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文檔簡介
1、第七章 力 第1節(jié) 力1. 定義:力是物體對物體的作用。l 力不能離開物體而單獨存在,談到力至少要有兩個物體,其中一個是受力物體,另一個是施力物體。l 相互接觸的物體間可能有力的作用;不相互接觸的物體間也可能有力的作用。2. 單位:牛頓(N)。托起一個雞蛋的力大約為0.5N。3. 力的作用效果:力可以改變物體的運動狀態(tài)、力可以使物體發(fā)生形變。l 物體運動狀態(tài)的變化包括速度大小的變化和運動方向的變化,二者可以同時發(fā)生,也可以單獨發(fā)生。比如:物體由靜止到運動、物體由運動到靜止、物體運動速度由快變慢、物體運動速度由慢變快、物體改變運動方向。l 如果物體的形狀或運動狀態(tài)發(fā)生改變,它一定受到了力的作用。
2、4. 力的三要素包括:力的大小、方向和作用點。5. 力的示意圖:在物理學(xué),通常用一個帶箭頭的線段表示力,在受力物體上沿著力的方向畫一條線段,在線段的末端畫一個箭頭表示力的方向,線段的起點或終點表示力的作用點。l 力的作用點一定要畫在受力物體上。l 在同一個圖中,力越大,線段要畫得越長。l 在力的示意圖旁寫出表示力的符號,如果力的大小已經(jīng)確定,還要標(biāo)清力的大?。ㄈ鏕10N)。6. 物體間力的作用是相互的。l 物體間的相互作用力是同時產(chǎn)生的,沒有先后之分。l 只有一個物體不能產(chǎn)生力,要同時又兩個物體,它們之間才有可能產(chǎn)生相互作用的力,也就是施力物體和受力物體要同時存在。l 一個物體是施力物體,那么
3、它必定是受力物體。l 使火箭上升的是高溫高壓的氣體。第2節(jié) 彈力 彈簧測力計1. 彈性:物體受力發(fā)生形變,不受力時又恢復(fù)原來的形狀的特性叫彈性。2. 塑性:在受力時發(fā)生形變,失去力時不能自動恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)叫塑性。3. 彈力:物體由于發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生的力叫彈力。l 物體的彈性形變越大,彈力越大。l 支持力、壓力、拉力都屬于彈力。4. 測量力的大小的工具:彈簧測力計、握力計等。5. 彈簧測力計l 原理:在彈性限度內(nèi),彈簧的伸長與它所受的拉力成正比。l 使用方法: 使用前觀察指針是否指零刻度線,觀察量程、分度值; 調(diào)零; 讀數(shù)。l 使用時注意: 使用彈簧測力計時,不要超過它的量程。 拉動前輕輕
4、來回拉動掛鉤,避免與外殼摩擦。 讀數(shù)時,視線要與刻度板表面垂直。 彈簧測力計的讀數(shù)是掛鉤所受拉力,不包括掛環(huán)所受拉力。l 第3節(jié) 重力1. 萬有引力:宇宙間任何兩個物體之間都存在相互吸引的力,這就是萬有引力。2. 重力:由于地球的吸引而使物體受到的力,叫重力。l 重力的單位是牛頓(N)。重力的施力物體是地球,重力的受力物體是物體本身。3. 重力的三要素l 重力的大?。和ǔ0阎亓Φ拇笮〗凶鲋亓俊V亓Φ拇笮∨c物體的質(zhì)量、物體的地理位置有關(guān)。物體所受的重力與它的質(zhì)量成正比:GmgG重力牛頓(N);m質(zhì)量千克(kg)g9.8N/kg(表示質(zhì)量為1kg 的物體所受的重力為9.8N),在要求不是很精確的情
5、況下可取g10N/kg。l 重力的方向:重力的方向總是豎直向下的。重垂線、水平儀的原理:重力的方向是豎直向下的。l 重力的作用點:重心在物體上的作用點叫做重心。質(zhì)地均勻、外形規(guī)則物體的重心在它的幾何中心上。降低物體的重心、增大物體的支撐面都可以提高物體的穩(wěn)定程度。第八章 運動和力第1節(jié) 牛頓第一定律1. 運動和力的關(guān)系:維持物體運動不需要力,力是改變物體運動狀態(tài)的原因。2. 實驗:阻力對物體運動的影響(伽利略斜面實驗)?!緦嶒炘O(shè)計】如圖,給水平桌面鋪上粗糙不同的物體,讓小車自斜面頂端從靜止開始滑下。觀察小車從同一高度滑下后,在不同表面運動的距離。【實驗結(jié)論】平面越光滑,小車運動的距離越遠(yuǎn),這說
6、明小車受到的阻力越小,速度減小得越慢?!就普摗咳绻\動中的物體不受力,它將保持勻速直線運動。【注意事項】 三個小車需要從斜面同一高度滑下,原因是保證小車到達(dá)斜面底端時的速度相同。這利用了控制變量法。 伽科略斜面實驗的卓越之處不是實驗本身,而是實驗所使用的獨特方法在實驗的基礎(chǔ)上,進(jìn)行理想化推理(也稱作理想化實驗)。它標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端。3. 牛頓第一定律(慣性定律):一切物體在沒有受到力的作用時,總保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)。l 原來靜止的物體在沒有受到力的作用時,仍然會保持靜止?fàn)顟B(tài)。運動的物體在沒有受到力的作用時,不管原來做什么運動,都會做勻速直線運動。l 牛頓第一定律是通過分析事實,再進(jìn)
7、一步概括、推理得出的。牛頓第一定律不可能用實驗來直接證明。4. 慣性:l 定義:物體保持運動狀態(tài)不變的性質(zhì)叫慣性。l 慣性是物體的一種性質(zhì),一切物體在任何情況下都具有慣性。慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān),與物體是否受力、受力大小、是否運動、運動速度等皆無關(guān)。l 慣性不是力,“慣性力”、“受到慣性的作用”等說法是錯誤的。l 物體的質(zhì)量越大,物體的運動狀態(tài)越不容易改變。l 利用慣性的實例:跳遠(yuǎn)運動員的助跑、用力可以將石頭甩出很遠(yuǎn)、騎自行車蹬幾下后可以讓它滑行。防止慣性的實例:小型客車前排乘客系安全帶、車輛行駛要保持距離、包裝玻璃制品要墊上很厚的泡沫塑料、汽車限速、汽車禁止超載。l 解釋慣性現(xiàn)象的基本
8、步驟: 確認(rèn)研究對象原來處于什么狀態(tài); 其中的哪個物體(或物體的哪一部分)受何種力,運動狀態(tài)發(fā)生何種改變; 哪個物體(或物體的哪一部分)由于慣性繼續(xù)保持原來的運動狀態(tài); 發(fā)生了何種現(xiàn)象(或造成了何種結(jié)果)。l 在發(fā)生追尾事件時,后車起作用的安全裝置是安全帶,前車起作用的安全裝置是頭枕;汽車受到猛烈撞擊時,起作用的安全裝置是安全氣囊。第2節(jié) 二力平衡1. 幾個力平衡:物體在受幾個力的作用時,如果保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài),我們就說這幾個力是平衡力。2. 平衡狀態(tài):物體如果處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài),我們就說這個物體處于平衡狀態(tài)。3. 二力平衡:物體在兩個力作用下,如果保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直
9、線運動狀態(tài),我們就說這兩個力平衡。4. 二力平衡的條件:作用在同一物體上的兩個力,如果大小相等、方向相反,并且在同一條直線上,這兩個力就彼此平衡。5. 實驗:探究二力平衡的條件【實驗設(shè)計】在一個光滑的桌面上放一輛小車,小車兩端分別用細(xì)線拴住,通過定滑輪與等質(zhì)量的砝碼連接,觀察小車的運動情況。把小車轉(zhuǎn)一個角度,過一會兒,松開手,觀察小車的運動狀態(tài)?!緦嶒灲Y(jié)論】二力平衡的條件:作用在同一物體上的兩個力,大小相等、方向相反,并且在同一條直線上?!咀⒁馐马棥?實驗要在光滑的桌面上進(jìn)行,目的是使實驗更加準(zhǔn)確、可靠(排除摩擦帶來的影響)。 定滑輪的作用:改變力的方向。6. 平衡力與相互作用力比較相同點:
10、大小相等; 方向相反; 作用在一條直線上。不同點:平衡力作用在一個物體上,可以是不同性質(zhì)的力;相互力作用在不同物體上,是相同性質(zhì)的力。7. 力和運動狀態(tài)的關(guān)系:物體受力條件物體運動狀態(tài)說明不受力、受平衡力(合力為0)靜止或做勻速直線運動力不是產(chǎn)生(維持)運動的原因受非平衡力(合力不為0)運動狀態(tài)改變力是改變物體運動狀態(tài)的原因8. 應(yīng)用:應(yīng)用二力平衡條件解題,畫出物體受力示意圖。畫圖時注意: 先畫重力然后看物體與那些物體接觸,就可能受到這些物體的作用力; 畫圖時還要考慮物體運動狀態(tài)。第3節(jié) 摩擦力1. 定義:兩個相互接觸的物體,當(dāng)它們做相對運動時,在接觸面上會產(chǎn)生一種阻礙相對運動的力,這種力就叫
11、做摩擦力。2. 產(chǎn)生的條件: 兩個物體要相互接觸; 兩個物體要發(fā)生相對運動或有相對運動的趨勢。3. 方向:與物體相對運動的方向相反。摩擦力有時起阻力作用,有時起動力作用(如自行車、步行)。4. 施力物體:是相互接觸的物體。5. 摩擦的種類:滑動摩擦、滾動摩擦、靜摩擦l 滑動摩擦:滑動摩擦是指一個物體在另一個物體表面上滑動時產(chǎn)生的摩擦?;瑒幽Σ亮Φ拇笮「饔迷谖矬w表面的壓力、接觸面的粗糙程度有關(guān)。接觸面粗糙程度一定,表面受到的壓力越大,摩擦力就越大。表面受到的壓力一定,接觸面越粗糙,摩擦力越大。l 滾動摩擦:滾動摩擦是指一個物體在另一個物體表面上滾動時產(chǎn)生的摩擦。在相同情況下,滾動摩擦遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于滑
12、動摩擦。l 靜摩擦:兩個相互接觸的物體,在外力作用下有相對運動趨勢而又保持相對靜止時,在接觸面間產(chǎn)生的摩擦力叫靜摩擦力。靜摩擦力的大小等于與它平衡那個力的大小。靜摩擦力大小應(yīng)通過受力分析,結(jié)合二力平衡求得。6. 探究:滑動摩擦力的大小與什么因素有關(guān)【實驗器材】木板、木塊、砝碼、彈簧測力計【實驗設(shè)計】用彈簧測力計勻速拉動木塊,使它沿長木板運動,從而測出木塊與長木板之間的摩擦力;改變放在木塊上的砝碼,從而改變木塊與長木板之間的壓力;把棉布、毛巾等鋪在長木板上,從而改變接觸面的粗糙程度。每次都測出木塊所受摩擦力,記錄下來,并分析數(shù)據(jù)?!緦嶒灡砀瘛肯卤砜晒﹨⒖紝嶒灤螖?shù)接觸面所受壓力接觸面粗糙程度摩擦力
13、大小f/N1小較光滑2大較粗糙3小較光滑【實驗結(jié)論】滑動摩擦力的大小跟作用在物體表面的壓力有關(guān),表面受到的壓力越大,摩擦力就越大。摩擦力的大小還跟接觸面的粗糙程度有關(guān),接觸面越粗糙,摩擦力越大。【注意事項】 勻速拉動木塊的原因:示數(shù)穩(wěn)定;可利用二力平衡原理讀出木塊所受摩擦力。 本實驗利用了控制變量法。 如果在豎直方向?qū)椈蓽y力計調(diào)零,由于彈簧自身有重力,會使測量結(jié)果偏小。彈簧測力計應(yīng)該在水平方向上調(diào)零。 滑動摩擦力的大小與接觸面積和運動速度無關(guān)。7. 上述實驗的改進(jìn)方案l 在沒有毛巾的情況下,可以使用木塊和銅塊實驗。將木塊和銅塊疊在一起的目的是控制壓力一定。l 拉木板:如圖,將彈簧測力計的掛環(huán)
14、固定在墻上,讓木塊掛在彈簧測力計的拉環(huán)上,拉動木板。這樣做的好處: 示數(shù)穩(wěn)定; 無需勻速拉動木板,便于操作(原因:木塊靜止,木塊一定受平衡力)8. 增大摩擦的方法l 增大壓力l 增大接觸面的粗糙程度:花紋l 同時使用上面兩種方法9. 減小摩擦的方法l 減小壓力l 減小接觸面的粗糙程度l 使接觸面互相分離:加潤滑油、氣墊船、磁懸浮等l 用滾動代替滑動:滾動軸承、加小輪第九章 壓強第一節(jié) 壓強1. 壓力:垂直壓在物體表面上的力叫壓力。l 壓力的方向:垂直于被壓表面,且指向被壓物體。l 壓力的作用點:被壓物體的表面l 壓力并不都是由重力引起的。通常情況下,把物體放在水平面上,如果物體不受其他力,則壓
15、力物體重力。l 固體可以大小、方向不變地傳遞壓力。2. 探究:壓力的作用效果跟什么因素有關(guān)【實驗方法】控制變量法、對比法【實驗設(shè)計】如圖甲,把小桌腿朝下放在泡沫塑料上;如圖乙,在桌面上放一個砝碼;再把小桌翻過來。注意三次實驗時泡沫塑料被壓下的深淺?!緦嶒灧治觥繄D甲、乙說明受力面積相同時,壓力越大壓力作用效果越明顯。圖乙、丙說明壓力相同時、受力面積越小壓力作用效果越明顯?!緦嶒灲Y(jié)論】壓力的作用效果與壓力和受力面積有關(guān)。3. 壓強l 定義:物體單位面積上受到的壓力叫壓強。l 物理意義:壓強是表示壓力作用效果的物理量。成人站立時對地面的壓強約為:1.5×104Pa。它表示:人站立時,其腳下
16、每平方米面積上,受到腳的壓力為:1.5×104N。我們可以根據(jù)物體發(fā)生形變的程度來判斷壓強的大小。l 公式:p壓強帕斯卡(Pa);F壓力牛頓(N);S受力面積平方米(m2)l 受力面積是兩物體相互接觸的面積。l 放在水平面上的直柱體(圓柱體、長方體、正方體等)對水平面的壓強p也有pgh。但是值得注意的是,這不是求壓強的公式,這僅僅是一個巧合。l 一容器盛有液體放在水平桌面上,求壓力、壓強:我們一般把盛放液體的容器看成一個整體,先確定壓力(水平面受的壓力FG容G液),后確定壓強(用壓強的定義式求)。4. 增大或減小壓強的方法l 增大壓強的方法:壓力一定時,減小受力面積,或在受力面積一定
17、時,增大壓力。例如縫一針做得很細(xì)、菜刀刀口很薄等就是利用壓力一定,減小受力面積的方法增大壓強。l 減小壓強的方法:壓力一定時,增大受力面積,或在受力面積一定時,減小壓力。例如鐵路鋼軌鋪枕木、坦克安裝履帶、書包帶較寬等就是利用壓力一定,增大受力面積的方法減小壓強。第二節(jié) 液體的壓強1. 液體內(nèi)部產(chǎn)生壓強的原因:液體受到重力作用,并且具有流動性。2. 液體內(nèi)部壓強的測量工具:壓強計3. 液體壓強的特點:l 液體對容器底和測壁都有壓強,液體內(nèi)部向各個方向都有壓強。l 液體的壓強隨深度的增加而增大。l 在同一深度,液體向各個方向的壓強相等。l 液體的壓強還跟液體的密度有關(guān),在深度相同時,液體密度越大,
18、壓強越大。4. 液體壓強的大小l 推導(dǎo)液體壓強的公式使用了建立理想模型法。l 液體的壓強公式:pghp壓強帕斯卡(Pa);液體密度千克每立方米(kg/m3);h液體深度米(m)l 液體的深度指從被研究點到自由液面的垂直距離。左下三幅圖中h都是液體的深度,a都是自由液面。l 從公式中看出:液體的壓強只與液體的密度和液體的深度有關(guān),而與液體的質(zhì)量、體積、重力、容器的底面積、容器形狀均無關(guān)。l 對于形狀不規(guī)則的容器,液體對容器底部的壓力不等于液體的重力。此時液體壓強只能用液體壓強公式計算。并且要先求壓強,后求壓力。l 形狀不規(guī)則容器中的液體對容器底部產(chǎn)生壓力的大小,等于以容器的底面積為底,液體深度為
19、高的柱體體積的液體受到的重力大小。l 如果容器的形狀是規(guī)則的(長方體、圓柱形),并且放在水平面上,那么液體對容器底部的壓力等于液體受到的重力。這時可以先求出壓力,然后算出壓強。5. 連通器l 定義:上端開口,下部相連通的容器叫做連通器。l 連通器原理:如果容器內(nèi)只有一種液體,在液體不流動時,各容器中的液面總保持相平。l 應(yīng)用:茶壺的壺嘴與壺身、鍋爐的爐身與外面的水位計都構(gòu)成了連通器;船閘、洗手間的下水管彎管、乳牛自動喂水器、船閘等第三節(jié) 大氣壓強1. 大氣壓的概念:大氣對浸在它里面的物體的壓強叫做大氣壓強,簡稱大氣壓,一般有p0表示。2. 大氣壓產(chǎn)生原因:空氣受重力作用,并且具有流動性。3.
20、能夠證明大氣壓存在的實驗:馬德堡半球?qū)嶒?. 大氣壓的實驗測定:托里拆利實驗【實驗過程】在長約1m、一端封閉的玻璃管里灌滿水銀,將管口堵住,然后倒插在水銀槽中。放開堵管口的手指后,管內(nèi)水銀面下降一定高度時就不再下降,這時管內(nèi)外水銀面的高度差約為760mm?!緦嶒灧治觥吭诠軆?nèi)與管外液面相平的地方取一液片,因為液體不動,故液片受到上下的壓強平衡。即:向上的大氣壓等于水銀柱產(chǎn)生的壓強?!緦嶒灲Y(jié)論】大氣壓p0760mmHg1.013×105Pa 【注意事項】 實驗前玻璃管里水銀灌滿的目的是:使玻璃管倒置后,水銀上方為真空;若未灌滿,則測量結(jié)果偏小。 本實驗若把水銀改成水,則需要玻璃管的長度至
21、少為10.3m。 將玻璃管稍上提或下壓,管內(nèi)外的高度差不變,將玻璃管傾斜,高度不變,長度變長。5. 1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p0760mmHg1.013×105Pa。6. 大氣壓的測量工具:氣壓計l 氣壓計的分類:水銀氣壓計和無液氣壓計(金屬盒氣壓計)l 若水銀氣壓計掛斜,則測量結(jié)果變大。l 在無液氣壓計刻度盤上標(biāo)的刻度改成高度,該無液氣壓計就成了登山用的登高計。7. 大氣壓的應(yīng)用:活塞式抽水機、離心式抽水機、呼吸、帶吸盤的掛衣鉤、吸管等8. 大氣壓的變化l 大氣壓的變化跟高度有關(guān),不同的海拔高度,大氣的疏密程度不同,大氣壓的數(shù)值也不同。在海拔3000m以內(nèi),大約每升高10m,大氣壓減小100P
22、a。l 大氣壓的變化還與天氣變化、季節(jié)和氣候有關(guān)。晴天的大氣壓比陰雨天要大,冬天的大氣壓要比夏天要大。9. 沸點與壓強:一切液體的沸點,都是氣壓減小時降低,氣壓增大時升高。(應(yīng)用:高壓鍋、除糖汁中水分)10. 體積與壓強:質(zhì)量一定的氣體,溫度不變時,氣體的體積越小壓強越大,氣體體積越大壓強越小。(應(yīng)用:呼吸、打氣筒原理、風(fēng)箱原理)第四節(jié) 流體壓強與流速的關(guān)系1. 流體:液體和氣體都沒有一定的形狀,且很容易流動,因此它們統(tǒng)稱為流體。2. 流體壓強與流速的關(guān)系:在氣體和液體中,流速越大的位置壓強越小。3. 判斷流速的快慢應(yīng)從以下方面來分析:自然流動的空氣、流動的水,一般是在較寬闊的地方流速慢,較狹
23、窄的地方流速快。運動的物體引起的空氣或液體的流動在運動物體周圍流速快,其余地方流速慢。4. 飛機的升力:如圖,飛機前進(jìn)時,在相同的時間內(nèi),機翼上方氣體流速比下方氣體流速大,壓強比下方小,因此機翼機翼的上下表面存在著壓強差,從而產(chǎn)生了向上的升力。第十章 浮力第1節(jié) 浮力1. 浮力:一切浸入液體(氣體)的物體都受到液體(氣體)對它豎直向上的力叫浮力。l 浮力的方向:豎直向上l 浮力的施力物體:液(氣)體2. 浮力產(chǎn)生的原因(實質(zhì)):液(氣)體對物體向上的壓力大于向下的壓力,向上、向下的壓力差即浮力。3. 阿基米德原理l 內(nèi)容:浸入液體里的物體所受的浮力,大小等于它排開的液體受到的重力。l 公式:F
24、浮G排液gV排F浮物體所受浮力牛頓(N);G排排開的液體受到的重力牛頓(N);液液體密度千克每立方米(kg/m3);V排排開液體的體積立方米(m3)l 從公式中可以看出:液體對物體的浮力與液體的密度和物體排開液體的體積有關(guān),而與物體的質(zhì)量、體積、重力、形狀、浸沒的深度等均無關(guān)。l 當(dāng)物體全部浸沒在液體中時,V排V物;當(dāng)物體的一部分浸入液體中時,V排V物,且V物V排V露。l 適用條件:液體(或氣體)4. 計算浮力的方法l 測量法:F浮GF用彈簧測力計測出物體的重力G,再把物體浸入液體,讀出此時彈簧測力計的示數(shù)F,則物體受到的浮力F浮GFl 壓力差法:F浮F向上F向下l 漂浮、懸浮時,F(xiàn)浮Gl 阿
25、基米德原理:F浮G排液gV排(阿基米德原理適用于所有物體)5. 浮力計算題方法總結(jié)l 確定研究對象,認(rèn)準(zhǔn)要研究的物體。l 分析物體受力情況,畫出受力示意圖,判斷物體在液體中所處的狀態(tài)(看是否靜止或做勻速直線運動)。l 選擇合適的方法列出等式(一般利用阿基米德原理、漂浮條件、密度和重力的計算公式)。第3節(jié) 浮力的應(yīng)用1. 物體的浮沉條件l 前提條件:物體浸沒在液體中,且只受浮力和重力。l 物體的浮沉條件浮沉情況下沉懸浮上浮漂浮受力示意圖浮力與重力關(guān)系F浮GF浮GF浮GF浮G密度關(guān)系液物液物液物液物l 判斷物體浮沉狀態(tài)有兩種方法:比較F浮、G或比較液、物。l 密度均勻的物體懸浮(或漂?。┰谀骋后w中
26、,若把物體切成大小不等的兩塊,則大塊、小塊都懸?。ɑ蚱。 一物體漂浮在密度為的液體中,若露出體積為物體總體積的1/3,則物體密度為(2/3)。l 冰中含有木塊、蠟塊等密度小于水的物體,冰化為水后液面不變,冰中含有鐵塊、石塊等密大于水的物體,冰化為水后液面下降。2. 漂浮問題“五規(guī)律”l 物體漂浮在液體中,所受的浮力等于它受的重力。 l 同一物體漂浮在不同液體里,所受浮力相同。l 同一物體在不同液體里漂浮,在密度大的液體里浸入的體積小。l 漂浮物體浸入液體的體積是它總體積的幾分之幾,物體密度就是液體密度的幾分之幾。l 將漂浮物體全部浸入液體里,需加的豎直向下的外力等于液體對物體增大的浮力。
27、3. 浮力的應(yīng)用l 輪船輪船采用“空心”的辦法增大可以利用的浮力。把用密度大于水的鋼鐵制成的空心的輪船,使它排開水的體積增大,從而增大浮力,使它能夠浮在水面上。輪船的大小常用排水量表示。排水量是輪船滿載時排開水的質(zhì)量。輪船從海里開到河里,所受浮力不變,排水量不變,排開水的體積變大。l 潛水艇潛水艇的下潛和上浮是靠改變自身重力來實現(xiàn)的。潛水艇從海里開到河里,所受浮力變小,為了保持原來的運動狀態(tài),所受重力也要變小。l 氣球和飛艇氣球是利用空氣的浮力升空的。氣球里充的是密度小于空氣的氣體如:氫氣、氦氣或熱空氣。為了能定向航行而不隨風(fēng)飄蕩,人們把氣球發(fā)展成為飛艇。l 密度計原理:利用物體的漂浮條件來進(jìn)
28、行工作。密度計的刻度線從上到下,對應(yīng)的液體密度越來越大。第十一章 功和機械能第一節(jié) 功1. 功和功的計算:l 力學(xué)里所說的功包括兩個必要因素:一是作用在物體上的力;二是物體在力的方向上通過的距離。l 不做功的三種情況:有力無距離、有距離無力、力和距離垂直。l 功的定義:力與力在方向上移動的距離的乘積叫做功。l 公式:WFsW功焦耳(J);F力牛頓(N);s在力的方向上移動的距離米(m)l 應(yīng)用公式時注意: 分清哪個力對物體做功,計算時F就是這個力。 公式中S一定是在力的方向上通過的距離,強調(diào)對應(yīng)。 功的單位“焦”(牛·米 = 焦),不要和力和力臂的乘積(牛·米,不能寫成“焦
29、”)單位搞混。 千瓦時是電功單位,在力學(xué)中沒有千瓦時這個單位。2. 功的原理l 內(nèi)容:使用機械時,人們所做的功,都不會少于直接用手所做的功,也就是使用任何機械都不省功。l 說明: 功的原理對任何機械都適用。 功的原理告訴我們:使用機械要省力必須費距離,要省距離必須費力,既省力又省距離的機械是沒有的。 使用機械雖然不能省功,但人類仍然使用機械,是因為使用機械或者可以省力,或者可以省距離,或者可以改變力的方向,它們給人類工作帶來很多方便。 我們做題遇到的多是理想機械(忽略摩擦和機械自重),使用理想機械時,F(xiàn)sGh(使用機械所做的功等于直接用手提重物所做的功)。在實際情況下,F(xiàn)sGh。第2節(jié) 功率1
30、. 定義:單位時間內(nèi)所做的功叫做功率。2. 物理意義:功率是表示做功快慢的物理量。某小轎車功率6.6×103W,表示:小轎車1s內(nèi)做功6.6×103J。3. 公式:P功率瓦特(W);W功焦耳(J);t時間秒(s);F力牛頓(N);v速度米每秒(m/s)4. 單位:主單位是瓦特(W),常見單位有千瓦(kW)和兆瓦(MW):1W10-3kW=10-6MW5. 機械效率和功率的區(qū)別:功率和機械效率是兩個不同的概念。功率表示做功的快慢,即單位時間內(nèi)完成的功;機械效率表示機械做功的效率,即所做的總功中有多大比例的有用功。6. 測量人爬樓梯時的功率【實驗原理】【實驗器材】人體秤、卷尺、
31、停表【需要測量的物理量】人的質(zhì)量m、樓梯的高度h、爬樓梯所用時間t第3節(jié) 動能和勢能1. 能量:一個物體能夠?qū)ν庾龉?,我們就說這個物體具有能量,簡稱能。l 能量表示物體做功本領(lǐng)大小的物理量;能量可以用能夠做功的多少來衡量。l 一個物體“能夠做功”,并不是一定“要做功”,也不是“正在做功”或“已經(jīng)做功”。2. 動能l 定義:物體由于運動而具有的能,叫做動能。l 探究:動能的大小與什么因素有關(guān)【實驗器材】斜面、木塊、大鐵球和小鐵球【實驗設(shè)計】 如圖所示,在桌面上架起一個斜面,在斜面末端放上木塊,讓鐵球從斜面上自由滑下。 讓大鐵球和小鐵球先后從斜面的同一高度自由滾下,推動桌面上的木塊,分別記下鐵球推
32、動木塊移動的距離。 讓同一鐵球先后從斜面上的不同高度自由滾下,分別記下木塊兩次被推動的距離。【實驗方法】控制變量法、轉(zhuǎn)換法【實驗分析】實驗說明:物體動能與質(zhì)量有關(guān)。運動速度相同的物體,質(zhì)量越大,它的動能也越大。實驗說明:物體動能與速度有關(guān)。質(zhì)量相同的物體,運動的速度越大,它的動能越大。【實驗結(jié)論】物體動能與質(zhì)量和速度有關(guān)。質(zhì)量相同的物體,運動的速度越大,它的動能越大;運動速度相同的物體,質(zhì)量越大,它的動能也越大?!咀⒁馐马棥?判斷動能大小的方法:看木塊被推動的距離。 控制速度不變的方法:使鋼球從同一高度滾下。 改變鋼球速度的方法:使鋼球從不同高度滾下。(注意控制鋼球質(zhì)量一定)l 質(zhì)量相同的物體
33、,運動的速度越大,它的動能越大;運動速度相同的物體,質(zhì)量越大,它的動能也越大。l 對物體動能大小影響較大的是速度。3. 勢能:重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱勢能。l 重力勢能:物體由于被舉高而具有的能量,叫做重力勢能。物體的重力勢能與質(zhì)量和被舉高度有關(guān)。質(zhì)量相同的物體,被舉高度越大,它的重力勢能越大;被舉高度相同的物體,質(zhì)量越大,它的重力勢能也越大。重力勢能具有相對性。選擇的參照物不同,物體的重力勢能也不同。一般情況下,我們選擇水平地面作參照物。l 彈性勢能:物體由于彈性形變而具有的能量叫做彈性勢能。彈性勢能與物體彈性形變程度大小有關(guān)。第4節(jié) 機械能及其轉(zhuǎn)化1. 機械能:動能和勢能統(tǒng)稱為機械能。2.
34、機械能守恒:如果只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化,機械能的總和不變(機械能是守恒的)。人造地球衛(wèi)星的機械能守恒。人造地球衛(wèi)星在近地點速度最大,在遠(yuǎn)地點速度最小。3. 動能和重力勢能的轉(zhuǎn)化l 質(zhì)量一定的物體,如果加速下降,則動能增大,重力勢能減小,重力勢能轉(zhuǎn)化為動能;l 質(zhì)量一定的物體,如果減速上升,則動能減小,重力勢能增大,動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。4. 動能和彈性勢能的轉(zhuǎn)化l 如果一個物體的動能減小,而另一個物體的彈性勢能增大,則動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能;l 如果一個物體的動能增大,而另一個物體的彈性勢能減小,則彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。l 實例:拉弓射箭、擰鐘表的發(fā)條、高臺跳水、撐桿跳高、籃球比賽等5. 動能與勢能
35、轉(zhuǎn)化問題的分析: 首先分析決定動能大小的因素,決定重力勢能(或彈性勢能)大小的因素,觀察動能和重力勢能(或彈性勢能)如何變化。 注意動能和勢能相互轉(zhuǎn)化過程中的能量損失和增大如果除重力和彈力外沒有其他外力做功(即:沒有其他形式能量補充或沒有能量損失),則動能勢能轉(zhuǎn)化過程中機械能不變。 題中如果有“在光滑斜面上滑動”,則“光滑”表示沒有能量損失(機械能守恒);“斜面上勻速下滑”表示有能量損失(機械能不守恒)。6. 水電站的工作原理:利用高處的水落下時把重力勢能轉(zhuǎn)化為動能,水的一部分動能轉(zhuǎn)移到水輪機,利用水輪機帶動發(fā)電機把機械能轉(zhuǎn)化為電能。水電站修筑攔河大壩的目的:提高水位,增大水的重力勢能,使水下
36、落時能轉(zhuǎn)化為更多的動能,通過發(fā)電機就能轉(zhuǎn)化為更多的勢能。第十二章 簡單機械第1節(jié) 杠桿1. 定義:一根硬棒,在力的作用下能繞著固定點轉(zhuǎn)動,這根硬棒就叫杠桿。l 一個物體可以成為杠桿,必須滿足兩個條件: 受到力的作用; 能繞固定點轉(zhuǎn)動。l 杠桿的形狀是任意的。2. 杠桿的五要素:l 支點:杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點。一般用O表示。l 動力:使杠桿轉(zhuǎn)動的力。一般用F1表示。l 阻力:阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力。一般用F2表示。l 動力臂:從支點到動力作用線的垂直距離。一般用l1表示。l 阻力臂:從支點到阻力作用線的垂直距離。一般用l2表示。3. 杠桿示意圖的畫法: 確定支點; 確定動力和阻力,畫力的作用線; 畫力臂;
37、 標(biāo)出各個物理量。4. 畫圖技巧l 力的作用線是沿力的方向所畫的直線。在畫力臂時,如果力的作用線太短,可用虛線將力的作用線延長。l 力臂不是支點到力的作用點的距離。l 力臂用實線表示,力的作用線用虛線表示。力臂部分要用大括號標(biāo)出來。l 檢驗所畫力的方向是否正確的最簡單方法是,看動力和阻力使杠桿轉(zhuǎn)動的效果是否相反。動力、阻力的方向不一定相反,但它們一定使杠桿轉(zhuǎn)動的方向相反:當(dāng)動力、阻力在支點兩側(cè)時,它們的方向大致相同;當(dāng)動力、阻力在支點一側(cè)時,它們的方向大致相反。l 確定杠桿支點的方法是根據(jù)平時的體驗,判斷杠桿繞著哪點轉(zhuǎn)動,則這一點就是支點。如:魚竿、鐵鍬的支點都在后手的位置上。5. 探究:杠桿
38、的平衡條件杠桿的平衡:當(dāng)杠桿在動力和阻力作用下靜止或繞支點勻速轉(zhuǎn)動時,我們就說杠桿平衡了。【實驗設(shè)計】如圖,調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母(和天平的調(diào)節(jié)方法相同),使杠桿在不掛鉤碼時,保持水平并靜止,達(dá)到平衡狀態(tài)。給杠桿兩端掛上不同數(shù)量的鉤碼,移動鉤碼的位置,使杠桿保持水平并靜止。記下動力、阻力,測量動力臂和阻力臂。改變力和力臂的數(shù)值,再做兩次實驗。根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,例如可以對它們進(jìn)行加、減、乘、除等運算,找出它們之間的關(guān)系。【實驗表格】實驗次數(shù)動力F1/N動力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m123【實驗結(jié)論】杠桿的平衡條件是動力×動力臂阻力×阻力臂。【注意事項】 使杠桿在
39、水平位置靜止的目的:便于在杠桿上直接測出力臂的大小。 多次實驗的原因:只做一次實驗,獲得的結(jié)論具有偶然性,不能反映普遍規(guī)律,所以要多次實驗。 不同物理量之間不能進(jìn)行加、減運算。6. 杠桿的平衡條件:F1l1F2l2 或者 l 應(yīng)用:計算力或力臂的大小、判斷杠桿是否平衡、確定杠桿的種類、畫出最小力臂。l 根據(jù)杠桿平衡條件判斷杠桿平衡的方法: 計算動力與動力臂的乘積、計算阻力與阻力臂的乘積; 比較兩個乘積的大小,若相等則杠桿平衡;若不相等,則杠桿不平衡,杠桿將向乘積較大的一方偏轉(zhuǎn)。l 利用杠桿平衡條件判斷力的大小變化的方法是: 找出杠桿的支點和作用在杠桿上的力及力臂; 依據(jù)題意,確定力和力臂中哪些
40、量的大小不變,哪些量大小變化; 應(yīng)用F1l1F2l2判斷出力或力臂的變化。l 解決杠桿平衡時動力最小問題:此類問題中阻力×阻力臂為一定值,要使動力最小,必須使動力臂最大。 如果動力作用點已經(jīng)給出,那么支點到動力作用點的連線是最長力臂。 如果動力作用點沒有確定,則選擇杠桿上離支點最遠(yuǎn)的點為動力作用點,以支點與動力作用線的連線所作力臂是最長的力臂。l 分析解決有關(guān)杠桿平衡條件問題,必須要畫出杠桿示意圖,弄清受力與方向和力臂大小,然后根據(jù)具體的情況具體分析,確定如何使用平衡條件解決有關(guān)問題。如:分析杠桿轉(zhuǎn)動時施加的動力如何變化、沿什么方向施力最小等。7. 杠桿的應(yīng)用杠桿種類力臂關(guān)系平衡時動
41、力、阻力關(guān)系特點應(yīng)用省力杠桿動力臂阻力臂動力阻力省力,但費距離撬棒、鍘刀、動滑輪、羊角錘、鋼絲鉗、手推車、花枝剪刀費力杠桿動力臂阻力臂動力阻力費力,但省距離縫紉機踏板、起重臂、鐵鍬、人的前臂、理發(fā)剪刀、釣魚桿等臂杠桿動力臂阻力臂動力阻力既不省力,也不費力;既不省距離也不費距離天平、定滑輪我們應(yīng)該根據(jù)實際來選擇杠桿:當(dāng)需要較大的力才能解決問題時,應(yīng)選擇省力杠桿;當(dāng)為了使用方便,需要縮短距離時,應(yīng)選擇費力杠桿。第2節(jié) 其他簡單機械1. 定滑輪和動滑輪:定滑輪動滑輪定義軸固定不動的滑輪軸可以隨物體一起運動的滑輪圖象特點是否省力否是(省一半力)是否改變力的方向是否實質(zhì)一個等臂杠桿一個動力臂為阻力臂二倍
42、的杠桿繩子自由端移動距離s與物體提升高度h的關(guān)系shs2h理想滑輪(不計輪軸間摩擦)拉力F與物體重力G的關(guān)系FG拉力方向?qū)Φ挠绊憶]有影響如果不豎直拉,實際拉力會比計算結(jié)果大2. 滑輪組l 特點:滑輪組是定滑輪和動滑輪的組合,特點是既省力,又能改變力的方向,但是費距離。l 省力情況:n為承擔(dān)物重的繩子段數(shù)。 若不考慮滑輪重及摩擦,拉力 若不考慮摩擦,而考慮動滑輪重,則拉力l 繩子自由端移動距離s與物體提升高度h的關(guān)系:snhl n的判斷方法:與動滑輪連接的繩子段數(shù)是多少,n就是多少。l 繞線方法: 已知滑輪和承擔(dān)物重的繩子段數(shù)n,畫繞線:若n是奇數(shù),則繩子的固定端拴在動滑輪上;若n是偶數(shù),則繩子的固定端拴在定滑輪上(“奇動偶定”)。連線時由內(nèi)向外依次纏繞滑輪。 已知滑輪和拉力方向,畫繞線:若拉力方向向上(指向用來固定滑輪的墻面),則繩子的末端與動滑輪相連;若拉力的方向向下,則繩子的固定端拴在定滑輪上。連線時由外向內(nèi)纏繞,最后找出繩子起點的固定位置。 已知滑輪組,畫最小拉力:使繩子承擔(dān)物重的段數(shù)為最大即可。若滑輪組中動滑輪和定滑輪數(shù)目不等,那么答案很明顯;若滑輪組中動滑輪和定滑輪的數(shù)目相等,那么n是奇數(shù)。3. 輪軸l 定義:由兩個半徑不同的輪子固定在同一轉(zhuǎn)軸上
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