物理學(xué)(高職)全套教學(xué)課件

物理學(xué)高等職業(yè)教育全套PPT課件第一章

運(yùn)動(dòng)和力位移、速度和加速度勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律力力的合成與分解牛頓第一定律牛頓第二定律牛頓第三定律第一節(jié)位移、速度和加速度一、參考系宇宙中的一切物體都在不停地運(yùn)動(dòng)著，要描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，需要以某個(gè)物體作參考，這個(gè)被選作參考的物體叫做參考系。如果一個(gè)物體的位置相對(duì)參考系發(fā)生了變化，就表明這個(gè)物體相對(duì)參考系是運(yùn)動(dòng)的；如果一個(gè)物體的位置相對(duì)參考系沒(méi)有發(fā)生變化，則這個(gè)物體相對(duì)參考系是靜止的。通常，研究地面上的物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，以地面作為參考系。由此可見(jiàn)，我們所描述的運(yùn)動(dòng)都是相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即相對(duì)于參考系的運(yùn)動(dòng)。參考系可以任意選擇，同一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，如果選取的參考系不同，描述的結(jié)果也不同。例如，坐在汽車(chē)?yán)锏某丝?，如果以?chē)廂為參考系，他是靜止的；如果以地面為參考系，他是隨車(chē)廂一起運(yùn)動(dòng)的。所以，要描述物體的運(yùn)動(dòng)，必須明確以什么物體為參考系。在不指明參考系時(shí)，通常是以地球?yàn)閰⒖枷档摹６?、質(zhì)點(diǎn)研究物體的運(yùn)動(dòng)，首先要確定物體的位置。物體都有一定的大小和形狀，物體的不同部分在空間的位置并不相同。在運(yùn)動(dòng)中，物體各部分的位置變化一般來(lái)說(shuō)也是各不相同的。所以要詳細(xì)描述物體的位置及其變化情況并不是一件簡(jiǎn)單的事情。但是在某些情況下卻可以不考慮物體的大小和形狀，從而使問(wèn)題簡(jiǎn)化。例如，一列火車(chē)由北京開(kāi)往天津，當(dāng)我們討論火車(chē)的運(yùn)行速度或運(yùn)行時(shí)間這類問(wèn)題時(shí)，由于列車(chē)的長(zhǎng)度比北京到天津的距離小得多，就可以不考慮列車(chē)的長(zhǎng)度。再如，當(dāng)我們討論地球的公轉(zhuǎn)時(shí)，由于地球的直徑比地球到太陽(yáng)的距離小得多，并且不涉及地球的自轉(zhuǎn)，也可以不考慮地球的大小和形狀。在這些情況下，我們可以把物體看作一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)，或者說(shuō)，可以用一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)來(lái)代替整個(gè)物體，這樣的點(diǎn)稱為質(zhì)點(diǎn)。一個(gè)物體能不能看做質(zhì)點(diǎn)，要看問(wèn)題的具體情況而定。在上述火車(chē)的例子中，可以把火車(chē)看做質(zhì)點(diǎn)；但是如果研究列車(chē)通過(guò)某一標(biāo)志所用的時(shí)間，就必須考慮列車(chē)的長(zhǎng)度，而不能把列車(chē)看做質(zhì)點(diǎn)。研究地球公轉(zhuǎn)時(shí)，可以把地球看做質(zhì)點(diǎn)；而在研究地球自轉(zhuǎn)時(shí)，我們卻不能忽略地球的大小和形狀，當(dāng)然就不能把地球當(dāng)做質(zhì)點(diǎn)了。三、位移研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常要知道物體經(jīng)過(guò)的路程，路程是物體運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度。例如，計(jì)算從北京運(yùn)往上海貨物的運(yùn)費(fèi)時(shí)，就要知道火車(chē)或汽車(chē)從北京到上海運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度。但有時(shí)，研究物體的運(yùn)動(dòng)更關(guān)心運(yùn)動(dòng)物體到達(dá)的位置與初位置間的直線距離。例如，在測(cè)量運(yùn)動(dòng)員的跳遠(yuǎn)成績(jī)時(shí)，不會(huì)測(cè)量他跳的弧線的運(yùn)動(dòng)路程，而測(cè)量起跳點(diǎn)到落地點(diǎn)的直線距離。再如，研究飛機(jī)的航線時(shí)，一般關(guān)心它的到達(dá)位置與起飛點(diǎn)的距離，還有飛行方向。因?yàn)槿绻恢里w行方向，只知道飛行距離，同樣不能確定飛機(jī)的到達(dá)位置。因此，物理學(xué)中引入了一個(gè)新的概念，來(lái)表示物體的運(yùn)動(dòng)，即從物體的初位置指向末位置的有向線段，叫做物體的位移。位移既有大小，也有方向，故為矢量。在國(guó)際單位制中，位移的單位是米，符號(hào)是m。如果運(yùn)動(dòng)員起跳位置在A點(diǎn)，末位置在B點(diǎn)，由A點(diǎn)指向B點(diǎn)的有向線段AB，就是他跳遠(yuǎn)的位移，如圖1-1所示。如果跳遠(yuǎn)成績(jī)?yōu)?m，以1cm長(zhǎng)的線段表示1m的長(zhǎng)度，跳遠(yuǎn)的位移可以用圖1-2中的有向線段表示。線段的長(zhǎng)度代表位移的大小，箭頭的方向代表位移的方向。

圖1-1跳遠(yuǎn)示意圖

圖1-2AB兩點(diǎn)間位移四、速度圖1-3中的故事大家都知道，兔子比烏龜跑得快，但是在賽跑中兔子卻輸了。到底它們誰(shuí)運(yùn)動(dòng)得快呢？要說(shuō)清楚這個(gè)問(wèn)題，必須研究描述運(yùn)動(dòng)快慢的方法。圖1-3龜兔賽跑大家都已經(jīng)知道，物理學(xué)中用速度表示運(yùn)動(dòng)的快慢。物體的位移與發(fā)生這一位移所用時(shí)間的比值，稱為物體運(yùn)動(dòng)的速度，即（1）（1）式中v表示質(zhì)點(diǎn)的速度，s表示質(zhì)點(diǎn)的位移，t表示發(fā)生這個(gè)位移所用的時(shí)間。在國(guó)際單位制中，速度的單位是米每秒，符號(hào)是m/s。常用的單位還有km/h（千米每時(shí)）、cm/s（厘米每秒）等。速度不但有大小，而且有方向，也是矢量。速度的大小叫速率。實(shí)際上，物體的運(yùn)動(dòng)速度往往是變化的。例如，火車(chē)出站時(shí)運(yùn)動(dòng)越來(lái)越快，進(jìn)站時(shí)運(yùn)動(dòng)越來(lái)越慢，最后停下來(lái)。這種運(yùn)動(dòng)叫做變速運(yùn)動(dòng)。對(duì)于變速運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)。（1）式所表示的就是物體的平均速度。平均速度并不能表示物體在某一時(shí)刻或某一位置的運(yùn)動(dòng)快慢，所以，這里還有一個(gè)概念叫做瞬時(shí)速度，用來(lái)描述變速運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)物體經(jīng)過(guò)某一時(shí)刻的速度，叫做這一時(shí)刻（或這一位置）的瞬時(shí)速度。在測(cè)定平均速度時(shí)，如果所取的位移或時(shí)間非常短（位移足夠短時(shí)可以看做是一個(gè)點(diǎn)），那么，這樣測(cè)出的速度就可以看做是物體通過(guò)這個(gè)位置時(shí)的瞬時(shí)速度，即汽車(chē)上用速度計(jì)來(lái)顯示瞬時(shí)速度。如圖1-4所示，速度計(jì)的指針?biāo)甘镜臄?shù)值就是這一時(shí)刻汽車(chē)的瞬時(shí)速度。汽車(chē)的速度改變時(shí)，速度計(jì)指示的數(shù)值也會(huì)改變。（2）圖1-4

汽車(chē)速度計(jì)為了保證交通安全，公路上都設(shè)置限速標(biāo)志來(lái)提醒司機(jī)降低汽車(chē)的瞬時(shí)速度。圖l-5所示的標(biāo)志牌表示汽車(chē)的瞬時(shí)速度不得超過(guò)80km/h。交通警察可以利用雷達(dá)測(cè)速器來(lái)測(cè)量汽車(chē)的速度，以監(jiān)視來(lái)往的汽車(chē)是否超速行駛。圖1-5限速標(biāo)志有了平均速度和瞬時(shí)速度的概念后，就可以說(shuō)清楚龜兔賽跑故事中到底誰(shuí)運(yùn)動(dòng)得快的問(wèn)題了。原來(lái)，兔子的瞬時(shí)速度大，而烏龜在競(jìng)賽全程中的平均速度大，所以最后還是烏龜贏了。五、加速度做變速運(yùn)動(dòng)的物體，速度變化的快慢不盡相同。例如，一列火車(chē)從車(chē)站開(kāi)出，經(jīng)過(guò)幾分鐘，速度可以從零增大到幾米每秒；而射擊時(shí)，子彈在槍膛中的速度變化卻快得多，在幾千分之一秒內(nèi)就能從零增大到幾百米每秒。正如為了描述位移變化的快慢引入速度的概念那樣，為了描述速度變化的快慢，這里引入了加速度的概念。加速度是表示速度變化快慢的物理量，它等于速度的變化量與發(fā)生這一變化所用時(shí)間的比值。加速度通常用字母a來(lái)表示。如果物體在時(shí)間t內(nèi)速度由初速度v0變?yōu)槟┧俣葀t，則物體在這段時(shí)間內(nèi)的加速度a可以表示為

（3）加速度的單位是由速度的單位和時(shí)間的單位決定的。在國(guó)際單位制中，速度的單位是m/s，時(shí)間的單位是s，則加速度的單位就是m/s2，讀作米每二次方秒。由公式（3）可以看出，加速度在數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)速度的變化。例如，世界著名短跑運(yùn)動(dòng)員起跑時(shí)的加速度可達(dá)5.6m/s2，這表示運(yùn)動(dòng)員起跑時(shí)每秒內(nèi)速度要增加5.6m/s。加速度不僅有大小，也有方向，它的方向就是速度變化的方向，因此，加速度也是矢量。在變速直線運(yùn)動(dòng)中，通常取初速度的方向?yàn)檎较?。如果物體的末速度vt大于初速度v0，即

，則加速度是正值，表示加速度的方向與速度方向相同，物體的運(yùn)動(dòng)越來(lái)越快；如果物體的末速度vt小于初速度v0，即

，則加速度是負(fù)值，表示加速度的方向與速度方向相反，物體的運(yùn)動(dòng)越來(lái)越慢；做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，它的速度大小和方向保持不變，因此加速度為零。六、勻變速直線運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)情況往往非常復(fù)雜，通常速度的變化并不是均勻的，因此，加速度也是變化的。意大利物理學(xué)家伽利略研究后認(rèn)為，在相等的時(shí)間里速度變化相等的直線運(yùn)動(dòng)，是最簡(jiǎn)單的變速運(yùn)動(dòng)，叫做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。其中運(yùn)動(dòng)越來(lái)越快的（通常加速度為正值）稱為勻加速直線運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)越來(lái)越慢的（通常加速度為負(fù)值）稱為勻減速直線運(yùn)動(dòng)。例1

百米運(yùn)動(dòng)員在起跑時(shí)經(jīng)過(guò)0.5s后，速度達(dá)到8m/s，假定這時(shí)他做的是勻加速運(yùn)動(dòng)，他起跑的加速度是多大？他以10m/s的速度沖到終點(diǎn)后，又向前跑了2s才停下來(lái)，假定他這時(shí)做的是勻減速運(yùn)動(dòng)，他的加速度又是多大？解

取運(yùn)動(dòng)員向前跑的方向（即速度的方向）為正方向，起跑時(shí)的加速度是正值，到達(dá)終點(diǎn)后減速時(shí)的加速度是負(fù)值。由于起跑過(guò)程的初速度

，末速度

，時(shí)間

，所以這時(shí)的加速度為在到達(dá)終點(diǎn)后繼續(xù)向前跑的減速過(guò)程中，初速度

，末速度

，所用的時(shí)間

，所以減速過(guò)程的加速度為加速度為負(fù)值，表示加速度的方向與初速度的方向相反?！揪毩?xí)與思考】1、火車(chē)運(yùn)行時(shí)，乘客看到車(chē)窗外路基旁的樹(shù)木是向后運(yùn)動(dòng)的。為什么？2、在無(wú)云的夜晚，看到月亮好像停在天空不動(dòng)；而在有浮云的夜晚，卻感到月亮在移動(dòng)，為什么會(huì)有兩種不同的感覺(jué)？3、用位移比用路程描述物體的運(yùn)動(dòng)有什么優(yōu)點(diǎn)？一艘貨輪從上海港起航，如果知道它經(jīng)過(guò)的路程是1000km，能不能確定它到達(dá)的地點(diǎn)？如果我們知道它的位移呢？4、運(yùn)動(dòng)員繞400米跑道跑了一圈，他的路程是多少？位移是多少？5、加速度為零的運(yùn)動(dòng)是什么運(yùn)動(dòng)？6、三個(gè)同學(xué)討論問(wèn)題。甲同學(xué)說(shuō)：物體的加速度大，說(shuō)明物體的速度一定很大；乙同學(xué)說(shuō)物體的加速度大，說(shuō)明物體的速度變化一定很大；丙同學(xué)說(shuō)物體的加速度大，說(shuō)明物體的速度一定在很快地變化。哪個(gè)同學(xué)說(shuō)得對(duì)？哪個(gè)同學(xué)說(shuō)得不對(duì)？為什么？7、下列情況下的物體，哪些可以看作質(zhì)點(diǎn)（

）。A．研究在水平推力作用下沿水平地面運(yùn)動(dòng)的木箱B．研究從北京開(kāi)往上海的一列火車(chē)C．研究一列火車(chē)通過(guò)南京長(zhǎng)江大橋所用的時(shí)間時(shí)，這列通過(guò)大橋的火車(chē)D．研究繞地球飛行的航天飛機(jī)8、下面關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的正確說(shuō)法有（）。

A．研究和觀察日食時(shí)可把太陽(yáng)看作質(zhì)點(diǎn)

B．研究地球公轉(zhuǎn)時(shí)可把地球看作質(zhì)點(diǎn)

C．研究地球自轉(zhuǎn)時(shí)可把地球看作質(zhì)點(diǎn)

D．原子核很小，可把原子核看作質(zhì)點(diǎn)9、下列說(shuō)法中正確的有（

）。A．有加速度的物體其速度一定增加B．沒(méi)有加速度的物體，其速度就一定不變C．物體的速度有變化，則一定有加速度D．加速度為零，則它的速度也一定為零10、關(guān)于速度和加速度的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是（

）。A．速度變化越大，加速度就一定越大B．速度為零，加速度就一定為零C．速度很小，加速度可能很大D．速度很大，加速度可能是零11、某同學(xué)跑100m用了12.6s，跑1000m用了3min22s，他跑100m和跑1000m的平均速度各是多大？12、判斷下面所給數(shù)值是指平均速度還是瞬時(shí)速度：①炮彈以850m/s的速度從炮口射出，它在空中以720m/s的速度飛行，最后以630m/s的速度擊中目標(biāo)。②某列車(chē)從北京到天津的速度是56km/h，經(jīng)過(guò)某鐵路橋時(shí)的速度是36km/h。13、用飛機(jī)進(jìn)行航空測(cè)量，如圖1-6所示，飛機(jī)離地面高度保持為500m，巡航速度為400km/h，飛機(jī)上測(cè)量?jī)x器可在120°的視角范圍內(nèi)測(cè)量，試計(jì)算飛機(jī)每小時(shí)測(cè)量的覆蓋面積是多大？圖1-6飛機(jī)巡航示意圖14、如果兔子以600m/min的速度奔跑，而烏龜以6m/min的速度爬行。試分別討論對(duì)于400m和1500m的賽程，兔子在途中最多可以睡多長(zhǎng)時(shí)間，還能保證賽跑的勝利？15、一小車(chē)正以6m/s的速度在水平地面上運(yùn)動(dòng)，如果小車(chē)得到2m/s2的加速度而做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車(chē)的速度增大到10m/s時(shí)，經(jīng)歷的時(shí)間是多少？再經(jīng)過(guò)5s，小車(chē)的速度增加到多大？16、汽車(chē)上坡前的速度是20km/h，上坡2s后，速度變?yōu)?0km/h，假定汽車(chē)在做勻變速運(yùn)動(dòng)，它的加速度是多大？第二節(jié)

勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律一、速度的變化規(guī)律勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度變化是均勻的，每經(jīng)過(guò)相等的時(shí)間，速度的增加（或減少）量都相等。因此很容易找出速度變化與時(shí)間的關(guān)系。假定一列火車(chē)以10m/s的速度行駛，然后以0.2m/s的加速度做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。也就是說(shuō)，這以后，每經(jīng)過(guò)1s，它的速度就增加0.2m/s，所以這列火車(chē)在第一秒末、第二秒末、第三秒末……的速度分別是：第一秒末：

，第二秒末：

，第三秒末：

，……用a表示加速度，用v0表示初速度，用vt表示t時(shí)刻的速度，上面的關(guān)系可以寫(xiě)成

（4）（4）式就是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式，它表明了勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度

隨時(shí)間變化的規(guī)律。其實(shí)，這個(gè)公式也可由加速度公式

變形后得到。如果已知物體的初速度v0和加速度a，利用（4）式可以算出物體在任意時(shí)刻t的瞬時(shí)速度。如果勻變速直線運(yùn)動(dòng)是從靜止開(kāi)始的，即

，速度公式（4）就簡(jiǎn)化成例2一輛汽車(chē)在平直公路上以25m/s的速度勻速行駛，到十字路口時(shí)開(kāi)始減速，加速度是

，從減速開(kāi)始經(jīng)過(guò)4.2s后，汽車(chē)的速度是多大？解從題意知道，已知v0、a和t，可以從公式

求出

。但是必須注意汽車(chē)是做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a為負(fù)值。把

、

、

代入公式（1），得

減速4.2s后，汽車(chē)的速度是12.4m/s。二、位移的變化規(guī)律我們知道，勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間成正比，那么，勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間又有什么關(guān)系呢？物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的位移s，等于它的平均速度

與時(shí)間t的乘積，即

（5）另一方面，由于勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度是均勻變化的，所以它在時(shí)間t內(nèi)的平均速度

等于初速度v0和末速度vt之和的一半，即

（6）將勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式（4）代入（6）式，得把這個(gè)結(jié)果代入（5）式，得

（7）這就是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式，它表明了勻變速直線運(yùn)動(dòng)中位移隨時(shí)間變化的規(guī)律。如果物體從靜止開(kāi)始做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，由于初速度

，公式簡(jiǎn)化為這表明，在初速度為0的情況下，做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，其位移與時(shí)間的二次方成正比，即時(shí)間增大到2倍時(shí)，位移將增大到4倍。勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式和位移公式是兩個(gè)基本公式，研究許多運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象時(shí)都要用到它們。從速度公式中可以得出

，代入位移公式，可以消去時(shí)間

，化簡(jiǎn)后得

（8）在不涉及運(yùn)動(dòng)時(shí)間時(shí)，應(yīng)用這個(gè)公式解決問(wèn)題更加方便。例3以12m/s的速度行駛的汽車(chē)，剎車(chē)時(shí)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，加速度是

，請(qǐng)問(wèn)開(kāi)始剎車(chē)后汽車(chē)還會(huì)前進(jìn)多遠(yuǎn)？解

先求開(kāi)始剎車(chē)后的運(yùn)動(dòng)時(shí)間由可知由題意，

，

，

將已知數(shù)值代入，得剎車(chē)后的位移為代入數(shù)值，得汽車(chē)剎車(chē)后還要前進(jìn)12m。代入數(shù)值，得汽車(chē)剎車(chē)后還要前進(jìn)12m。有興趣的同學(xué)也可以直接應(yīng)用位移與速度的關(guān)系式（8）來(lái)求解，其結(jié)果相同。運(yùn)動(dòng)物體做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，使速度減小到零是需要一定時(shí)間的，因此，汽車(chē)剎車(chē)后還要前進(jìn)一段距離才能停下來(lái)，汽車(chē)司機(jī)懂得這個(gè)道理，可以避免發(fā)生交通事故。汽車(chē)剎車(chē)后的前進(jìn)距離與初速度、加速度的大小有關(guān)。初速度越大，停下來(lái)所需要的時(shí)間越長(zhǎng)，前進(jìn)的距離也越長(zhǎng)，因此，為了交通安全，需要限制行駛速度。如果汽車(chē)的剎車(chē)性能差，剎車(chē)時(shí)加速度?。ń^對(duì)值?。?，剎車(chē)后的前進(jìn)距離也會(huì)較長(zhǎng)。三、自由落體運(yùn)動(dòng)物體自由下落的運(yùn)動(dòng)是一種常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)。例如，掛在線上的重物，如果把線剪斷，它會(huì)在重力的作用下沿著豎直方向下落；從手中釋放的石塊，在重力的作用下也沿著豎直方向下落。如果空氣阻力可以忽略，我們把物體只在重力作用下從靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)，叫做自由落體運(yùn)動(dòng)。17世紀(jì)初，伽利略做出推斷，認(rèn)為自由落體運(yùn)動(dòng)是一種勻加速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)時(shí)，他無(wú)法用實(shí)驗(yàn)直接證實(shí)這個(gè)結(jié)論。今天的實(shí)驗(yàn)技術(shù)已經(jīng)完全可以做到了，圖l-7是小球自由下落時(shí)的頻閃照片，照片上相鄰的像是相隔同樣的時(shí)間拍攝的。從照片上可以看出，在相等的時(shí)間間隔里，小球下落的位移越來(lái)越大，可見(jiàn)小球運(yùn)動(dòng)越來(lái)越快，在做加速運(yùn)動(dòng)。精確地測(cè)量可以證明，自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。圖1-7小球自由下落時(shí)頻閃照片自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度叫做自由落體加速度或重力加速度，通常用g來(lái)表示。重力加速度g的方向總是豎直向下的，它的大小可以用實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)測(cè)定，其值如表1-1所示。）

表1-1重力加速度值g/m?s-2（標(biāo)準(zhǔn)值

）精密的測(cè)量發(fā)現(xiàn)，在地球上不同的地方，g的大小是不一樣的。通常的計(jì)算中，g可以取9.8m/s2，在粗略的計(jì)算中，g可以取10m/s2。由于自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，所以勻變速運(yùn)動(dòng)的基本公式以及它們的推論都適用于自由落體運(yùn)動(dòng)，只要將這些公式中的v0取0，并且用g來(lái)代替加速度a就可以了。練習(xí)與思考1、汽車(chē)在平直公路上以10m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)前面有情況而剎車(chē)，獲得的加速度大小是2m/s2，則：①汽車(chē)經(jīng)過(guò)3s時(shí)的速度大小為

m/s；②經(jīng)過(guò)5s時(shí)的速度大小是

m/s；③經(jīng)過(guò)10s時(shí)的速度大小是

m/s。2、質(zhì)點(diǎn)在直線A、B、C上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，如圖1-9所示，若在A點(diǎn)時(shí)的速度是5m/s，經(jīng)3s到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度是14m/s，若再經(jīng)過(guò)4s到達(dá)C點(diǎn)，則它到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度是

m/s。圖1-9質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)示意圖3、汽車(chē)以12m/s的速度行駛，剎車(chē)后減速行駛的加速度大小為1m/s2，則需要經(jīng)

s汽車(chē)才能停止，從剎車(chē)到停止這段時(shí)間內(nèi)的平均速度是

m/s，通過(guò)的位移是

m。4、物體從靜止開(kāi)始勻加速運(yùn)動(dòng)，測(cè)得第n秒內(nèi)的位移為s，則物體的加速度為（

）。A．n2/2s B．2s/n2

C．

D．

5、從某高處釋放一粒小石子，經(jīng)過(guò)1s從同一地點(diǎn)再釋放另一粒小石子，則在它們落地之前，兩粒石子間的距離將（

）。A．保持不變

B．不斷增大C．不斷減小D．有時(shí)增大，有時(shí)減小6、甲物體的重量比乙物體大5倍，甲從H高處自由落下，乙從2H高處與甲物體同時(shí)自由落下，在它們落地之前，下列說(shuō)法中正確的是（

）。A．兩物體下落的過(guò)程中，在同一時(shí)刻甲的速度比乙的速度大B．下落1s末，它們的速度相同C．各自下落1m時(shí)，它們的速度相同D．下落過(guò)程中甲的加速度比乙的加速度大7、一輛機(jī)車(chē)原來(lái)的速度是36km/h，在一段下坡路上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度是0.2m/s2，行駛到下坡路末端時(shí)速度增加到54km/h，求機(jī)車(chē)通過(guò)這段坡路所用的時(shí)間。8、從車(chē)站開(kāi)出的列車(chē)，以0.05m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，需要多少時(shí)間列車(chē)的速度才能增加到28.8km/h？在這段時(shí)間里列車(chē)前進(jìn)了多大距離？9、小球在斜面上由靜止開(kāi)始滾下，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度是1cm/s2。它在第1秒末、第2秒末、第3秒末的速度各是多大？這些速度之比等于什么？它在1秒內(nèi)、2秒內(nèi)、3秒內(nèi)的位移各是多大？這些位移之比等于什么？它在第1秒內(nèi)、第2秒內(nèi)、第3秒內(nèi)的位移等于多大？這些位移之比等于什么？這些位移之差有什么關(guān)系？10、站在五樓的窗口，用一個(gè)石塊和一只秒表，怎樣測(cè)出窗口距地面的高度？寫(xiě)出做法和計(jì)算式。在這次測(cè)量中你忽略了哪些對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響的因素？如果把石塊換成空易拉罐，如何處理才能較好地完成這次測(cè)量？第三節(jié)

力一、力我們?cè)诔踔幸呀?jīng)學(xué)過(guò)，力是物體之間的相互作用。用手提水桶，手對(duì)水桶施加了力，同時(shí)我們感到水桶向下拉手，即水桶對(duì)手也施加了力。用手壓彈簧，手對(duì)彈簧施加了力，同時(shí)彈簧對(duì)手也施加了力。機(jī)車(chē)牽引列車(chē)前進(jìn)，機(jī)車(chē)對(duì)列車(chē)施加了力，同時(shí)列車(chē)對(duì)機(jī)車(chē)也施加了力。當(dāng)一個(gè)物體受到力的作用時(shí)，一定有另一個(gè)物體對(duì)它施加這種作用，可見(jiàn)，力是物體對(duì)物體的作用。施加力作用的物體，叫做施力物體；受到力作用的物體，叫做受力物體。只要有力發(fā)生，就一定有受力物體和施力物體。有時(shí)為了方便，只說(shuō)物體受到了力，而沒(méi)有指明施力物體，但施力物體一定是存在的。在國(guó)際單位制中，力的單位是牛頓，簡(jiǎn)稱牛，符號(hào)是N。力不僅有大小，而且有方向，為矢量。力的大小可以用彈簧秤測(cè)量出來(lái)，力的方向可以從它產(chǎn)生的作用來(lái)判斷，例如，手提水桶的力向上，機(jī)車(chē)牽引列車(chē)的力向前。研究力的問(wèn)題時(shí)，力的大小和方向可以用一根帶箭頭的線段來(lái)表示。線段的長(zhǎng)短按照一定的比例來(lái)畫(huà)，表示力的大小，箭頭的指向表示力的方向，箭尾或箭頭畫(huà)在力的作用點(diǎn)上。這種表示力的方法，叫做力的圖示。圖1-10表示作用在汽車(chē)拖車(chē)上的力，方向水平向右，大小是2000N。有時(shí)只需要畫(huà)出力的示意圖，即只在圖中畫(huà)出力的方向，表示物體在這個(gè)方向上受到了力。（a）

（b）

圖1-10力的表示方法力的種類比較多，下面重點(diǎn)介紹重力、彈力和摩擦力。二、重力地球上的一切物體都受到地球的吸引，這種由于地球吸引而使物體受到的力叫做重力。物體所受重力G的方向總是豎直向下的，大小與物體的質(zhì)量

成正比，即圖1-11測(cè)量物體所受重力式中的g是重力加速度，就是前面講到的自由落體加速度。這個(gè)關(guān)系式表示，質(zhì)量為1kg的物體受到的重力是9.8N。同一物體在地球上不同位置所受的重力并不相同，一般來(lái)說(shuō)，在地球兩極受到的重力大，在赤道受到的重力?。黄皆透呱较啾?，在平原上受到的重力大，在高山上受到的重力小。物體靜止時(shí)對(duì)豎直懸掛它的繩子的拉力或?qū)λ街С治锏膲毫Φ扔谖矬w受到的重力，因此重力可以用彈簧秤測(cè)量，如圖l-11所示。重力的作用可以看做是集中在一點(diǎn)的，這一點(diǎn)叫做物體的重心。質(zhì)量分布均勻的物體，如果其形狀規(guī)則，重心就在它的幾何中心上。例如，均勻球體的重心在球心，均勻圓環(huán)的重心在環(huán)心，均勻直棒的重心在中點(diǎn)。圖1-12表示出了幾種物體的重心位置。（a）

（b）

（c）

圖1-12物體重心位置形狀不規(guī)則的薄板狀物體，其重心位置可以用懸掛法測(cè)定。如圖1-13所示，先找一根細(xì)繩，在物體上找一點(diǎn)，用繩懸掛，待物體靜止后，通過(guò)懸掛點(diǎn)連一條豎直線AB；接下來(lái)，在該豎直線外再找一點(diǎn)懸掛，形成另一條豎直線DE，兩條豎直線的交點(diǎn)C就是不規(guī)則物體的重心。圖1-13懸掛法測(cè)重心三、彈力物體在力的作用下會(huì)改變形狀，如圖1-14所示，竹竿受力會(huì)變彎，彈簧受力會(huì)伸長(zhǎng)或縮短。物體形狀的改變叫做形變，在一定限度內(nèi)發(fā)生形變的物體，當(dāng)外力消失后，仍能恢復(fù)原來(lái)的形狀，這種能恢復(fù)原狀的形變，叫做彈性形變，這個(gè)限度叫做彈性限度。超過(guò)了彈性限度，發(fā)生形變的物體就不能恢復(fù)原狀。圖1-14物體發(fā)生彈性形變用手拉彈簧，使彈簧伸長(zhǎng)，手會(huì)感到彈簧對(duì)手有拉力；用手壓彈簧，使彈簧縮短，手會(huì)感到彈簧對(duì)手有壓力。發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復(fù)原狀而對(duì)阻礙它的物體產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力。任何物體發(fā)生彈性形變時(shí)都要產(chǎn)生彈力，不過(guò)有些物體的形變通常很小，不容易被察覺(jué)。如圖1-15所示，用網(wǎng)球拍擊球時(shí)，拍網(wǎng)發(fā)生彈性形變，對(duì)網(wǎng)球產(chǎn)生彈力；同時(shí)，球也發(fā)生形變，對(duì)拍網(wǎng)也產(chǎn)生彈力。圖1-15網(wǎng)球與網(wǎng)球拍的相互作用如圖1-16所示，放在桌面上的書(shū)，使桌面發(fā)生微小形變，發(fā)生形變的桌面對(duì)書(shū)產(chǎn)生向上的彈力，也就是桌面對(duì)書(shū)的支持力FN?？梢?jiàn)，彈力發(fā)生在互相接觸并發(fā)生了彈性形變的物體之間。圖1-16書(shū)與桌面的相互作用彈力的方向總是與物體間的接觸面垂直。彈力的大小與物體的材料和形變大小有關(guān)。在彈性限度內(nèi)，形變?cè)酱?，彈力也越大。例如，射箭時(shí)，弓拉得越滿，箭就射得越遠(yuǎn)。實(shí)驗(yàn)表明，在彈性限度內(nèi)，彈力的大小與物體的形變大小成正比。這個(gè)規(guī)律是英國(guó)物理學(xué)家胡克（1635—1703年）在1660年發(fā)現(xiàn)的，稱為胡克定律。超過(guò)了彈性限度，彈力就不再與物體的形變大小成正比，而且物體也不再能恢復(fù)原狀。彈簧秤就是根據(jù)胡克定律制成的，每個(gè)彈簧秤都有一定的秤量范圍，不能用來(lái)秤量過(guò)重的物體，這就是為了防止超過(guò)它的彈性限度。四、摩擦力摩擦是常見(jiàn)的現(xiàn)象。摩擦力也是在兩個(gè)互相接觸的物體之間產(chǎn)生的。例如，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車(chē)，在馬路上行駛一段距離后總會(huì)停下來(lái)，原因之一就是汽車(chē)輪胎和馬路之間有摩擦力。當(dāng)一個(gè)物體在另一物體表面滑動(dòng)的時(shí)候，要受到另一個(gè)物體阻礙它滑動(dòng)的力，這種力叫做滑動(dòng)摩擦力。我們?cè)诔踔袑W(xué)過(guò)，滑動(dòng)摩擦力的大小與兩物體間的壓力有關(guān)。大量實(shí)驗(yàn)表明：兩個(gè)物體間滑動(dòng)摩擦力的大小與這兩個(gè)物體表面間壓力的大小成正比。如果用Ff表示滑動(dòng)摩擦力的大小，用FN表示壓力的大小，二者之間的關(guān)系可以用下面的公式來(lái)表示式中的

是比例常數(shù)，叫做動(dòng)摩擦因數(shù)，它的大小與相互接觸的材料有關(guān)，還與接觸面的光滑程度有關(guān)。在壓力相同的情況下，滑動(dòng)摩擦力的大小取決于材料間的動(dòng)摩擦因數(shù)的大小。表1-2幾種材料間的動(dòng)摩擦因數(shù)幾種材料間的動(dòng)摩擦因數(shù)如表1-2所示。物體所受滑動(dòng)摩擦力的方向總是與它滑動(dòng)的方向相反，圖l-17表示出了在地面上滑動(dòng)的木塊所受滑動(dòng)摩擦力的方向。圖1-17物體所受滑動(dòng)摩擦力與其滑動(dòng)方向相反在日常生活中，有時(shí)會(huì)遇到這種情況：用力推箱子，但箱子沒(méi)有被推動(dòng)，箱子和地面間雖然有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，但仍然保持靜止。下面我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M這種情況：如圖1-18所示，在桌面上放一個(gè)木塊，用彈簧秤去拉它，當(dāng)拉力比較小時(shí)，木塊和桌面間雖然有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，但仍靜止不動(dòng)。根據(jù)初中學(xué)過(guò)的二力平衡的條件可知，這時(shí)木塊一定還受到一個(gè)與拉力大小相等、方向相反的力，這個(gè)力就是桌面對(duì)木塊的摩擦力Ff，這種作用在有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)但仍保持相對(duì)靜止的物體上的摩擦力，叫做靜摩擦力。靜摩擦力的方向總是與物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相反。圖1-18靜摩擦實(shí)驗(yàn)逐漸增大對(duì)木塊的拉力F，如果木塊仍舊保持不動(dòng)，說(shuō)明靜摩擦力Ff仍然與拉力保持平衡。由此推知，靜摩擦力的大小隨著外力的增大而增大，隨著外力的減小而減小。當(dāng)拉力大到一定值時(shí)，靜摩擦力不再隨著增大，木塊開(kāi)始滑動(dòng)，這表明靜摩擦力不能無(wú)限制地增大，而有一個(gè)最大值。達(dá)到最大值的靜摩擦力，叫做最大靜摩擦力。摩擦力的作用隨處可見(jiàn)。例如，車(chē)輛利用輪胎與地面的摩擦達(dá)到減速目的，這就利用了摩擦力對(duì)物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用。又如，手能拿住瓶子不滑落、織成布的紗線不散開(kāi)，靠的是靜摩擦力的作用。在糧庫(kù)、碼頭安裝的皮帶運(yùn)輸機(jī)上，也是靠貨物和傳送皮帶間的靜摩擦力來(lái)工作的，如圖1-19所示。圖1-19通過(guò)皮帶傳送貨物注意觀察一下，在日常生產(chǎn)和生活中，哪里的摩擦是有利的，哪里的摩擦是有害的；人們用什么方法來(lái)增大有利的摩擦，用什么方法減小有害摩擦。練習(xí)與思考1、怎樣用圖示法表示力？2、重力的大小和質(zhì)量有什么關(guān)系？3、彈簧的彈力和彈簧的伸長(zhǎng)有什么關(guān)系？4、滑動(dòng)摩擦力的大小和什么因素有關(guān)？滑動(dòng)摩擦力沿什么方向？5、力是

的相互作用，只有一個(gè)物體

有力的作用。6、人拉車(chē)，

是施力者，

是受力者；但是人也受到車(chē)的拉力，這時(shí)車(chē)是

，人是

。7、有下述力：A、重力B、壓力C、阻力D、電磁力E、支持力F、動(dòng)力

G、彈力H、摩擦力。①其中以效果命名的有

；（填符號(hào)）②其中以性質(zhì)命名的有

；（填符號(hào)）8、由于地球的

而使物體

叫做重力；重力的方向是

。9、一個(gè)質(zhì)量是3kg的物體，它的重量是

，施力物體是

。10、用繩提一物體，繩對(duì)物體的拉力的方向是

的；對(duì)人的手，拉力的方向是

的。11、某同學(xué)用彈簧秤稱得一木塊重5N，把木塊放在水平桌面上，彈簧秤水平地向右拉木塊。①當(dāng)彈簧秤讀數(shù)為1N時(shí)，木塊未被拉動(dòng)，這時(shí)木塊受到的是

摩擦力，大小是

，方向向

。②當(dāng)彈簧秤讀數(shù)為2.1N時(shí)，木塊剛好開(kāi)始移動(dòng)，這時(shí)木塊受到的是

摩擦力，大小是

，方向向

。③開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后，使木塊保持勻速直線運(yùn)動(dòng)，彈簧秤的讀數(shù)變?yōu)?N，此時(shí)木塊受到的是

摩擦力，大小是

，動(dòng)摩擦因數(shù)

。④若使彈簧秤在拉動(dòng)木塊運(yùn)動(dòng)中讀數(shù)變?yōu)?N時(shí)，木塊受到的摩擦力是

摩擦力，大小是

。⑤木塊離開(kāi)彈簧秤繼續(xù)滑動(dòng)，這時(shí)木塊受到的是

摩擦力，大小是

。12、對(duì)于被射出的箭，下列說(shuō)法正確的有（空氣阻力不能忽略）（

）A．箭受到?jīng)_力

B．箭受到空氣的阻力C．箭受到重力

D．箭不受任何作用力13、下列關(guān)于力的說(shuō)法正確的是（

）A．力是物體對(duì)物體的作用B．只有接觸的物體間才有力的作用C．在任何地方1kg物體受力均為9.8ND．力的大小可以用天平測(cè)量第四節(jié)

力的合成與分解一輛車(chē)可以由一個(gè)人來(lái)拉，也可以由兩個(gè)或幾個(gè)人共同拉，就是說(shuō)，作用在車(chē)上的力可以是一個(gè)，也可以是幾個(gè)。如果某一個(gè)力作用在車(chē)上時(shí)，車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況與幾個(gè)力作用時(shí)完全相同，我們就說(shuō)這一個(gè)力的作用效果與那幾個(gè)力的作用效果相同。如果一個(gè)力作用在物體上產(chǎn)生的效果與幾個(gè)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)力就叫做這一個(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。一、一條直線上力的合成當(dāng)兩個(gè)力沿一條直線作用時(shí)，求它們的合力比較簡(jiǎn)單。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以知：如果兩個(gè)力的方向相同，合力的大小等于兩個(gè)分力大小之和，合力的方向與兩個(gè)分力方向相同，如圖1-20（a）圖所示；如果兩個(gè)力的方向相反，合力的大小等于兩個(gè)分力的大小之差，合力的方向與分力中數(shù)值較大的分力方向相同，如圖1-20（b）圖所示。（a）

（b）

圖1-20一條直線上力的合成二、互成角度的力的合成如果兩個(gè)力互成一定角度，怎樣確定它們合力的大小和方向呢？通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以證明，互成角度的兩個(gè)力的合力，能夠用平行四邊形法則得出：以表示這兩個(gè)力的有向線段為鄰邊作平行四邊形，經(jīng)過(guò)這兩條有向線段的交點(diǎn)的對(duì)角線就代表這兩個(gè)力的合力，如圖1-21所示。圖1-21互成角度的力的合成平行四邊形法則不僅是力的合成法則，也是一切有向量的合成法則，對(duì)位移、速度等都適用。三、力的分解在知道合力且知道分力方向的情況下，根據(jù)平行四邊形法則，可以求出分力的大小。許多情況下分力的方向是可以判定的，下面我們來(lái)看一個(gè)例子。如圖1-22（a）所示，兩條互成角度的繩子懸掛一個(gè)鐵塊，物體對(duì)繩子產(chǎn)生拉力F（F的大小等于物體受的重力G）。F作用的效果是使兩根繩子被拉長(zhǎng)，由此知道，沿著兩繩伸長(zhǎng)的方向有兩個(gè)力FA和FB，這兩個(gè)力就是力F的兩個(gè)分力。根據(jù)平行四邊形法則，按比例作圖，就可以求出這兩個(gè)分力的大小，如圖1-22（b）圖所示。

（a）

（b）

圖1-22應(yīng)用平行四邊形法則判斷分力大小我們?cè)倏匆粋€(gè)例子，如圖1-23所示，將物體放在斜面上，這時(shí)作用在物體上的重力產(chǎn)生兩個(gè)作用：一個(gè)是物體壓迫斜面使它發(fā)生微小形變，另一個(gè)作用是使物體沿斜面方向向下滑動(dòng)?？梢?jiàn)，重力G的兩個(gè)分力一個(gè)垂直于斜面的方向，另一個(gè)平行于斜面的方向。因此，根據(jù)平行四邊形法則，按一定比例作圖，就可以求出兩個(gè)分力F1和F2。圖1-23斜面上應(yīng)用平行四邊形法則從圖1-23可以看出，當(dāng)斜面的傾角是θ

時(shí)，這兩個(gè)分力的大小為

當(dāng)傾角θ增大時(shí)，物體對(duì)斜面的壓力F1減小，物體沿斜面下滑的力F2增大。四、物體的受力分析物體之所以產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)槲矬w受到力的作用。那么如何分析物體的受力情況呢？下面我們總結(jié)了四點(diǎn)：1．根據(jù)題意選取研究對(duì)象。選取研究對(duì)象的原則是使對(duì)問(wèn)題的研究盡量簡(jiǎn)便。研究對(duì)象可以是一個(gè)物體，也可以是由幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)。2．將研究對(duì)象從周?chē)矬w中隔離出來(lái)，只考慮周?chē)矬w對(duì)研究對(duì)象施加的力，而不考慮研究對(duì)象對(duì)周?chē)矬w的反作用力。3．為防止出現(xiàn)漏力的現(xiàn)象，要養(yǎng)成按順序分析物體受力情況的好習(xí)慣，一般先畫(huà)出重力；然后環(huán)繞物體一周，看對(duì)象與周?chē)矬w有幾個(gè)接觸點(diǎn)（面），若有擠壓，則畫(huà)出彈力；若有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，則畫(huà)出滑動(dòng)摩擦力或靜摩擦力；最后再分析其他場(chǎng)力（電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力等）。4．每分析一個(gè)力，都要考慮它的施力物體是誰(shuí)，沒(méi)有施力物體的力是不存在的，避免出現(xiàn)多力的現(xiàn)象。例如，一個(gè)物體在力F的作用下沿水平地面運(yùn)動(dòng)，如圖1-24所示，經(jīng)過(guò)受力分析得出：物體受到重力mg的作用；與地面接觸，有相互擠壓，地面對(duì)它有支持力FN；又因?yàn)槲矬w對(duì)地面有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，地面對(duì)它有滑動(dòng)摩擦力Ff。圖1-24受力分析1又如，在斜面上靜止的物體，如圖1-25所示，經(jīng)受力分析得出：物體受到豎直向下的重力mg作用；斜面對(duì)它有垂直于斜面向上的支持力FN的作用；斜面對(duì)它有沿斜面向上的靜摩擦力Ff的作用。圖1-25受力分析2練習(xí)與思考1、兩個(gè)力合力的最大值是10N，最小值是2N，這兩個(gè)力的大小是

和

。2、將一個(gè)力F分解成相等的兩個(gè)分力，則這兩個(gè)分力的大小可在

和

的范圍內(nèi)變化，

越大時(shí)，兩分力越大。3、大小為5N和7N的兩個(gè)力，其合力可能是（

）。A．3NB．13NC．2.5ND．10N4、有三個(gè)共點(diǎn)力，大小分別為14N、10N、5N，其合力的最小值為（

）。A．0NB．3C．5ND．1N5、彈簧秤兩端各拴一繩，用大小都為F、方向相反的兩個(gè)力分別拉住兩繩，則彈簧秤的讀數(shù)F1與彈簧秤所受合力F2分別為（

）。A．

B．

C．

D．

6、下面的說(shuō)法正確的是（

）。A．合力一定比分力大B．合力一定比分力小C．合力可以比分力大，也可以比分力小7、兩個(gè)人共同提一桶水，要想省力，兩人拉力間的夾角應(yīng)該大些還是小些？為什么？你能用橡皮筋做個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)來(lái)證明你的結(jié)論嗎？8、一條船由兩部拖拉機(jī)拉著通過(guò)一段河道，如圖1-26所示，已知兩部拖拉機(jī)的拉力大小都為2000N，兩力夾角為60°，求這條船所受的總拉力。9、能不能用一個(gè)較小的力產(chǎn)生兩個(gè)較大的分力？怎樣做，試舉一個(gè)例子。圖1-26帆船受力示意圖第五節(jié)

牛頓第一定律前面我們學(xué)習(xí)了怎樣描述運(yùn)動(dòng)以及勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，但是沒(méi)有考慮物體為什么會(huì)產(chǎn)生多種多樣的運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)在我們開(kāi)始研究這個(gè)問(wèn)題。17世紀(jì)以前，人們普遍認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。用力推車(chē)，車(chē)子才前進(jìn)，停止用力，車(chē)子就要停下來(lái)。古希臘的哲學(xué)家亞里士多德（公元前384—前322）根據(jù)這類經(jīng)驗(yàn)得出結(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，物體就要靜止下來(lái)。在亞里士多德以后的兩千多年內(nèi)，動(dòng)力學(xué)一直沒(méi)有多大進(jìn)展，直到17世紀(jì)，意大利的著名物理學(xué)家伽利略才根據(jù)實(shí)驗(yàn)指出，在水平面上運(yùn)動(dòng)的物體之所以會(huì)停下來(lái)，是因?yàn)槭艿侥Σ磷枇Φ木壒省ＴO(shè)想沒(méi)有摩擦，一旦物體具有某一速度，物體將保持這個(gè)速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng)下去。牛頓在伽利略等人的基礎(chǔ)上，根據(jù)自己的研究，系統(tǒng)地總結(jié)了力學(xué)的知識(shí)，提出了三條運(yùn)動(dòng)定律，其中第一條定律是：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。這就是牛頓第一定律。物體保持原來(lái)的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫做慣性。牛頓第一定律又稱為慣性定律。汽車(chē)突然開(kāi)動(dòng)的時(shí)候，車(chē)?yán)锏某丝蜁?huì)向后傾倒。這是因?yàn)槠?chē)已經(jīng)開(kāi)始前進(jìn)，乘客的下半身隨車(chē)前進(jìn)，而上半身由于慣性還在保持靜止?fàn)顟B(tài)的緣故。同理，當(dāng)汽車(chē)突然停止的時(shí)候，車(chē)?yán)锏某丝蜁?huì)向前面傾倒。這是因?yàn)槠?chē)已經(jīng)停止，乘客的下半身隨車(chē)停止，而上半身由于慣性還要以原來(lái)的速度前進(jìn)的緣故。一切物體都具有慣性。任何靜止的物體，如果沒(méi)有外力作用，都不會(huì)自己運(yùn)動(dòng)起來(lái)；任何運(yùn)動(dòng)的物體，如果沒(méi)有外力作用，都不會(huì)自己停止下來(lái)，慣性是物體的固有屬性，物體的運(yùn)動(dòng)并不需要力來(lái)維持。物體的慣性對(duì)人們有時(shí)是有利的。例如，物體能夠拋向前方，靠的就是物體的慣性；駕駛摩托車(chē)能越過(guò)壕溝，也是利用了慣性。另一方面，慣性也會(huì)給人們帶來(lái)危害。例如，幼兒園里的小朋友在奔跑時(shí)，腳碰到障礙物停止了運(yùn)動(dòng)，上身由于慣性還繼續(xù)向前，于是就會(huì)向前跌倒。如果幼兒踩在果皮上向前滑去，上身由于慣性還保持在原來(lái)的位置，也會(huì)跌倒。練習(xí)與思考1、關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，有下列三種觀點(diǎn)：A．力是運(yùn)動(dòng)的原因 B．力不是運(yùn)動(dòng)的原因C．力是改變物體速度的原因亞里士多德所持的觀點(diǎn)是

，伽利略所持的觀點(diǎn)是

，牛頓所持的觀點(diǎn)是

。2、慣性是物體的固有屬性，慣性與物體所處的運(yùn)動(dòng)

無(wú)關(guān)，與

有關(guān)，質(zhì)量大則

大。3、如圖1-27所示，在水平公路上勻速行駛的小車(chē)頂上，用繩吊著一個(gè)小球，B點(diǎn)在小球的正下方。①若小車(chē)速度突然增大，小球?qū)⑵?/p>

；②若小車(chē)速度突然減小，小球?qū)⑵?/p>

；③若剪斷繩子，小球?qū)?huì)落至A、B、C中的

點(diǎn)。圖1-27小球慣性實(shí)驗(yàn)4、火車(chē)在平直軌道上勻速直線前進(jìn)，在密封的沒(méi)有空氣流動(dòng)的車(chē)廂內(nèi)點(diǎn)了一支香，則車(chē)?yán)锍丝涂吹剿俺龅臒煹倪\(yùn)動(dòng)情況應(yīng)是（

）A．一邊上升一邊向前飄

B．一邊上升一邊向后飄C．只是上升，不向任何一邊飄 D．無(wú)法確定5、用小棍敲打晾在繩子上的毛毯，會(huì)使毛毯上的灰塵掉下來(lái)。這是為什么？6、我國(guó)公安交通部門(mén)規(guī)定，在各種小型車(chē)輛前排乘坐的人必須系好安全帶。為什么要這樣規(guī)定？請(qǐng)從物理學(xué)的角度加以說(shuō)明。7、跳遠(yuǎn)時(shí)為什么要助跑？第六節(jié)

牛頓第二定律從牛頓第一定律我們知道，維持物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，并不需要力，改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)才需要力，或者說(shuō)，力是使物體產(chǎn)生加速度的原因。那么，物體產(chǎn)生的加速度與它受到的力有什么關(guān)系呢？此外，加速度的大小還與什么因素有關(guān)呢？從生活經(jīng)驗(yàn)我們知道，推小車(chē)時(shí)，如果用的力大，小車(chē)在短時(shí)間內(nèi)就能從靜止達(dá)到較大的速度，也就是產(chǎn)生較大的加速度；如果用的力小，產(chǎn)生的加速度就小。這表明，物體受到的力越大，物體的加速度也就越大。并且，靜止的小車(chē)受到哪個(gè)方向的力，它就向哪個(gè)方向加速運(yùn)動(dòng)，這說(shuō)明，加速度的方向與力的方向是相同的。如果用同樣的力推兩輛不同的車(chē)，一輛是空車(chē)，質(zhì)量??；另一輛裝滿了貨物，質(zhì)量大，我們知道，質(zhì)量小的車(chē)產(chǎn)生的加速度大，質(zhì)量大的車(chē)產(chǎn)生的加速度小?？梢?jiàn)，物體產(chǎn)生的加速度還與它的質(zhì)量有關(guān)系。下面，我們進(jìn)一步通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系。如圖1-28所示，將質(zhì)量為m的滑塊A放在氣墊導(dǎo)軌上，在滑塊上系一條細(xì)線，線的另一端跨過(guò)滑輪拴上質(zhì)量為

的砝碼，在導(dǎo)軌上放置兩個(gè)光電門(mén)，讓滑塊在砝碼的拉力F的作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。由于砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量，可以認(rèn)為拉力F就等于砝碼所受的重力。圖1-28加速度測(cè)量實(shí)驗(yàn)用光電計(jì)時(shí)器分別測(cè)出擋光條通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的擋光時(shí)間，再根據(jù)擋光條的寬度就可以算出通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)時(shí)的速度v1和v2；同時(shí)測(cè)出擋光條在兩個(gè)

光電門(mén)之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間

，再根據(jù)v1和v2就可以按公式

計(jì)算出滑塊在兩個(gè)光電門(mén)間運(yùn)動(dòng)的加速度。改變光電門(mén)的位置，重新測(cè)量?jī)纱?，用同樣的方法求出加速度a。這幾次實(shí)驗(yàn)測(cè)出的加速度大小是相等的，這說(shuō)明，在恒定外力作用下，物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。改變砝碼質(zhì)量，即改變對(duì)滑塊的拉力F，再做幾次實(shí)驗(yàn)，求出在不同拉力下物體的加速度。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出：外力增大到幾倍，加速度也增大到同樣的倍數(shù)。這表明，在質(zhì)量相同的情況下，物體的加速度與受到的外力成正比，即或

（9）保持所掛的砝碼不變，即保持拉力F不變，在滑塊上加放砝碼，以改變滑塊的質(zhì)量m。重做實(shí)驗(yàn)，求出不同質(zhì)量的物體在相同外力作用下的加速度。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，質(zhì)量與加速度的乘積是一個(gè)常量，即這表明，在外力不變的情況下．物體的加速度與它的質(zhì)量成反比，即或

（10）將（9）、（10）兩式結(jié)合起來(lái)，得到

，或

，這表示：

物體的加速度與所受的作用力成正比，與它的質(zhì)量成反比，這就是牛頓第二定律。前面的比例關(guān)系寫(xiě)成等式就是

（11）也可以寫(xiě)成

（12）式中k是比例常數(shù)，它的值取決于公式中各量所用的單位。在國(guó)際單位制中，質(zhì)量的單位是千克（kg），加速度的單位是米每二次方秒（m/s2）。根據(jù)上述公式可以規(guī)定力的單位：使質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度所需要的力，定義為力的單位，叫做牛頓，符號(hào)是N，即這樣，國(guó)際單位制中，牛頓第二定律公式中的比例系數(shù)=l，于是公式（12）可以簡(jiǎn)化成

（13）牛頓第二定律指明了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，當(dāng)物體所受合力不等于零時(shí)，它就

要在合力的方向上產(chǎn)生加速度，加速度的大小為

。對(duì)于質(zhì)量一定的物體，

當(dāng)力不變時(shí)，加速度不變，力發(fā)生變化時(shí)，加速度也立即變化。如果相同的力作用在質(zhì)量不同的物體上，根據(jù)牛頓第二定律可知，產(chǎn)生的加速度與物體的質(zhì)量成反比，即質(zhì)量大的物體產(chǎn)生的加速度小，質(zhì)量小的物體產(chǎn)生的加速度大。也就是說(shuō)，質(zhì)量大的物體不容易改變它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，它保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的慣性大?？梢?jiàn)，物體質(zhì)量的大小，能夠表示物體慣性的大小，或者說(shuō)，質(zhì)量是物體慣性大小的量度。從牛頓第二定律我們可以找出物體的質(zhì)量與它所受重力之間的關(guān)系。質(zhì)量為m的物體在重力G的作用下自由下落，產(chǎn)生的加速度就是自由落體加速度g。由于在地面上不太高的范圍內(nèi)，重力G的大小可以認(rèn)為是不變的，根據(jù)牛頓第二定律得這是我們?cè)缫咽煜さ年P(guān)系。例4一輛裝滿貨物的汽車(chē)，總質(zhì)量是6×103kg，牽引力大小不變?yōu)?.4×103N，從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，如果阻力可以忽略，20s后的速度是多大？解

由于汽車(chē)的牽引力不變，汽車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。根據(jù)牛頓第二定律，從汽車(chē)的牽引力和它的總質(zhì)量可以求出加速度。再根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式，就可以求出它在20s后的速度。由

得汽車(chē)的加速度于是汽車(chē)在20s末的速度汽車(chē)在20s后的速度是8m/s。例5

在公路上以80N的力推手推車(chē)，手推車(chē)勻速前進(jìn)；以120N的力推它時(shí)，手推車(chē)產(chǎn)生0.1m/s2的加速度，求手推車(chē)的質(zhì)量。解

以80N的力推手推車(chē)，手推車(chē)勻速前進(jìn)，這表明這時(shí)手推車(chē)的運(yùn)動(dòng)受到了阻力，阻力的大小是80N。以120N的力推它時(shí)，可以認(rèn)為手推車(chē)受到的阻力仍然是80N，于是合力就是120N和80N的差。知道了合力，根據(jù)牛頓第二定律，可以求出手推車(chē)的質(zhì)量為練習(xí)與思考1、物體的

是描寫(xiě)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，它是

量，所以物體

發(fā)生改變、

發(fā)生改變、

發(fā)生改變的三種情況都稱物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了改變。2、當(dāng)物體的

一定時(shí)，它的加速度與

成正比；當(dāng)物體

一定時(shí)，它的加速度與

成反比。當(dāng)物體所受幾個(gè)力的合力為零時(shí)，物體的加速度為

，而處于

或

狀態(tài)。3、質(zhì)量一定的物體放在光滑的水平面上，在水平力F作用下做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)F逐漸減小時(shí)，它的加速度將

，速度將

，位移將

；在F減小到零時(shí)，它的加速度將

，速度將

，位移將

。4、關(guān)于力的單位，下列說(shuō)法正確的是（

）。A．“牛頓”這個(gè)單位是由質(zhì)量為1kg的物體所受重力為9.8N這個(gè)規(guī)定定下來(lái)的B．“牛頓”這個(gè)力的單位是根據(jù)牛頓第二定律

中取

時(shí)定下來(lái)的C．1N就是使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2加速度的力D．質(zhì)量為1kg的物體所受重力是9.8N，并不是規(guī)定的，而是根據(jù)牛頓第二定律

得到的結(jié)果5、從牛頓第二定律知道，無(wú)論怎樣小的力都可以使物體產(chǎn)生加速度?？墒钱?dāng)我們用一個(gè)很小的力去推很重的桌子時(shí)，卻推不動(dòng)它，這是因?yàn)椋?/p>

）A．牛頓第二定律不適用于靜止物體B．桌子加速度很小，速度增量很小，眼睛不易覺(jué)察到C．推力小于靜摩擦力，加速度是負(fù)值D．桌子所受合力為零6、假若摩擦阻力可以忽略，小球在斜面上向下的運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)還是勻加速運(yùn)動(dòng)？它滾到平面上以后又將做什么運(yùn)動(dòng)？為什么？7、根據(jù)牛頓第二定律，怎樣論證自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速運(yùn)動(dòng)？8、滑冰運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量是50kg，停止蹬冰后以10m/s的速度開(kāi)始在冰上滑行。如果運(yùn)動(dòng)員受到的阻力是30N，他的加速度是多大？能滑行多遠(yuǎn)？9、小木塊從lm長(zhǎng)、0.6m高的斜面頂端滑下，動(dòng)摩擦因數(shù)是0.2，它滑到最下端時(shí)的速度是多大？10、一輛汽車(chē)的質(zhì)量是1.0×103kg，行駛速度是15m/s，緊急剎車(chē)時(shí)受到的阻力是6.0×103N，剎車(chē)后5s后的位移是多大？第七節(jié)

牛頓第三定律力是物體對(duì)物體的作用，只要有力發(fā)生，就一定要有受力物體和施力物體。在平靜的湖面上，如果人在一只船上用力推另一只船，在另一只船受到推力遠(yuǎn)離的同時(shí)，自己的船也會(huì)向相反的方向運(yùn)動(dòng)，如圖1-29所示。圖1-29推船滑過(guò)冰的同學(xué)可能經(jīng)驗(yàn)更多，穿著旱冰鞋的兩個(gè)同學(xué)，不論誰(shuí)推誰(shuí)，兩個(gè)人都會(huì)同時(shí)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，如圖l-30所示。圖1-30滑冰觀察和實(shí)驗(yàn)表明，在兩個(gè)物體之間，力的作用總是相互的。兩個(gè)物體間相互作用的這一對(duì)力，叫做作用力和反作用力。我們可以把其中的任一個(gè)力叫做作用力，而另一個(gè)力就叫做反作用力。作用力和反作用力之間存在什么關(guān)系呢？請(qǐng)同學(xué)們自己做實(shí)驗(yàn)來(lái)研究一下。兩個(gè)同學(xué)一組，如圖1-31所示，用兩個(gè)彈簧秤分別做以下實(shí)驗(yàn)：圖1-31作用力與反作用力實(shí)驗(yàn)①A主動(dòng)拉B；②B主動(dòng)拉A；③A、B對(duì)拉；④將一個(gè)彈簧秤固定，用力拉另一個(gè)彈簧秤。每次實(shí)驗(yàn)中可以改變拉力的大小，同時(shí)觀察兩個(gè)彈簧秤的示數(shù)。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，不論哪種情況，兩個(gè)彈簧秤的示數(shù)總是同時(shí)出現(xiàn)、同時(shí)消失，并且示數(shù)相同。這表明，彈簧秤A拉彈簧秤B的同時(shí)，彈簧秤B也拉彈簧秤A。這兩個(gè)力分別作用在兩個(gè)物體上，總是同時(shí)出現(xiàn)、同時(shí)消失，并且大小相等。再注意一下這兩個(gè)力的方向，就知道它們是相反的，而且作用在一條直線上。大量實(shí)驗(yàn)表明：物體之間的作用力和反作用力的大小相等、方向相反，作用在一條直線上。這就是牛頓第三定律。為了方便，常常用F表示作用力，用

表示反作用力，于是，這兩個(gè)力的關(guān)系可表示為式中的負(fù)號(hào)表示它們的方向相反。牛頓第三定律在實(shí)際中應(yīng)用很廣。例如，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)也給人一個(gè)大小相等的向前的反作用力，使人前進(jìn)。又如，輪船的發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺旋槳對(duì)水施加一個(gè)向后的作用力，水同時(shí)也給船一個(gè)大小相等的向前的反作用力，使船前進(jìn)。應(yīng)用牛頓第三定律分析物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)要注意，作用力和反作用力不能互相抵消，因?yàn)樗鼈兎謩e作用在兩個(gè)物體上，而不是作用在同一個(gè)物體上的一對(duì)平衡力。練習(xí)與思考1、一對(duì)相互作用力一定作用于

物體上，所以它們

相互平衡，它們一定是同

同

，同時(shí)

同時(shí)

同時(shí)

，這五同的性質(zhì)與兩相互作用物體的大小是否懸殊、物態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）是否相同、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否相同是

關(guān)的。2、一對(duì)平衡力，它一定作用于

物體上，這兩個(gè)力的性質(zhì)

相同，大小雖相同，但沒(méi)有同

同

同

的關(guān)系。3、用牛頓第三定律判斷下列說(shuō)法是否正確：A．人走路時(shí)，只有地對(duì)腳的反作用力大于腳蹬地的作用力時(shí)，人才能前進(jìn)。（

）B．只有站在地上不動(dòng)，你對(duì)地面的壓力和地面對(duì)你的支持力才是大小相等、方向相反的。（

）C．以卵擊石，石頭沒(méi)有損傷而卵被擊破了，是因?yàn)槁褜?duì)石頭的作用力小于石頭對(duì)卵的作用力。（

）D．物體A靜止在物體B上，A的質(zhì)量是B的質(zhì)量的100倍，所以A作用于B的力大于B作用于A的力。（

）4、下列說(shuō)法正確的是（

）。A．施力物體也一定是受力物體B．有作用力然后才有反作用力C．大人與小孩拔河，因大人拉小孩的力必大于小孩拉大人的力，所以大人必勝D．我站在地上之所以能平衡，是因?yàn)槲覍?duì)地的壓力等于地面對(duì)我的支持力5、人站在地面上將兩腳彎曲，再用力蹬地，就能跳離地面，人能跳起的原因是（

）。A．人對(duì)地球的作用力大于地球?qū)θ说囊．地面對(duì)人的作用力大于人對(duì)地面的作用力C．地面對(duì)人的作用力大于地球?qū)θ说囊．人除了地面的作用力外，還受到一個(gè)豎直向上的力6、掛在繩子下端的物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，有的同學(xué)認(rèn)為這是因?yàn)槔K子向上拉物體的力與物體向下拉繩子的力大小相等、方向相反。這種看法對(duì)嗎？為什么？7、在圖1-32所示兩種情況中，彈簧秤的讀數(shù)各是多少？做實(shí)驗(yàn)證明你的答案是否正確。（a）

（b）

圖1-32題7示意圖8、靜止在水平桌面上的物體受到兩個(gè)力的作用，這兩個(gè)力的反作用力各作用在什么物體上？在這四個(gè)力中，哪兩個(gè)力是作用力與反作用力？哪兩個(gè)力是相互平衡的力？9、有人認(rèn)為，既然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，這兩個(gè)力就是相互平衡的力。這種說(shuō)法對(duì)不對(duì)？錯(cuò)在哪里？說(shuō)明理由。10、甲乙兩隊(duì)參加拔河比賽，甲隊(duì)獲勝，我們就說(shuō)甲隊(duì)的拉力比乙隊(duì)的拉力大，這種說(shuō)法對(duì)嗎？為什么？第二章

曲線運(yùn)動(dòng)

萬(wàn)有引力拋體運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)

離心現(xiàn)象萬(wàn)有引力定律

宇宙速度第一節(jié)

拋體運(yùn)動(dòng)投出的籃球、扔出的石塊、射出的炮彈，他們的運(yùn)動(dòng)都是拋體運(yùn)動(dòng)。下面先看一看拋體運(yùn)動(dòng)有什么特點(diǎn)。第一，在忽略空氣阻力的情況下，拋體在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)只受重力的作用。從前一章學(xué)習(xí)的牛頓第二定律可知，在只受重力作用時(shí)，物體的加速度是重力加速度，所以，它們的運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，而且加速度的大小和方向都是不變的。第二，拋體的初速度不等于零。如果初速度的方向是豎直向上或向下的，就是豎直上拋運(yùn)動(dòng)或豎直下拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡是直線。如果初速度是水平的，就叫做平拋運(yùn)動(dòng)；如果初速度的方向既不是豎直的也不是水平的，就叫做斜拋運(yùn)動(dòng)。平拋運(yùn)動(dòng)和斜拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是曲線。下面我們就來(lái)研究分析這種曲線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。一、平拋運(yùn)動(dòng)從牛頓第二定律知道，運(yùn)動(dòng)物體的加速度方向與它的受力方向相同。做平拋運(yùn)動(dòng)的物體只受重力作用，在豎直方向沒(méi)有初速度，所以它在豎直方向的運(yùn)動(dòng)情況應(yīng)該與自由落體運(yùn)動(dòng)相同。如果讓兩個(gè)物體從同一位置分別做自由落體運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)相同時(shí)間，它們下落的距離也是相同的。下面我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)這個(gè)判斷。如圖2-1所示，有兩個(gè)完全相同的小球A和B，B球被彈性金屬片緊緊夾住，A球放在金屬片的前方。當(dāng)用小錘打擊金屬片時(shí)，金屬片將A球水平彈出；同時(shí)放開(kāi)B球，使其自由下落。圖2-1自由落體與平拋此時(shí)，兩個(gè)小球從同一高度、同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，一個(gè)做平拋運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)做自由落體運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)表明，打擊金屬片的力越大，A球的水平速度也越大，它飛出的水平距離就越遠(yuǎn)。但是，無(wú)論A球的初速度大小如何，它總是與B球同時(shí)落地。這說(shuō)明做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與自由落體相同。我們還可以用頻閃照相的方法更精確地研究平拋運(yùn)動(dòng)。圖2-2是圖2-1實(shí)驗(yàn)的頻閃照片。從圖中可以看出，盡管兩個(gè)球在水平方向上的運(yùn)動(dòng)不同，但它們?cè)谪Q直方向上的運(yùn)動(dòng)是相同的，經(jīng)過(guò)相等的時(shí)間，它們下落相同的高度。另外還可以看出，在水平方向上，A球在相等時(shí)間里通過(guò)的距離是相同的，這表明它在水平方向的運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)。上面的分析啟發(fā)我們，平拋運(yùn)動(dòng)可以看做是水平方向的勻速運(yùn)動(dòng)與豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。根據(jù)這個(gè)規(guī)律，只要知道平拋物體拋出點(diǎn)的高度和水平初速度，就可以知道它在空中運(yùn)動(dòng)的軌跡。圖2-2圖2-1實(shí)驗(yàn)頻閃照片例1在50m高處以20m/s的水平初速度拋出一個(gè)石子，畫(huà)出它的飛行軌跡。解

首先畫(huà)出水平方向的橫坐標(biāo)軸（設(shè)為x軸，單位是m）和豎直方向的縱坐標(biāo)軸（設(shè)為y軸，單位也是m）。用v0表示平拋物體的初速度，用g表示重力加速度，那么物體在任何時(shí)刻t的坐標(biāo)x和y可由下式求出：取

，求出1s、2s、3s……時(shí)物體的坐標(biāo)，就可以確定物體在這些時(shí)刻的位置，用光滑曲線將這些位置連接起來(lái)，就可以得到平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖2-3所示。圖2-3確定平拋運(yùn)動(dòng)軌跡從圖中還可以求出石子落地處離開(kāi)拋出點(diǎn)的水平距離（也叫做射程），同學(xué)們可以自己去研究這個(gè)距離與哪些因素有關(guān)。二、斜拋運(yùn)動(dòng)斜拋運(yùn)動(dòng)也可以看做兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)，一個(gè)是物體由于慣性沿初速度方向斜著向上的勻速運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)是在重力作用下在豎直方向產(chǎn)生的自由落體運(yùn)動(dòng)。若沿與水平成θ角的方向，以初速度v0拋出一個(gè)物體，我們可以用下面方法求出它的運(yùn)動(dòng)軌跡。如圖2-4所示，如果不考慮重力，物體將沿OA方向做勻速運(yùn)動(dòng)，第1s末、第2s末、……先后到達(dá)A1、A2……等位置。由于有重力作用，物體同時(shí)

沿豎直方向下落，第1s末下落

，第2s末下

落

……，因此第1s末物體的實(shí)際位置不在A1

點(diǎn)，而在C1點(diǎn)；第2s末物體的實(shí)際位置不在A2點(diǎn)，而在C2點(diǎn)……。用光滑曲線將C1、C2等點(diǎn)連接起來(lái)，就可以得到斜拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。圖2-4斜拋運(yùn)動(dòng)軌跡如圖2-5所示，我們用噴出的水流代替斜拋物體，來(lái)檢查上述分析是否正確。事先測(cè)出水流的初速度v0，根據(jù)這個(gè)初速度的值按上述方法畫(huà)出它的軌跡，再看實(shí)際噴出的水流與所畫(huà)的軌跡是否重合。圖2-5水流斜拋實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)證明，理論分析的結(jié)果是正確的。根據(jù)斜拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，既可以求出它的運(yùn)動(dòng)軌跡，也可以知道它所能達(dá)到的最大高度和最遠(yuǎn)距離（它的水平距離通常叫做射程）。通過(guò)上面的實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，在拋射角不變的情況下，水流的初速度越大，射程也就越遠(yuǎn)；在水流的初速度不變的情況下，射程隨拋射角而變化，拋射角等于45°時(shí)射程最大，如圖2-6所示。圖2-6不同拋射角下的水流斜拋實(shí)驗(yàn)在上面關(guān)于平拋和斜拋的研究中沒(méi)有考慮空氣阻力的影響，它們的運(yùn)動(dòng)軌跡叫做拋物線。實(shí)際上，當(dāng)拋體的速度較大時(shí)，空氣阻力的影響是很大的，這時(shí)拋體的軌跡就不是拋物線了。例如，沿20°的拋射角，以600m/s的初速度射出的炮彈，如果不計(jì)空氣阻力，其理論射程可達(dá)24km。實(shí)際上由于空氣阻力的影響，實(shí)際射程只有7km。它的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖2-7中的實(shí)線所示，虛線是不考慮空氣阻力時(shí)的軌跡。圖2-7炮彈的理論軌跡與實(shí)際軌跡練習(xí)與思考1、下列物體做變速運(yùn)動(dòng)的是（

）。A．物體做自由落體運(yùn)動(dòng)B．物體運(yùn)動(dòng)的方向時(shí)刻在改變，但速度的大小是不變的C．物體運(yùn)動(dòng)的速度大小在改變，但方向是不變的D．地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)2、關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng)下列哪些說(shuō)法是正確的（

）。A．曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)B．曲線運(yùn)動(dòng)中速度的方向不斷地變化，但速度的大小可以不變C．曲線運(yùn)動(dòng)中速度方向可能不變D．曲