第七章 力与运动
第一节 科学探究:牛顿第一定律
力可以
改变物体形状;
力可以
改变物体的运动状态。
知识回顾
:
力的作用效果有哪些?
对静止的木箱施加一个水平方向的推力,木箱沿水平方向运动
;
撤去推力后,木箱停了下来
。
想一想
从以下力学现象中你有什么发现
?
用铁锤敲击钉子,钉子向下运动陷入木板。停止敲击,钉子就不再下陷
。
亚里士多德
力是维持物体运动的原因。
要维持物体做匀速运动,就必须给物体施加一恒定的力,不受力而一直运动的物体是不存在的。
伽利略理想实验
你怎样用实验去验证呢?
运动物体如果不受其他物体的作用,其运动是匀速的,而且将永远运动下去。
伽利略
力不是维持物体运动的原因。
两种观点 谁是孰非
亚里士多德:
必须有力作用在物体上,物体才能运动。如果物体不受力,则物体就会停止运动
。
即物体的运动需要力来维持。
伽 利 略:
物体的运动不需要力来维持
,运动之所以会停下来,是因为受到了摩擦阻力作用。
1
、
提出问题
:运动物体如果不受其他物体的影响,会一直运动下去吗?
2
、
猜想与假设
:阻力越小,小球的速度减小得越慢。
3
、
制订计划与设计实验
:
A
、根据假设,你准备怎样设计实验;
B
、需要记录哪些信息,是否要设计记录表格;
C
、需要控制哪些影响因素。
4
、
准备器材
:
斜面、粗糙程度不同的木板、棉布、毛巾、小球、刻度尺等。
5
、
设计实验
:
让小球从斜面滑下,逐渐减小平面的粗糙程度,测量小球的运动距离,并推论当平面没有摩擦力时小球的运动情况。
实验
动画演示
实验
接触面
摩擦力大小
滑块运动距离
1
毛巾
2
棉布
3
木板
大
较大
小
短
较长
长
(
5
) 实验记录
实验中,我们能使玻璃罩内达到绝对真空吗?我们又是怎样得出真空不能传声的结论的?该实验的实验理念是什么?
温故而知新
可靠的
事实
和深刻的
理论思维
的结合
有空气的实际实验
无空气的理想实验
有摩擦力的实际实验
无摩擦力的理想实验
推理
真空罩实验理念
推理
我们要想验证伽利略理论的正确性
,
其实验的难点是什么
?
用什么理念突破这个难点
?
假如平面足够光滑,小球的运动情况会怎样?
在完全没有摩擦阻力情况下,小球的运动方向永远不改变,运动的距离很远很远,将不会停下来。
实验思考
(1)实验中用
同样
的小车从 ____的高度滑下,目的是
____________
____________________________。
(2)实验现象是___________________________。
(
3
)实验结论是
______ ___________。
(
4
)实验推论是___________________________
________________
相同
为了保证小车在三种表面上的初始速度相同
平面越光滑小车运动越远
平面越光滑,小车所受阻力越小,小车运动越远,速度减小的越慢
如果运动物体不受力,它将以不变的速度沿直线运动下去
实验分析
一
、
牛顿第一定律
一切物体在没有受到外力的作用的时候
,
总保持匀速直线运动状态或静止状态。
解读:
1
)
一切物体
----
适用范围
2
)
没有受到外力
----
适用条件
3
)
总
----
没有例外 (
4
)或
----
只有一种可能
即:“静者恒静、动者恒动”。揭示了力和运动的关系:力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。
亚里士多德的观点是错误的;
伽利略的观点是正确的。
牛顿第一定律说明
(
1
)物体的运动不需要力来维持,
(
2
)力是改变物体运动状态的原因
。
(物体的运动状态改变了,物体就一定受力了)
1.
下列观点正确的是
[ ]
A
.验证牛顿第一定律的实验可以做出来,所以牛顿第一定 律是正确的
B
.验证牛顿第一定律的实验做不出来,所以牛顿第一定律 不能肯定是正确的
C
.验证牛顿第一定律的实验做不出来,但可以经过在事实 基础上,进一步科学推理得出牛顿第一定律
D
.验证牛顿第一定律的实验虽然现在做不出来,但总有一天可以用实验来验证
C
习题
2
、正在运动着的物体,若它所受的一切外力都同时
消失,那么它将
[ ]
A
.立即停下来
B
.速度变慢逐渐停止
C
.速度大小不改变但方向改变
D
.做匀速直线运动
D
运动的汽车,刹车后为什么还要向前行驶一段距离?
汽车启动车上的人向后倒
1.
概念:物体
保持原来运动状态不发生改变的性质,
叫惯性。
说明:
a.
物体的一种性质
b.
任何物体在任何情况下都具有惯性
c.
物体的惯性只与物体的质量有关
2.
惯性的表现形式
静止的物体保持静止状态
运动的物体做匀速直线运动
二、惯性
观察实验
原来的砝码和纸片都处于什么状态?
后来硬纸片被弹走,砝码呢?
砝码仍然
保持原来的静止状态
不变。
小球保持原来的运动状态不变。
原来的小车和小球都处于什么状态?
后来小车遇到障碍物停下来,小球呢?
归纳以上现象:
运动的物体要继续运动
静止的物体要保持静止
物体具有
保持原有运动状态不变的
性质。
这个性质叫惯性
1
、运动的火车与运动的自行车相比,哪一个物体更容易停下来?
2
、推动一辆静止的汽车与推动一辆静止的自行车相比,哪一个物理更容易推动?
试分析惯性与质量的关系
。
结论
:
物体的质量越大
,
惯性越大
注意:
惯性是一种力吗?
运动员冲过终点时不能立刻停下来
所以:惯性不是力不能说“受到”,只能说“具有”。
常见
静止
物体的惯性现象
汽车启动车上的人向后倒
突然拉动小车木块向后倒
鸡蛋掉入杯子中
小球不会随木块一起飞出
常见
运动
物体的惯性现象
汽车刹车人向前倾
摔跤
跳远
飞机提前投弹
小车撞墙,情境模拟
三、惯性现象及解释
1、分析研究对象原来状态。
2、与研究对象一同运动(或静止)的物体因受力发生了怎样的变化。
3、研究对象由于惯性要保持原来状态。
鸡蛋掉入杯子中
分析:
1
、研究的对象是鸡蛋,原来与纸板一块静止。
2
、与鸡蛋在一起的纸板因受木棒的击打,由静止变为运动迅速改变原来的运动状态。
3
、鸡蛋由于惯性,仍要保持原来的静止状态,所以不会随纸板一块飞出,而是掉入杯子中。
例题:如图所示,当用木棒沿水平方向迅速击打鸡蛋下面的硬纸板时,鸡蛋会随纸板飞出吗?
投弹前
:
飞机和炸弹都
投弹后
:
飞机将继续
,
炸弹由于 仍然保持向前运动,所以不能到目标上空再投弹。
一起向前运动
。
运动
惯性
飞机投弹
讨论:要想击中地上的目标,飞机应当飞到目标上空再投弹,还是提前一段距离?为什么?
生活
·
物理
·
社会
惯性现象的应用与防止
思考题
旋蛋实验:怎样判断生熟鸡蛋?
如何判断出生鸡蛋和熟鸡蛋?
你这节课学到了哪些知识?
1
.
牛顿第一定律的内容:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动状态或静止状态。
2.
惯性:物体保持运动状态不变的性质。
3
.
惯性是所有物体都固有的一种属性。
由于惯性的存在,静止的物体保持其静止状态;运动的物体保持其匀速直线运动的状态。
中考回眸
1
、在太空中飞行的宇宙飞船,如果它受到的一切外力消失,那么宇宙飞船将( )
A
.立即静止
B
.减速飞行
C
.加速飞行
D
.匀速飞行
D
2
、
2010
年广州亚运会精彩纷呈,下列现象不能用惯性知识解释的是( )
A
.箭被运动员射出后仍向前运动
B
.跳高运动员离开地面后仍向上运动
C
.足球撞到门框上被反弹
D
.运动员百米冲刺后不能立即停下来
C
3
、 关于惯性,下列说法正确的是( )
A
.运动的物体由于惯性会慢慢停下来
B.
物体的运动速度越大,惯性也越大
C
.司机开车时要系安全带,是为了防止惯性带来危害
D
.运动员起跑时用力蹬地,是为了利用惯性提高成绩
C
第七章 力与运动
第二节
力的合成
数只蚂蚁才能挪动的一片树叶,仅一只甲克虫就可以挪动它,那么,这只甲克虫的作用力在效果上是一样的。
这台发动机对航船的作用效果与多个船帆对船的作用效果是一样的。
帆的合力
众多船帆才能驱动的航船,用一台发动机就可以驱动
1
、合 力:如果一个力产生的作用效果与几个
力
共
同作用产生的效果相同,那么这个力就叫做
那
几
个力的合力。
一、合力与分力
2
、分力:组成合力的每一个力叫分力。
F
2
F
1
F
____
是
______
的合力;
_______
是
___
的分力。
F
F
2
F
1
F
F
2
F
1
二、同一直线上二力的合成
F
1
F
2
如图,车受到拉力
F
1
和推力
F
2
的作用,并且这两个力的方向相同。那么拉力和推力的合力是多大呢?
如图,悬在空中作业的工人同时受到重力
G
和拉力
F
的作用,这两个力方向相反。重力和拉力的合力又该怎样计算呢?
求几个力的合力叫做力的合成。
1
、力的合成
F
G
2
、实验探究
探究同一直线上二力的合成
(
1
)实验器材:橡皮筋、细绳、滑轮、钩码
当两个力沿同一直线作用在同一物体上时,怎样求合力呢?
下面我们通过实验探究来认识一下。
1
、橡皮筋原长
AE
,它在同方向力
F
1
和
F
2
的共同作用下伸长到
AE
′
,记录下此时
F
1
、
F
2
的大小和方向。
(
2
)实验步骤:
F
2
E′
E
A
F
1
说明:弹簧原长为
AE
,受力后伸长为
AE′
,钩码每个重
1
N
。
F
1
=2N
;
F
2
=1N
,
两个力方向一致,水平向右
2
、橡皮筋原长
AE
,它在两个方向相反的
F
1
、
F
2
作用下伸长到
AE
′
,记录下此时
F
1
、
F
2
的大小和方向。
E
'
E
A
F
1
F
2
F
1
=4N
,方向水平向右;
F
2
=1N
,方向水平向左。
E′
E
A
F
3
、撤去力
F
1
、
F
2
后,用
F
作
用在橡皮筋上,使橡皮筋也伸长到
AE
′
,记录下此时
F
的
大小和方向。
F=3N
,只有一个力
F
对
E
点进行了作用,效果也是由
E
到了
Eˊ
点,方向水平向右。
实验
F
1
/ N
F
2
/ N
F / N
F
1
与
F
2
同向
大小:
大小:
大小:
方向:
方向:
方向:
F
1
与
F
2
反向
大小:
大小:
大小:
方向:
方向:
方向:
1 N
2 N
3 N
1 N
4 N
3 N
向右
向左
向
右与
F
1
、
F
2
方向相同
向右
向右
向
右与
F
1
方向相同
4
、当
F
1
与
F
2
方向
相同
的情况下,
F
1
、
F
2
和
F
之间的大小与方向的关系。
F = F
1
+F
2
F
与
F
1
、
F
2
方向
相同
5
、当
F
1
与
F
2
方向
相反
的情况下,
F
1
、
F
2
和
F
之间的大小与方向的关系。
F = F
1
–
F
2
,
F
方向
跟较大的那个力的方向相同
。
说明:在三次实验中,橡皮筋都被拉伸到
AE'
,每次的作用效果是相同的,因此,
力
F
就是力
F
l
和力
F
2
的合力。
(
3
)实验结论:
⑴同一直线上,方向相同的两个力的合力,大小等于这两个力的大小之和,
方向跟这两个力的方向相同
,
即:
F = F
1
+F
2
⑵同一直线上,方向相反的两个力的合力,大小等于这两个力的大小之差,方向
跟较大的那个力的方向相同
,即:
F
=
∣
F
1
– F
2
∣
下列说法正确吗?
1
、在同一直线上,两个力的合力一定大于其中的任何一个分力。
不一定,如果二力的方向相反时,合力一定小于较大的力。
议一议
2
、在同一直线上,两个力的合力一定小于其中的任何一个分力。
不一定,如果二力的方向相同时,合力一定大于任何一个力。
3
、在同一直线上,两个力的合力小于或等于这两个力的大小之和。
正确,如果二力的方向相反时,合力最小等于二力之差,方向相同时合力最大,等于二力之和。
交流与讨论
在
多人划艇运动中也运用了合力的知识。同学们可以分析一下,运动员们是如何运用合力的呢?
多人划艇
你
是否想过,当物体所受合外力为零时,情况会怎样呢?
分
析:把船体作为一个整体来进行分析由于力的作用是相互的,运动员手持桨板向后划水,则水对桨板产生向前的反作用力从而使船体获得了向前的动力,属于同一直线上力的合成,
运动员靠步调一致,奋力划浆来增大合力的,受到的合力越大,前进的速度就越快。
当物体所受合外力为零时与物体不受力是等效的,根据牛顿的第一定律物体将处于静止状态或匀速直线运动状态。
等效思想
1
、同一直线上同方向的两个力的合力是
200N
,方向向下,其中一个力的大小是
80N
,另一个力的大小是
,方向是
。
2
、桌面放一个重力为
3N
的茶杯,桌子对它的支持力是
3N
,茶杯的合力是
。
120N
向下
0N
3
、关于同一直线上的两个力的合力,下列说法中正确的是
( )
A
、合力一定大于任何一个分力
B
、合力可能小于某一个分力
C
、合力不可能小于任何一个分力
D
、合力可能大于某一个分力
BD
4
、用
80N
的力竖直向上拉起一个
100N
的物体,此时物体受到的合力是( )
A
.
180N
,方向是竖直向上
B
.
20N
,方向是竖直向下
C
.
20N
,方向是竖直向上
D
.条件不足,无法确定
D
5
、水平放置的水桶重
300N
,一人用
250N
的力竖直向上提水桶,则水桶受到的合力大小为( )
A
.
50N
B
.
550N
C
.
0N
D
.
300N
C
(一
)合
力与分力
1
、合 力:如果一个力产生的作用效果与几个力共同作用产生的效果相同,那么这个力就叫做那几个力的合力。
2
、分力:组成合力的每一个力叫分力。
2
、同一直线上,方向相反的两个力的合力的大小
:
F
=∣F
1
– F
2
∣
,方向跟较大的那个力的方向相同。
1
、同一直线上,方向相同的两个力的合力
:
F
= F
1
+F
2
,方向跟这两个力的方向相
同。
(二
)同
一直线上二力的合成
第七章 力与运动
第三节 力的平衡
复习提问:
请说出牛顿第一定律内容。
物体不受力时
物体受力时
静止状态
或
匀速直线运动状态
运动状态不变
?
变速运动
静止状态
或
匀速直线运动状态
不存在
重点研究
情境引入
左图口杯处于什么状态?它受到力的作用吗?若受到,它又受到那些力的作用?这些力可能存在什么关系?
F
G
静止状态
---
平衡状态
物体
受到力的作用
时,能不能处于静止状态呢?
新知探究
右图是被
匀速吊起
的货物,它受到力的作用吗?若受到,又受到哪些力的作用呢?这些力也可能存在什么关系呢?
F
G
匀速直线运动状态
---
平衡状态
物体
受到力的作用
时,能不能处于匀速直线运动状态呢?
一、平
衡状态
静止状态
匀速直线运动状态
平衡状态
下列情况是否是平衡状态:
小孩荡秋千
雨点匀速竖直下落
课桌上静止的笔盒
正在行走的秒针
水平匀速飞行的飞机
√
√
√
×
×
二、力的平衡
1
.物体在受到几个力的作用时,如果
保持静止
或
匀速直线运动状态
,我们就说这几个力
平衡
。
只受两个力
二力平衡
2
.静止状态和匀速直线运动状态又叫
平衡状态
。
二力平衡最简单。那么什么样的两个力才能使物体处于平衡状态呢?
装置仍如上图,但在两边的绳套上挂等重的钩码。放开塑料板后,塑料板将
。
如图,在两边的绳套上挂不等重的钩码。放开塑料板
,塑料板
。
滑向一边
保持平衡
实验一
实验二
实验一
实验二
在实验一和实验二中:
物体在水平方向所受二力的情况
运动状态是否改变
大小
方向
是否在一条直线上
不相等
相反
在同一条直线上
改变
相等
相反
在同一条直线上
不改变
……
如图,在两边的绳套上挂等重的钩码,将塑料
板稍向下移动,使两个拉力的方向成一定角度。
放开塑料板,塑料板将
。
向上移动
实验三
如图,在两边的绳套上挂等重的钩码。并将塑
料板扭转一个角度,使拉塑料板的细绳相互平
行,但不在同一直线上。放开塑料板,塑料板将
。
转动
实验四
实验三
实验四
在实验三和实验四中:
物体在水平方向所受二力的情况
运动状态是否改变
大小
方向
是否在一条直线上
相等
成一定角度
不在同一条直线上
改变
相等
相反
不在同一条直线上
改变
……
结合四个实验:
实验
物体在水平方向所受二力的情况
运动状态是否改变
大小
方向
是否在一条直线上
一
不相等
相反
在同一条直线上
改变
二
相等
相反
在同一条直线上
不改变
三
相等
成一定角度
不在同一条直线上
改变
四
相等
相反
不在同一条直线上
改变
三、二力平衡条件
作用在
同一物体上
的两个力,如果
大小相等
、
方向相反
,并且在
同一条直线上
,这两个力就彼此平衡。
简记:同体、等大、反向、共线。
例如:
桌面上的书
平衡力
相互作用力
书受到的重力与
桌面对书的支持力
书对桌面的压力与
卓面
对书的支持力
G
N
F
N
平衡力与相互作用力的区别
大小
相等
方向
相反
作用在
同一物体
上
大小
相等
方向
相反
作用在相互作用的
两个物体
上
平衡力
相互作用力
平衡的两个力,如果撤掉其中一个力,不影
响另
一
个力的存在;而相互作用的两个力如
果撤
掉
其
中
一个力,另外一个力就不再存在了。
四、二力平衡条件的应用
G
F
已知物体受力
已知物体状态
已知拉力大小
求重力大小
二力平衡条件
一辆小车受到
50 N
的拉力和
30 N
的阻力,车怎样运动?
v
G
N
F
1
=50 N
F
2
=30 N
已知物体受力
二力平衡条件
物体运动状态
五、运动和力的关系
1
、力是改变物体运动状态的原因;
2
、物体的运动不需要力来维持;
不受力或
受
力
平衡
3
、物体静止或匀速
4
、物体受平衡力
5
、物体受非平衡力
静止或匀速直线
运动状态改变
6
、运动状态改变,一定有力作用在物体上,并且是不平衡的力;
7
、有力作用在物体上,运动状态不一定改变;
平衡力
运动状态
不改变
F
G
向上匀速:
F=G
向下匀速:
F=G
静止:
F=G
非平衡力
运动状态
改变
F
G
向上加速:
向下加速:
F
>
G
F
<
G
1
、下图中,二力能平衡的是( )
5
牛
5
牛
3
牛
3
牛
2
牛
2
牛
2
牛
2
牛
(
A
)
(
B
)
(
C
)
(
D
)
B
随堂练习
2
、下列哪些图中的两个力是平衡力
( )
F
1
=5N
F
2
=5N
A
F
1
=3N
F
2
=5N
B
F
1
=5N
F
2
=5N
C
F
1
=5N
F
2
=5N
D
D
3
、将一本物理书放在水平桌面上,当书静止时,书受到的平衡力是
( )
A.
书受到的重力和书对桌面的压力。
B.
书受到的重力和桌面对书的支持力
C.
书对桌面的压力和桌面对书的支持力
D.
桌子受到的重力和书对桌面的压力
B
4
、关于力和运动,下列说法中正确的是( )
A
.物体不受外力,它一定保持静止
B
.物体受到外力作用,运动状态一定改变
C
.物体做匀速直线运动时,一定受到平衡力的作用
D
.物体运动状态改变了,它一定受到外力的作用
D
5
、一个物体放在粗糙的水平面上,某人用水平方向的力推物体但未推动,这是因为人对物体的推力 ( )
A
.小于地面对物体的摩擦力
B
.大于物体受到的重力
C
.等于地面对物体的摩擦力
D
.等于物体受到的重力
C
6
、起重机的钢丝绳上系着一个重
G
的物
体,绳子的拉力为
F
,则 ( )
A
.物体静止时,
F=G
B
.物体的
0.1
米
/
秒匀速上升,
F
G
C
.物体以
0.2
米
/
秒匀速上升时,
F
G
D
.物体匀速下降时,
F
G
A