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

運動和力位移、速度和加速度勻變速直線運動的規(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動著，要描述一個物體的運動，需要以某個物體作參考，這個被選作參考的物體叫做參考系。如果一個物體的位置相對參考系發(fā)生了變化，就表明這個物體相對參考系是運動的；如果一個物體的位置相對參考系沒有發(fā)生變化，則這個物體相對參考系是靜止的。通常，研究地面上的物體運動時，以地面作為參考系。由此可見，我們所描述的運動都是相對運動，即相對于參考系的運動。參考系可以任意選擇，同一個物體的運動，如果選取的參考系不同，描述的結(jié)果也不同。例如，坐在汽車里的乘客，如果以車廂為參考系，他是靜止的；如果以地面為參考系，他是隨車廂一起運動的。所以，要描述物體的運動，必須明確以什么物體為參考系。在不指明參考系時，通常是以地球為參考系的。二、質(zhì)點研究物體的運動，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。在運動中，物體各部分的位置變化一般來說也是各不相同的。所以要詳細描述物體的位置及其變化情況并不是一件簡單的事情。但是在某些情況下卻可以不考慮物體的大小和形狀，從而使問題簡化。例如，一列火車由北京開往天津，當(dāng)我們討論火車的運行速度或運行時間這類問題時，由于列車的長度比北京到天津的距離小得多，就可以不考慮列車的長度。再如，當(dāng)我們討論地球的公轉(zhuǎn)時，由于地球的直徑比地球到太陽的距離小得多，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有質(zhì)量的點，或者說，可以用一個有質(zhì)量的點來代替整個物體，這樣的點稱為質(zhì)點。一個物體能不能看做質(zhì)點，要看問題的具體情況而定。在上述火車的例子中，可以把火車看做質(zhì)點；但是如果研究列車通過某一標(biāo)志所用的時間，就必須考慮列車的長度，而不能把列車看做質(zhì)點。研究地球公轉(zhuǎn)時，可以把地球看做質(zhì)點；而在研究地球自轉(zhuǎn)時，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)點了。三、位移研究物體的運動時，通常要知道物體經(jīng)過的路程，路程是物體運動軌跡的長度。例如，計算從北京運往上海貨物的運費時，就要知道火車或汽車從北京到上海運動軌跡的長度。但有時，研究物體的運動更關(guān)心運動物體到達的位置與初位置間的直線距離。例如，在測量運動員的跳遠成績時，不會測量他跳的弧線的運動路程，而測量起跳點到落地點的直線距離。再如，研究飛機的航線時，一般關(guān)心它的到達位置與起飛點的距離，還有飛行方向。因為如果不知道飛行方向，只知道飛行距離，同樣不能確定飛機的到達位置。因此，物理學(xué)中引入了一個新的概念，來表示物體的運動，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。在國際單位制中，位移的單位是米，符號是m。如果運動員起跳位置在A點，末位置在B點，由A點指向B點的有向線段AB，就是他跳遠的位移，如圖1-1所示。如果跳遠成績?yōu)?m，以1cm長的線段表示1m的長度，跳遠的位移可以用圖1-2中的有向線段表示。線段的長度代表位移的大小，箭頭的方向代表位移的方向。

圖1-1跳遠示意圖

圖1-2AB兩點間位移四、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。到底它們誰運動得快呢？要說清楚這個問題，必須研究描述運動快慢的方法。圖1-3龜兔賽跑大家都已經(jīng)知道，物理學(xué)中用速度表示運動的快慢。物體的位移與發(fā)生這一位移所用時間的比值，稱為物體運動的速度，即（1）（1）式中v表示質(zhì)點的速度，s表示質(zhì)點的位移，t表示發(fā)生這個位移所用的時間。在國際單位制中，速度的單位是米每秒，符號是m/s。常用的單位還有km/h（千米每時）、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。實際上，物體的運動速度往往是變化的。例如，火車出站時運動越來越快，進站時運動越來越慢，最后停下來。這種運動叫做變速運動。對于變速運動來說。（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刻或某一位置的運動快慢，所以，這里還有一個概念叫做瞬時速度，用來描述變速運動。運動物體經(jīng)過某一時刻的速度，叫做這一時刻（或這一位置）的瞬時速度。在測定平均速度時，如果所取的位移或時間非常短（位移足夠短時可以看做是一個點），那么，這樣測出的速度就可以看做是物體通過這個位置時的瞬時速度，即汽車上用速度計來顯示瞬時速度。如圖1-4所示，速度計的指針?biāo)甘镜臄?shù)值就是這一時刻汽車的瞬時速度。汽車的速度改變時，速度計指示的數(shù)值也會改變。（2）圖1-4

汽車速度計為了保證交通安全，公路上都設(shè)置限速標(biāo)志來提醒司機降低汽車的瞬時速度。圖l-5所示的標(biāo)志牌表示汽車的瞬時速度不得超過80km/h。交通警察可以利用雷達測速器來測量汽車的速度，以監(jiān)視來往的汽車是否超速行駛。圖1-5限速標(biāo)志有了平均速度和瞬時速度的概念后，就可以說清楚龜兔賽跑故事中到底誰運動得快的問題了。原來，兔子的瞬時速度大，而烏龜在競賽全程中的平均速度大，所以最后還是烏龜贏了。五、加速度做變速運動的物體，速度變化的快慢不盡相同。例如，一列火車從車站開出，經(jīng)過幾分鐘，速度可以從零增大到幾米每秒；而射擊時，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)生這一變化所用時間的比值。加速度通常用字母a來表示。如果物體在時間t內(nèi)速度由初速度v0變?yōu)槟┧俣葀t，則物體在這段時間內(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間的單位決定的。在國際單位制中，速度的單位是m/s，時間的單位是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)值上等于單位時間內(nèi)速度的變化。例如，世界著名短跑運動員起跑時的加速度可達5.6m/s2，這表示運動員起跑時每秒內(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。在變速直線運動中，通常取初速度的方向為正方向。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，物體的運動越來越快；如果物體的末速度vt小于初速度v0，即

，則加速度是負值，表示加速度的方向與速度方向相反，物體的運動越來越慢；做勻速直線運動的物體，它的速度大小和方向保持不變，因此加速度為零。六、勻變速直線運動物體的運動情況往往非常復(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)家伽利略研究后認為，在相等的時間里速度變化相等的直線運動，是最簡單的變速運動，叫做勻變速直線運動。其中運動越來越快的（通常加速度為正值）稱為勻加速直線運動；運動越來越慢的（通常加速度為負值）稱為勻減速直線運動。例1

百米運動員在起跑時經(jīng)過0.5s后，速度達到8m/s，假定這時他做的是勻加速運動，他起跑的加速度是多大？他以10m/s的速度沖到終點后，又向前跑了2s才停下來，假定他這時做的是勻減速運動，他的加速度又是多大？解

取運動員向前跑的方向（即速度的方向）為正方向，起跑時的加速度是正值，到達終點后減速時的加速度是負值。由于起跑過程的初速度

，末速度

，時間

，所以這時的加速度為在到達終點后繼續(xù)向前跑的減速過程中，初速度

，末速度

，所用的時間

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

）。A．研究在水平推力作用下沿水平地面運動的木箱B．研究從北京開往上海的一列火車C．研究一列火車通過南京長江大橋所用的時間時，這列通過大橋的火車D．研究繞地球飛行的航天飛機8、下面關(guān)于質(zhì)點的正確說法有（）。

A．研究和觀察日食時可把太陽看作質(zhì)點

B．研究地球公轉(zhuǎn)時可把地球看作質(zhì)點

C．研究地球自轉(zhuǎn)時可把地球看作質(zhì)點

D．原子核很小，可把原子核看作質(zhì)點9、下列說法中正確的有（

）。A．有加速度的物體其速度一定增加B．沒有加速度的物體，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某列車從北京到天津的速度是56km/h，經(jīng)過某鐵路橋時的速度是36km/h。13、用飛機進行航空測量，如圖1-6所示，飛機離地面高度保持為500m，巡航速度為400km/h，飛機上測量儀器可在120°的視角范圍內(nèi)測量，試計算飛機每小時測量的覆蓋面積是多大？圖1-6飛機巡航示意圖14、如果兔子以600m/min的速度奔跑，而烏龜以6m/min的速度爬行。試分別討論對于400m和1500m的賽程，兔子在途中最多可以睡多長時間，還能保證賽跑的勝利？15、一小車正以6m/s的速度在水平地面上運動，如果小車得到2m/s2的加速度而做勻加速直線運動，當(dāng)小車的速度增大到10m/s時，經(jīng)歷的時間是多少？再經(jīng)過5s，小車的速度增加到多大？16、汽車上坡前的速度是20km/h，上坡2s后，速度變?yōu)?0km/h，假定汽車在做勻變速運動，它的加速度是多大？第二節(jié)

勻變速直線運動的規(guī)律一、速度的變化規(guī)律勻變速直線運動的速度變化是均勻的，每經(jīng)過相等的時間，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間的關(guān)系。假定一列火車以10m/s的速度行駛，然后以0.2m/s的加速度做勻變速直線運動。也就是說，這以后，每經(jīng)過1s，它的速度就增加0.2m/s，所以這列火車在第一秒末、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時刻的速度，上面的關(guān)系可以寫成

（4）（4）式就是勻變速直線運動的速度公式，它表明了勻變速直線運動的速度

隨時間變化的規(guī)律。其實，這個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刻t的瞬時速度。如果勻變速直線運動是從靜止開始的，即

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

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

求出

。但是必須注意汽車是做勻減速直線運動，加速度a為負值。把

、

、

代入公式（1），得

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

與時間t的乘積，即

（5）另一方面，由于勻變速直線運動的速度是均勻變化的，所以它在時間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）將勻變速直線運動的速度公式（4）代入（6）式，得把這個結(jié)果代入（5）式，得

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

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

，代入位移公式，可以消去時間

，化簡后得

（8）在不涉及運動時間時，應(yīng)用這個公式解決問題更加方便。例3以12m/s的速度行駛的汽車，剎車時做勻變速直線運動，加速度是

，請問開始剎車后汽車還會前進多遠？解

先求開始剎車后的運動時間由可知由題意，

，

，

將已知數(shù)值代入，得剎車后的位移為代入數(shù)值，得汽車剎車后還要前進12m。代入數(shù)值，得汽車剎車后還要前進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）來求解，其結(jié)果相同。運動物體做減速運動時，使速度減小到零是需要一定時間的，因此，汽車剎車后還要前進一段距離才能停下來，汽車司機懂得這個道理，可以避免發(fā)生交通事故。汽車剎車后的前進距離與初速度、加速度的大小有關(guān)。初速度越大，停下來所需要的時間越長，前進的距離也越長，因此，為了交通安全，需要限制行駛速度。如果汽車的剎車性能差，剎車時加速度小（絕對值?。瑒x車后的前進距離也會較長。三、自由落體運動物體自由下落的運動是一種常見的運動。例如，掛在線上的重物，如果把線剪斷，它會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始下落的運動，叫做自由落體運動。17世紀初，伽利略做出推斷，認為自由落體運動是一種勻加速運動。當(dāng)時，他無法用實驗直接證實這個結(jié)論。今天的實驗技術(shù)已經(jīng)完全可以做到了，圖l-7是小球自由下落時的頻閃照片，照片上相鄰的像是相隔同樣的時間拍攝的。從照片上可以看出，在相等的時間間隔里，小球下落的位移越來越大，可見小球運動越來越快，在做加速運動。精確地測量可以證明，自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。圖1-7小球自由下落時頻閃照片自由落體運動的加速度叫做自由落體加速度或重力加速度，通常用g來表示。重力加速度g的方向總是豎直向下的，它的大小可以用實驗的方法來測定，其值如表1-1所示。）

表1-1重力加速度值g/m?s-2（標(biāo)準值

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

m/s；②經(jīng)過5s時的速度大小是

m/s；③經(jīng)過10s時的速度大小是

m/s。2、質(zhì)點在直線A、B、C上做勻變速直線運動，如圖1-9所示，若在A點時的速度是5m/s，經(jīng)3s到達B點時的速度是14m/s，若再經(jīng)過4s到達C點，則它到達C點時的速度是

m/s。圖1-9質(zhì)點運動示意圖3、汽車以12m/s的速度行駛，剎車后減速行駛的加速度大小為1m/s2，則需要經(jīng)

s汽車才能停止，從剎車到停止這段時間內(nèi)的平均速度是

m/s，通過的位移是

m。4、物體從靜止開始勻加速運動，測得第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1s從同一地點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．有時增大，有時減小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高處與甲物體同時自由落下，在它們落地之前，下列說法中正確的是（

）。A．兩物體下落的過程中，在同一時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，它們的速度相同D．下落過程中甲的加速度比乙的加速度大7、一輛機車原來的速度是36km/h，在一段下坡路上做勻加速直線運動，加速度是0.2m/s2，行駛到下坡路末端時速度增加到54km/h，求機車通過這段坡路所用的時間。8、從車站開出的列車，以0.05m/s2的加速度做勻加速直線運動，需要多少時間列車的速度才能增加到28.8km/h？在這段時間里列車前進了多大距離？9、小球在斜面上由靜止開始滾下，做勻加速直線運動，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，用一個石塊和一只秒表，怎樣測出窗口距地面的高度？寫出做法和計算式。在這次測量中你忽略了哪些對測量結(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量？第三節(jié)

力一、力我們在初中已經(jīng)學(xué)過，力是物體之間的相互作用。用手提水桶，手對水桶施加了力，同時我們感到水桶向下拉手，即水桶對手也施加了力。用手壓彈簧，手對彈簧施加了力，同時彈簧對手也施加了力。機車牽引列車前進，機車對列車施加了力，同時列車對機車也施加了力。當(dāng)一個物體受到力的作用時，一定有另一個物體對它施加這種作用，可見，力是物體對物體的作用。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。有時為了方便，只說物體受到了力，而沒有指明施力物體，但施力物體一定是存在的。在國際單位制中，力的單位是牛頓，簡稱牛，符號是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量出來，力的方向可以從它產(chǎn)生的作用來判斷，例如，手提水桶的力向上，機車牽引列車的力向前。研究力的問題時，力的大小和方向可以用一根帶箭頭的線段來表示。線段的長短按照一定的比例來畫，表示力的大小，箭頭的指向表示力的方向，箭尾或箭頭畫在力的作用點上。這種表示力的方法，叫做力的圖示。圖1-10表示作用在汽車拖車上的力，方向水平向右，大小是2000N。有時只需要畫出力的示意圖，即只在圖中畫出力的方向，表示物體在這個方向上受到了力。（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，一般來說，在地球兩極受到的重力大，在赤道受到的重力小；平原和高山相比，在平原上受到的重力大，在高山上受到的重力小。物體靜止時對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量，如圖l-11所示。重力的作用可以看做是集中在一點的，這一點叫做物體的重心。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。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定。如圖1-13所示，先找一根細繩，在物體上找一點，用繩懸掛，待物體靜止后，通過懸掛點連一條豎直線AB；接下來，在該豎直線外再找一點懸掛，形成另一條豎直線DE，兩條豎直線的交點C就是不規(guī)則物體的重心。圖1-13懸掛法測重心三、彈力物體在力的作用下會改變形狀，如圖1-14所示，竹竿受力會變彎，彈簧受力會伸長或縮短。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)原來的形狀，這種能恢復(fù)原狀的形變，叫做彈性形變，這個限度叫做彈性限度。超過了彈性限度，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，手會感到彈簧對手有拉力；用手壓彈簧，使彈簧縮短，手會感到彈簧對手有壓力。發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復(fù)原狀而對阻礙它的物體產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力。任何物體發(fā)生彈性形變時都要產(chǎn)生彈力，不過有些物體的形變通常很小，不容易被察覺。如圖1-15所示，用網(wǎng)球拍擊球時，拍網(wǎng)發(fā)生彈性形變，對網(wǎng)球產(chǎn)生彈力；同時，球也發(fā)生形變，對拍網(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，使桌面發(fā)生微小形變，發(fā)生形變的桌面對書產(chǎn)生向上的彈力，也就是桌面對書的支持力FN?？梢姡瑥椓Πl(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)，形變越大，彈力也越大。例如，射箭時，弓拉得越滿，箭就射得越遠。實驗表明，在彈性限度內(nèi)，彈力的大小與物體的形變大小成正比。這個規(guī)律是英國物理學(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，每個彈簧秤都有一定的秤量范圍，不能用來秤量過重的物體，這就是為了防止超過它的彈性限度。四、摩擦力摩擦是常見的現(xiàn)象。摩擦力也是在兩個互相接觸的物體之間產(chǎn)生的。例如，關(guān)閉發(fā)動機的汽車，在馬路上行駛一段距離后總會停下來，原因之一就是汽車輪胎和馬路之間有摩擦力。當(dāng)一個物體在另一物體表面滑動的時候，要受到另一個物體阻礙它滑動的力，這種力叫做滑動摩擦力。我們在初中學(xué)過，滑動摩擦力的大小與兩物體間的壓力有關(guān)。大量實驗表明：兩個物體間滑動摩擦力的大小與這兩個物體表面間壓力的大小成正比。如果用Ff表示滑動摩擦力的大小，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表示式中的

是比例常數(shù)，叫做動摩擦因數(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，滑動摩擦力的大小取決于材料間的動摩擦因數(shù)的大小。表1-2幾種材料間的動摩擦因數(shù)幾種材料間的動摩擦因數(shù)如表1-2所示。物體所受滑動摩擦力的方向總是與它滑動的方向相反，圖l-17表示出了在地面上滑動的木塊所受滑動摩擦力的方向。圖1-17物體所受滑動摩擦力與其滑動方向相反在日常生活中，有時會遇到這種情況：用力推箱子，但箱子沒有被推動，箱子和地面間雖然有相對運動的趨勢，但仍然保持靜止。下面我們通過實驗?zāi)M這種情況：如圖1-18所示，在桌面上放一個木塊，用彈簧秤去拉它，當(dāng)拉力比較小時，木塊和桌面間雖然有相對運動的趨勢，但仍靜止不動。根據(jù)初中學(xué)過的二力平衡的條件可知，這時木塊一定還受到一個與拉力大小相等、方向相反的力，這個力就是桌面對木塊的摩擦力Ff，這種作用在有相對運動趨勢但仍保持相對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運動趨勢相反。圖1-18靜摩擦實驗逐漸增大對木塊的拉力F，如果木塊仍舊保持不動，說明靜摩擦力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，靜摩擦力不再隨著增大，木塊開始滑動，這表明靜摩擦力不能無限制地增大，而有一個最大值。達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。例如，車輛利用輪胎與地面的摩擦達到減速目的，這就利用了摩擦力對物體相對運動的阻礙作用。又如，手能拿住瓶子不滑落、織成布的紗線不散開，靠的是靜摩擦力的作用。在糧庫、碼頭安裝的皮帶運輸機上，也是靠貨物和傳送皮帶間的靜摩擦力來工作的，如圖1-19所示。圖1-19通過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有什么關(guān)系？4、滑動摩擦力的大小和什么因素有關(guān)？滑動摩擦力沿什么方向？5、力是

的相互作用，只有一個物體

有力的作用。6、人拉車，

是施力者，

是受力者；但是人也受到車的拉力，這時車是

，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、動力

G、彈力H、摩擦力。①其中以效果命名的有

；（填符號）②其中以性質(zhì)命名的有

；（填符號）8、由于地球的

而使物體

叫做重力；重力的方向是

。9、一個質(zhì)量是3kg的物體，它的重量是

，施力物體是

。10、用繩提一物體，繩對物體的拉力的方向是

的；對人的手，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，木塊未被拉動，這時木塊受到的是

摩擦力，大小是

，方向向

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

摩擦力，大小是

，方向向

。③開始運動后，使木塊保持勻速直線運動，彈簧秤的讀數(shù)變?yōu)?N，此時木塊受到的是

摩擦力，大小是

，動摩擦因數(shù)

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

摩擦力，大小是

。⑤木塊離開彈簧秤繼續(xù)滑動，這時木塊受到的是

摩擦力，大小是

。12、對于被射出的箭，下列說法正確的有（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)于力的說法正確的是（

）A．力是物體對物體的作用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量第四節(jié)

力的合成與分解一輛車可以由一個人來拉，也可以由兩個或幾個人共同拉，就是說，作用在車上的力可以是一個，也可以是幾個。如果某一個力作用在車上時，車的運動情況與幾個力作用時完全相同，我們就說這一個力的作用效果與那幾個力的作用效果相同。如果一個力作用在物體上產(chǎn)生的效果與幾個力共同作用的效果相同，這個力就叫做那幾個力的合力，而那幾個力就叫做這一個力的分力。求幾個已知力的合力，叫做力的合成，求一個已知力的分力，叫做力的分解。一、一條直線上力的合成當(dāng)兩個力沿一條直線作用時，求它們的合力比較簡單。從實驗結(jié)果可以知：如果兩個力的方向相同，合力的大小等于兩個分力大小之和，合力的方向與兩個分力方向相同，如圖1-20（a）圖所示；如果兩個力的方向相反，合力的大小等于兩個分力的大小之差，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力互成一定角度，怎樣確定它們合力的大小和方向呢？通過實驗可以證明，互成角度的兩個力的合力，能夠用平行四邊形法則得出：以表示這兩個力的有向線段為鄰邊作平行四邊形，經(jīng)過這兩條有向線段的交點的對角線就代表這兩個力的合力，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，下面我們來看一個例子。如圖1-22（a）所示，兩條互成角度的繩子懸掛一個鐵塊，物體對繩子產(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，由此知道，沿著兩繩伸長的方向有兩個力FA和FB，這兩個力就是力F的兩個分力。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再看一個例子，如圖1-23所示，將物體放在斜面上，這時作用在物體上的重力產(chǎn)生兩個作用：一個是物體壓迫斜面使它發(fā)生微小形變，另一個作用是使物體沿斜面方向向下滑動?？梢姡亓的兩個分力一個垂直于斜面的方向，另一個平行于斜面的方向。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，這兩個分力的大小為

當(dāng)傾角θ增大時，物體對斜面的壓力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)生運動，是因為物體受到力的作用。那么如何分析物體的受力情況呢？下面我們總結(jié)了四點：1．根據(jù)題意選取研究對象。選取研究對象的原則是使對問題的研究盡量簡便。研究對象可以是一個物體，也可以是由幾個物體組成的系統(tǒng)。2．將研究對象從周圍物體中隔離出來，只考慮周圍物體對研究對象施加的力，而不考慮研究對象對周圍物體的反作用力。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，一般先畫出重力；然后環(huán)繞物體一周，看對象與周圍物體有幾個接觸點（面），若有擠壓，則畫出彈力；若有相對運動或有相對運動趨勢，則畫出滑動摩擦力或靜摩擦力；最后再分析其他場力（電場力、磁場力等）。4．每分析一個力，都要考慮它的施力物體是誰，沒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，一個物體在力F的作用下沿水平地面運動，如圖1-24所示，經(jīng)過受力分析得出：物體受到重力mg的作用；與地面接觸，有相互擠壓，地面對它有支持力FN；又因為物體對地面有相對運動，地面對它有滑動摩擦力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；斜面對它有垂直于斜面向上的支持力FN的作用；斜面對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、兩個力合力的最大值是10N，最小值是2N，這兩個力的大小是

和

。2、將一個力F分解成相等的兩個分力，則這兩個分力的大小可在

和

的范圍內(nèi)變化，

越大時，兩分力越大。3、大小為5N和7N的兩個力，其合力可能是（

）。A．3NB．13NC．2.5ND．10N4、有三個共點力，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？你能用橡皮筋做個簡單實驗來證明你的結(jié)論嗎？8、一條船由兩部拖拉機拉著通過一段河道，如圖1-26所示，已知兩部拖拉機的拉力大小都為2000N，兩力夾角為60°，求這條船所受的總拉力。9、能不能用一個較小的力產(chǎn)生兩個較大的分力？怎樣做，試舉一個例子。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)了怎樣描述運動以及勻變速直線運動的規(guī)律，但是沒有考慮物體為什么會產(chǎn)生多種多樣的運動，現(xiàn)在我們開始研究這個問題。17世紀以前，人們普遍認為力是維持物體運動的原因。用力推車，車子才前進，停止用力，車子就要停下來。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)驗得出結(jié)論：必須有力作用在物體上，物體才能運動，沒有力的作用，物體就要靜止下來。在亞里士多德以后的兩千多年內(nèi)，動力學(xué)一直沒有多大進展，直到17世紀，意大利的著名物理學(xué)家伽利略才根據(jù)實驗指出，在水平面上運動的物體之所以會停下來，是因為受到摩擦阻力的緣故。設(shè)想沒有摩擦，一旦物體具有某一速度，物體將保持這個速度繼續(xù)運動下去。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，提出了三條運動定律，其中第一條定律是：一切物體總保持勻速直線運動狀態(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。物體保持原來的勻速直線運動狀態(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。汽車突然開動的時候，車里的乘客會向后傾倒。這是因為汽車已經(jīng)開始前進，乘客的下半身隨車前進，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)汽車突然停止的時候，車里的乘客會向前面傾倒。這是因為汽車已經(jīng)停止，乘客的下半身隨車停止，而上半身由于慣性還要以原來的速度前進的緣故。一切物體都具有慣性。任何靜止的物體，如果沒有外力作用，都不會自己運動起來；任何運動的物體，如果沒有外力作用，都不會自己停止下來，慣性是物體的固有屬性，物體的運動并不需要力來維持。物體的慣性對人們有時是有利的。例如，物體能夠拋向前方，靠的就是物體的慣性；駕駛摩托車能越過壕溝，也是利用了慣性。另一方面，慣性也會給人們帶來危害。例如，幼兒園里的小朋友在奔跑時，腳碰到障礙物停止了運動，上身由于慣性還繼續(xù)向前，于是就會向前跌倒。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的位置，也會跌倒。練習(xí)與思考1、關(guān)于力和運動的關(guān)系，有下列三種觀點：A．力是運動的原因 B．力不是運動的原因C．力是改變物體速度的原因亞里士多德所持的觀點是

，伽利略所持的觀點是

，牛頓所持的觀點是

。2、慣性是物體的固有屬性，慣性與物體所處的運動

無關(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頂上，用繩吊著一個小球，B點在小球的正下方。①若小車速度突然增大，小球?qū)⑵?/p>

；②若小車速度突然減小，小球?qū)⑵?/p>

；③若剪斷繩子，小球?qū)渲罙、B、C中的

點。圖1-27小球慣性實驗4、火車在平直軌道上勻速直線前進，在密封的沒有空氣流動的車廂內(nèi)點了一支香，則車里乘客看到所冒出的煙的運動情況應(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．無法確定5、用小棍敲打晾在繩子上的毛毯，會使毛毯上的灰塵掉下來。這是為什么？6、我國公安交通部門規(guī)定，在各種小型車輛前排乘坐的人必須系好安全帶。為什么要這樣規(guī)定？請從物理學(xué)的角度加以說明。7、跳遠時為什么要助跑？第六節(jié)

牛頓第二定律從牛頓第一定律我們知道，維持物體的運動狀態(tài)不變，并不需要力，改變運動狀態(tài)才需要力，或者說，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)驗我們知道，推小車時，如果用的力大，小車在短時間內(nèi)就能從靜止達到較大的速度，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，靜止的小車受到哪個方向的力，它就向哪個方向加速運動，這說明，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，一輛是空車，質(zhì)量?。涣硪惠v裝滿了貨物，質(zhì)量大，我們知道，質(zhì)量小的車產(chǎn)生的加速度大，質(zhì)量大的車產(chǎn)生的加速度小?？梢姡矬w產(chǎn)生的加速度還與它的質(zhì)量有關(guān)系。下面，我們進一步通過實驗來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，在滑塊上系一條細線，線的另一端跨過滑輪拴上質(zhì)量為

的砝碼，在導(dǎo)軌上放置兩個光電門，讓滑塊在砝碼的拉力F的作用下由靜止開始運動。由于砝碼的質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量，可以認為拉力F就等于砝碼所受的重力。圖1-28加速度測量實驗用光電計時器分別測出擋光條通過兩個光電門的擋光時間，再根據(jù)擋光條的寬度就可以算出通過兩個光電門時的速度v1和v2；同時測出擋光條在兩個

光電門之間的運動時間

，再根據(jù)v1和v2就可以按公式

計算出滑塊在兩個光電門間運動的加速度。改變光電門的位置，重新測量兩次，用同樣的方法求出加速度a。這幾次實驗測出的加速度大小是相等的，這說明，在恒定外力作用下，物體做勻變速直線運動。改變砝碼質(zhì)量，即改變對滑塊的拉力F，再做幾次實驗，求出在不同拉力下物體的加速度。從實驗結(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。重做實驗，求出不同質(zhì)量的物體在相同外力作用下的加速度。從實驗結(jié)果可以看出，質(zhì)量與加速度的乘積是一個常量，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，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)系寫成等式就是

（11）也可以寫成

（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，符號是N，即這樣，國際單位制中，牛頓第二定律公式中的比例系數(shù)=l，于是公式（12）可以簡化成

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

要在合力的方向上產(chǎn)生加速度，加速度的大小為

。對于質(zhì)量一定的物體，

當(dāng)力不變時，加速度不變，力發(fā)生變化時，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，質(zhì)量大的物體不容易改變它的運動狀態(tài)，它保持原有運動狀態(tài)的慣性大?？梢姡矬w質(zhì)量的大小，能夠表示物體慣性的大小，或者說，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的大小可以認為是不變的，根據(jù)牛頓第二定律得這是我們早已熟悉的關(guān)系。例4一輛裝滿貨物的汽車，總質(zhì)量是6×103kg，牽引力大小不變?yōu)?.4×103N，從靜止開始運動，如果阻力可以忽略，20s后的速度是多大？解

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

得汽車的加速度于是汽車在20s末的速度汽車在20s后的速度是8m/s。例5

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

以80N的力推手推車，手推車勻速前進，這表明這時手推車的運動受到了阻力，阻力的大小是80N。以120N的力推它時，可以認為手推車受到的阻力仍然是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，可以求出手推車的質(zhì)量為練習(xí)與思考1、物體的

是描寫物體運動狀態(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動狀態(tài)發(fā)生了改變。2、當(dāng)物體的

一定時，它的加速度與

成正比；當(dāng)物體

一定時，它的加速度與

成反比。當(dāng)物體所受幾個力的合力為零時，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作用下做加速運動，當(dāng)F逐漸減小時，它的加速度將

，速度將

，位移將

；在F減小到零時，它的加速度將

，速度將

，位移將

。4、關(guān)于力的單位，下列說法正確的是（

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

中取

時定下來的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)我們用一個很小的力去推很重的桌子時，卻推不動它，這是因為（

）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，眼睛不易覺察到C．推力小于靜摩擦力，加速度是負值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動是勻速運動還是勻加速運動？它滾到平面上以后又將做什么運動？為什么？7、根據(jù)牛頓第二定律，怎樣論證自由落體運動是勻加速運動？8、滑冰運動員的質(zhì)量是50kg，停止蹬冰后以10m/s的速度開始在冰上滑行。如果運動員受到的阻力是30N，他的加速度是多大？能滑行多遠？9、小木塊從lm長、0.6m高的斜面頂端滑下，動摩擦因數(shù)是0.2，它滑到最下端時的速度是多大？10、一輛汽車的質(zhì)量是1.0×103kg，行駛速度是15m/s，緊急剎車時受到的阻力是6.0×103N，剎車后5s后的位移是多大？第七節(jié)

牛頓第三定律力是物體對物體的作用，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離的同時，自己的船也會向相反的方向運動，如圖1-29所示。圖1-29推船滑過冰的同學(xué)可能經(jīng)驗更多，穿著旱冰鞋的兩個同學(xué)，不論誰推誰，兩個人都會同時產(chǎn)生運動，如圖l-30所示。圖1-30滑冰觀察和實驗表明，在兩個物體之間，力的作用總是相互的。兩個物體間相互作用的這一對力，叫做作用力和反作用力。我們可以把其中的任一個力叫做作用力，而另一個力就叫做反作用力。作用力和反作用力之間存在什么關(guān)系呢？請同學(xué)們自己做實驗來研究一下。兩個同學(xué)一組，如圖1-31所示，用兩個彈簧秤分別做以下實驗：圖1-31作用力與反作用力實驗①A主動拉B；②B主動拉A；③A、B對拉；④將一個彈簧秤固定，用力拉另一個彈簧秤。每次實驗中可以改變拉力的大小，同時觀察兩個彈簧秤的示數(shù)。從實驗結(jié)果得出，不論哪種情況，兩個彈簧秤的示數(shù)總是同時出現(xiàn)、同時消失，并且示數(shù)相同。這表明，彈簧秤A拉彈簧秤B的同時，彈簧秤B也拉彈簧秤A。這兩個力分別作用在兩個物體上，總是同時出現(xiàn)、同時消失，并且大小相等。再注意一下這兩個力的方向，就知道它們是相反的，而且作用在一條直線上。大量實驗表明：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，這兩個力的關(guān)系可表示為式中的負號表示它們的方向相反。牛頓第三定律在實際中應(yīng)用很廣。例如，人走路時用腳蹬地，腳對地面施加一個向后的作用力，地面同時也給人一個大小相等的向前的反作用力，使人前進。又如，輪船的發(fā)動機帶動螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)時，螺旋槳對水施加一個向后的作用力，水同時也給船一個大小相等的向前的反作用力，使船前進。應(yīng)用牛頓第三定律分析物體的運動時要注意，作用力和反作用力不能互相抵消，因為它們分別作用在兩個物體上，而不是作用在同一個物體上的一對平衡力。練習(xí)與思考1、一對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

同時

同時

，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、運動狀態(tài)是否相同是

關(guān)的。2、一對平衡力，它一定作用于

物體上，這兩個力的性質(zhì)

相同，大小雖相同，但沒有同

同

同

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

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

）C．以卵擊石，石頭沒有損傷而卵被擊破了，是因為卵對石頭的作用力小于石頭對卵的作用力。（

）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，是因為我對地的壓力等于地面對我的支持力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．人對地球的作用力大于地球?qū)θ说囊．地面對人的作用力大于人對地面的作用力C．地面對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)認為這是因為繩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？做實驗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力的作用，這兩個力的反作用力各作用在什么物體上？在這四個力中，哪兩個力是作用力與反作用力？哪兩個力是相互平衡的力？9、有人認為，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，這兩個力就是相互平衡的力。這種說法對不對？錯在哪里？說明理由。10、甲乙兩隊參加拔河比賽，甲隊獲勝，我們就說甲隊的拉力比乙隊的拉力大，這種說法對嗎？為什么？第二章

曲線運動

萬有引力拋體運動圓周運動

離心現(xiàn)象萬有引力定律

宇宙速度第一節(jié)

拋體運動投出的籃球、扔出的石塊、射出的炮彈，他們的運動都是拋體運動。下面先看一看拋體運動有什么特點。第一，在忽略空氣阻力的情況下，拋體在空中運動時只受重力的作用。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，物體的加速度是重力加速度，所以，它們的運動是變速運動，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，就是豎直上拋運動或豎直下拋運動，運動軌跡是直線。如果初速度是水平的，就叫做平拋運動；如果初速度的方向既不是豎直的也不是水平的，就叫做斜拋運動。平拋運動和斜拋運動的軌跡是曲線。下面我們就來研究分析這種曲線運動的規(guī)律。一、平拋運動從牛頓第二定律知道，運動物體的加速度方向與它的受力方向相同。做平拋運動的物體只受重力作用，在豎直方向沒有初速度，所以它在豎直方向的運動情況應(yīng)該與自由落體運動相同。如果讓兩個物體從同一位置分別做自由落體運動和平拋運動，經(jīng)過相同時間，它們下落的距離也是相同的。下面我們通過實驗來檢驗這個判斷。如圖2-1所示，有兩個完全相同的小球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，金屬片將A球水平彈出；同時放開B球，使其自由下落。圖2-1自由落體與平拋此時，兩個小球從同一高度、同時開始運動，一個做平拋運動，另一個做自由落體運動。實驗表明，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。但是，無論A球的初速度大小如何，它總是與B球同時落地。這說明做平拋運動的物體在豎直方向上的運動規(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動。圖2-2是圖2-1實驗的頻閃照片。從圖中可以看出，盡管兩個球在水平方向上的運動不同，但它們在豎直方向上的運動是相同的，經(jīng)過相等的時間，它們下落相同的高度。另外還可以看出，在水平方向上，A球在相等時間里通過的距離是相同的，這表明它在水平方向的運動是勻速運動。上面的分析啟發(fā)我們，平拋運動可以看做是水平方向的勻速運動與豎直方向的自由落體運動的合運動。根據(jù)這個規(guī)律，只要知道平拋物體拋出點的高度和水平初速度，就可以知道它在空中運動的軌跡。圖2-2圖2-1實驗頻閃照片例1在50m高處以20m/s的水平初速度拋出一個石子，畫出它的飛行軌跡。解

首先畫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，那么物體在任何時刻t的坐標(biāo)x和y可由下式求出：取

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

沿豎直方向下落，第1s末下落

，第2s末下

落

……，因此第1s末物體的實際位置不在A1

點，而在C1點；第2s末物體的實際位置不在A2點，而在C2點……。用光滑曲線將C1、C2等點連接起來，就可以得到斜拋運動的軌跡。圖2-4斜拋運動軌跡如圖2-5所示，我們用噴出的水流代替斜拋物體，來檢查上述分析是否正確。事先測出水流的初速度v0，根據(jù)這個初速度的值按上述方法畫出它的軌跡，再看實際噴出的水流與所畫的軌跡是否重合。圖2-5水流斜拋實驗實驗證明，理論分析的結(jié)果是正確的。根據(jù)斜拋運動的規(guī)律，既可以求出它的運動軌跡，也可以知道它所能達到的最大高度和最遠距離（它的水平距離通常叫做射程）。通過上面的實驗可以發(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；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驗在上面關(guān)于平拋和斜拋的研究中沒有考慮空氣阻力的影響，它們的運動軌跡叫做拋物線。實際上，當(dāng)拋體的速度較大時，空氣阻力的影響是很大的，這時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，如果不計空氣阻力，其理論射程可達24km。實際上由于空氣阻力的影響，實際射程只有7km。它的運動軌跡如圖2-7中的實線所示，虛線是不考慮空氣阻力時的軌跡。圖2-7炮彈的理論軌跡與實際軌跡練習(xí)與思考1、下列物體做變速運動的是（

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

）。A．曲線運動一定是變速運動B．曲線運動中速度的方向不斷地變化，但速度的大小可以不變C．曲線運動中速度方向可能不變D．曲