度越來(lái)越慢，出站時(shí)速度越來(lái)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(guó)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(jiǎn)稱速度。（二）速率瞬時(shí)速度的方向與物體經(jīng)過(guò)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(jiǎn)稱速率。技術(shù)上通常用速度表來(lái)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(shuō)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(guò)長(zhǎng)度、質(zhì)量和時(shí)間等物理量。這些物理量只有大小沒(méi)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(zhǎng)度、時(shí)間、質(zhì)量和溫度等只有大小沒(méi)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(guó)家和我國(guó)都在積極推廣國(guó)際單位制，它是在1960年第11屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)的。國(guó)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(lái)，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(guó)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(guó)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(guó)著眼于國(guó)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(guó)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(guó)開始探索適合國(guó)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(guó)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(lái)，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(guó)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(guò)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(zhǎng)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(jiǎn)單的一種運(yùn)動(dòng)形式。我們?cè)诔踔幸呀?jīng)學(xué)習(xí)過(guò)，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(guò)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(lái)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(shuí)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(lái)研究?jī)蓚€(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?？梢?，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(guò)一段時(shí)間t后的末速度，用a

表示加速度，則有

在國(guó)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(guò)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(shuō)明汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。【例1-2】汽車緊急制動(dòng)時(shí)的速度是10m/s，經(jīng)過(guò)2s，汽車停了下來(lái)，求汽車的加速度。解：汽車的運(yùn)動(dòng)過(guò)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(shuō)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(guò)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(guò)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(guò)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(jiǎn)化為它說(shuō)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(jiǎn)化為它說(shuō)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(guò)斜坡的時(shí)間是20s，求這段斜坡的長(zhǎng)度。解:小車的運(yùn)動(dòng)過(guò)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(lái)。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(lái)。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(wèn)題更直觀、更方便，圖像是物理學(xué)的一種重要研究手段?！纠?-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(lái)。試做出這一物體在整個(gè)過(guò)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(guò)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哉?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(shuō)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(wú)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(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)仔細(xì)研究一下。實(shí)踐活動(dòng)一根長(zhǎng)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(guò)來(lái)，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(guò)來(lái)，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(lái)越大，這表明蘋果的速度越來(lái)越快，即蘋果在做加速運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)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(shuō)，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(lái)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(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)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(yáng)臺(tái)自由下落，測(cè)得落地時(shí)經(jīng)過(guò)的時(shí)間為1.3s。求陽(yáng)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(shuō)，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(lái)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(shuō)找到了確鑿的證據(jù)，標(biāo)志著哥白尼學(xué)說(shuō)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(yáng)黑子、太陽(yáng)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(wú)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(yáng)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(shuō)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(shuō)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(shuō)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)榱悖瑒t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(zhǎng)，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(shuō)，“力”的概念是人們?cè)谟美绺亍⒂棉r(nóng)具翻土等活動(dòng)中感悟體會(huì)出來(lái)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(shuō)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(méi)有明確力的概念，更沒(méi)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(lái)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(lái)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(zhǎng)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(guó)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(wàn)有引力。萬(wàn)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(lái)確定它的重心位置。先在A

點(diǎn)把薄板懸掛起來(lái)，通過(guò)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(lái)，過(guò)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(lái)，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(lái)（圖1-28）。這些物體的伸長(zhǎng)、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)酱螅瑥椓υ酱?；形變消失，彈力也隨之消失。彈簧伸長(zhǎng)或縮短的長(zhǎng)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(zhǎng)，會(huì)對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生彈力作用。英國(guó)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(zhǎng)（或縮短）的長(zhǎng)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(guò)大，超過(guò)一定的限度，撤去作用力后，物體將不能恢復(fù)原來(lái)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。可見，通常所說(shuō)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。【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(shuō)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(méi)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(guò)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(méi)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(lái)。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(méi)有動(dòng)。這說(shuō)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(wú)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(jiǎn)便計(jì)算，一般認(rèn)為fmax

等于滑動(dòng)摩擦力?？梢姡o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(wú)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(wú)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(rùn)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(guò)摩擦起作用的。常用的皮帶傳動(dòng)功能就是通過(guò)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(shuō)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(shuō)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(wèn)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(zhǎng)了EO的長(zhǎng)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(zhǎng)相同的長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(lái)（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(zhǎng)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(zhǎng)30mm，表示F2

的線段長(zhǎng)40mm。用刻度尺量得表示合力F

的對(duì)角線長(zhǎng)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°?！纠?-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(lái)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(lái)代替原來(lái)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(wú)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(lái)一個(gè)測(cè)力計(jì)上的拉力F

的作用效果相同?？梢姡

可以用兩個(gè)力F1

和F2

來(lái)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(méi)有其他限制，對(duì)于同一條對(duì)角線，可以作出無(wú)數(shù)個(gè)不同的平行四邊形（圖1-47）。也就是說(shuō)，同一個(gè)力可以分解為無(wú)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(lái)確定。學(xué)習(xí)提示走鋼絲（圖1-48）是我國(guó)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。【例1-12】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。可見，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(wèn)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(méi)有推動(dòng)，這是因?yàn)椋ǎ.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(zhǎng)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(méi)有討論物體為什么會(huì)運(yùn)動(dòng)。要討論這個(gè)問(wèn)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(wèn)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(wèn)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(lái)。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(méi)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(lái)，是因?yàn)槭艿搅四Σ磷枇?。伽利略是怎樣得到這個(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(lái)后，將滾上另一面，如果沒(méi)有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉?lái)的高度［圖1-53（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(lái)的高度就要通過(guò)更長(zhǎng)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(méi)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(lái)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(lái)。這些都說(shuō)明質(zhì)量大的物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)更難改變，我們就說(shuō)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(shuō)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(lái)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(shuō)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(lái)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(guò)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(guò)增、減砝碼來(lái)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(shuō)，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(guò)的位移跟它們的質(zhì)量成反比。也就是說(shuō)，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(shuō)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(lái)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(shuō)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(shuō)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(lái)，而且以后的運(yùn)動(dòng)情況也相同。這說(shuō)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(lái)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(guó)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(guó)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(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)。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(wàn)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(shuō)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(wú)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(guò)圖像來(lái)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(wèn)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(chǎng)，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(lái)。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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(wèn)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(guò)。（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(wú)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(wú)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)光電門，調(diào)節(jié)光電門的高度，使擋光片可以順利通過(guò)。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(guò)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(guò)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(guò)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(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)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(wèn)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(zhǎng)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(jiǎn)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(guò)某一時(shí)刻（或某一位置）的速度，叫作瞬時(shí)速度，簡(jiǎn)稱速度。瞬時(shí)速度的方向與物體經(jīng)過(guò)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(jiǎn)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(méi)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(guò)一段時(shí)間t后的末速度，用a表示加速度，則有在國(guó)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(jiǎn)化為vt=at它說(shuō)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(jiǎn)化為它說(shuō)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(zhǎng)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