第一章力的基本概念與相互作用第二章重力與彈力第三章摩擦力第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律第五章受力平衡與超重失重第六章力學(xué)綜合應(yīng)用01第一章力的基本概念與相互作用第1頁(yè)力的概念引入在物理學(xué)中，力是一個(gè)核心概念，它描述了物體之間的相互作用。想象一個(gè)籃球運(yùn)動(dòng)員在比賽中，他用力將籃球投出，籃球在空中經(jīng)歷受力和運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜變化。這個(gè)過(guò)程中涉及哪些力？它們是如何相互作用的？力的定義是物體與物體之間的相互作用，它能夠改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或形變。力的國(guó)際單位是牛頓（N），這是為了紀(jì)念艾薩克·牛頓這位對(duì)力學(xué)有重大貢獻(xiàn)的科學(xué)家。力的作用是相互的，即作用力與反作用力總是成對(duì)出現(xiàn)，大小相等、方向相反。例如，當(dāng)籃球運(yùn)動(dòng)員用力推籃球時(shí)，籃球也會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)員施加一個(gè)大小相等、方向相反的力。這種相互作用是自然界的基本規(guī)律之一。力的作用效果可以分為改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和改變物體的形變。改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是指力可以使靜止的物體運(yùn)動(dòng)起來(lái)，或者使運(yùn)動(dòng)的物體速度發(fā)生變化；改變物體的形變是指力可以使物體發(fā)生形狀或體積的變化。例如，拉伸橡皮筋會(huì)使橡皮筋變長(zhǎng)，壓縮彈簧會(huì)使彈簧變短。力的分類有多種方式，按性質(zhì)分類可以分為重力、彈力、摩擦力、分子力、電磁力等；按效果分類可以分為拉力、壓力、支持力、阻力等。理解力的概念和分類是學(xué)習(xí)力學(xué)的基礎(chǔ)，也是解決力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵。第2頁(yè)力的分類與性質(zhì)力的分類按性質(zhì)分類：重力、彈力、摩擦力、分子力、電磁力等力的分類按效果分類：拉力、壓力、支持力、阻力等力的性質(zhì)矢量性：力既有大小又有方向，運(yùn)算時(shí)遵循平行四邊形定則力的性質(zhì)相互作用性：力的作用是相互的，作用力與反作用力大小相等、方向相反、作用在同一直線上力的性質(zhì)力的作用效果：改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或形變第3頁(yè)力的合成與分解力的合成實(shí)例兩個(gè)力分別為10N和8N，夾角為30°時(shí)，合力大小為√(102+82+2×10×8×cos30°)≈17.9N力的分解正交分解：將力分解為兩個(gè)互相垂直的分力，便于受力分析第4頁(yè)受力分析的方法受力分析確定研究對(duì)象：明確分析哪個(gè)物體的受力。畫(huà)出受力圖：在物體上標(biāo)出所有受力，包括重力、彈力、摩擦力等。逐個(gè)分析：根據(jù)力的性質(zhì)和作用對(duì)象，逐個(gè)分析每個(gè)力的方向和大小。列方程：根據(jù)牛頓定律或平衡條件列方程。求解：解方程組，得出結(jié)果。驗(yàn)證：檢查結(jié)果是否符合實(shí)際情況。受力分析的實(shí)例一個(gè)物體放在水平面上，用10N的水平力推它，物體未動(dòng)，說(shuō)明靜摩擦力也為10N。一個(gè)物體放在傾斜的天平上，左右兩側(cè)的力相等，天平平衡。一個(gè)物體從高度為10m處自由落下，經(jīng)過(guò)2s落地，速度為v=gt=2×9.8m/s2=19.6m/s。02第二章重力與彈力第5頁(yè)重力的概念與計(jì)算重力是物體由于地球的吸引而受到的力，方向總是豎直向下。在物理學(xué)中，重力是非常重要的一個(gè)概念，它影響著我們?nèi)粘Ｉ钪械脑S多現(xiàn)象。例如，為什么蘋果會(huì)從樹(shù)上掉下來(lái)？這是因?yàn)榈厍驅(qū)μO果施加了重力。重力的計(jì)算公式是G=mg，其中m是物體的質(zhì)量，g是重力加速度，在地球表面約為9.8m/s2。例如，一個(gè)質(zhì)量為50kg的學(xué)生，受到的重力為G=50kg×9.8m/s2=490N。這個(gè)力使得學(xué)生能夠站在地面上，而不是漂浮在空中。重力的作用效果是使物體向下運(yùn)動(dòng)，這就是為什么自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度是g。在不同的星球上，重力加速度是不同的。例如，在月球上，重力加速度約為1.6m/s2，是地球的1/6。因此，在月球上，同一個(gè)物體受到的重力只有地球上的1/6。這個(gè)現(xiàn)象在阿波羅登月任務(wù)中得到了驗(yàn)證，宇航員在月球上可以輕松地跳得很高，因?yàn)樗麄兪艿降闹亓苄?。?頁(yè)重力的作用效果改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)使靜止的物體運(yùn)動(dòng)起來(lái)，或使運(yùn)動(dòng)的物體速度發(fā)生變化產(chǎn)生壓力物體放在水平面上時(shí)，重力會(huì)產(chǎn)生向下的壓力，大小等于重力自由落體運(yùn)動(dòng)物體在重力作用下會(huì)做自由落體運(yùn)動(dòng)，加速度為g不同星球的重力不同星球的重力加速度不同，如月球表面約為1.6m/s2，是地球的1/6重力與日常生活重力影響著我們?nèi)粘Ｉ钪械脑S多現(xiàn)象，如物體下落、建筑物穩(wěn)定等第7頁(yè)彈力的產(chǎn)生與分類彈力的應(yīng)用彈力在生活中的應(yīng)用非常廣泛，如彈簧、橡皮筋等彈力的物理原理彈力的大小與形變量成正比，遵循胡克定律彈力實(shí)例橡皮筋被拉伸時(shí)會(huì)感覺(jué)有彈力，這是因?yàn)橄鹌そ畎l(fā)生了形變第8頁(yè)彈力的計(jì)算與胡克定律胡克定律胡克定律是描述彈力與形變量關(guān)系的定律，公式為F=kx，其中k為勁度系數(shù)，x為形變量。胡克定律適用于彈性形變范圍內(nèi)，即物體形變后能夠恢復(fù)原狀。勁度系數(shù)k是描述彈簧或彈性物體剛度的一個(gè)參數(shù)，單位為N/m。形變量x是彈簧或彈性物體形變的長(zhǎng)度，單位為m。彈力的計(jì)算步驟確定形變量：測(cè)量彈簧或彈性物體的形變長(zhǎng)度。代入公式：將形變量代入胡克定律公式，計(jì)算彈力大小。單位轉(zhuǎn)換：確保形變量的單位為米（m），彈力的單位為牛頓（N）。實(shí)例：一個(gè)勁度系數(shù)為100N/m的彈簧，被壓縮5cm，彈力為F=100N/m×0.05m=5N。03第三章摩擦力第9頁(yè)摩擦力的概念摩擦力是兩個(gè)相互接觸的物體在相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，產(chǎn)生的阻礙運(yùn)動(dòng)的力。在物理學(xué)中，摩擦力是一個(gè)非常重要的概念，它影響著我們?nèi)粘Ｉ钪械脑S多現(xiàn)象。例如，為什么用力推箱子時(shí)，箱子會(huì)滑動(dòng)？這是因?yàn)榇嬖谀Σ亮ψ璧K了箱子的運(yùn)動(dòng)。摩擦力的定義是兩個(gè)相互接觸的物體在相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，產(chǎn)生的阻礙運(yùn)動(dòng)的力。摩擦力的方向總是與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反。摩擦力的作用效果是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，使物體的速度減小或停止運(yùn)動(dòng)。摩擦力的分類有多種方式，按性質(zhì)分類可以分為靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力、滾動(dòng)摩擦力等；按效果分類可以分為有摩擦力和無(wú)摩擦力等。理解摩擦力的概念和分類是學(xué)習(xí)力學(xué)的基礎(chǔ)，也是解決力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵。第10頁(yè)滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算滑動(dòng)摩擦力的公式f=μN(yùn)，其中μ為動(dòng)摩擦因數(shù)，N為正壓力滑動(dòng)摩擦力的影響因素接觸面的粗糙程度：越粗糙，μ越大滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算實(shí)例一個(gè)物體放在木板上，動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，正壓力為100N，滑動(dòng)摩擦力為f=0.2×100N=20N滑動(dòng)摩擦力的應(yīng)用滑動(dòng)摩擦力在生活中的應(yīng)用非常廣泛，如剎車、摩擦帶等滑動(dòng)摩擦力的物理原理滑動(dòng)摩擦力是物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的阻力，與物體的速度無(wú)關(guān)第11頁(yè)靜摩擦力的分析靜摩擦力實(shí)例一個(gè)物體放在斜面上，斜面傾角為30°，最大靜摩擦力為f_max=μ_sN=μ_s×mgcos30°。若外力小于f_max，物體靜止靜摩擦力分析靜摩擦力的大小隨外力的變化而變化，但有最大值第12頁(yè)摩擦力的應(yīng)用摩擦力的有利方面行走：人走路時(shí)靠腳與地面的摩擦力。剎車：汽車剎車時(shí)靠剎車片與輪子的摩擦力。摩擦力在生活中的應(yīng)用非常廣泛，如剎車、摩擦帶等摩擦力的不利方面磨損：機(jī)器零件的摩擦?xí)?dǎo)致磨損。能量損失：摩擦力做功會(huì)消耗能量。摩擦力在生活中的應(yīng)用非常廣泛，如剎車、摩擦帶等04第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律第13頁(yè)牛頓第一定律牛頓第一定律，也稱為慣性定律，是牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)。它指出：物體在沒(méi)有受到外力作用時(shí)，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這個(gè)定律揭示了物體保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，即慣性。慣性是物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的能力，質(zhì)量是慣性的量度。例如，一個(gè)靜止的物體需要外力才能使其運(yùn)動(dòng)，而一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體需要外力才能使其停止或改變速度。牛頓第一定律的發(fā)現(xiàn)對(duì)物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，它為我們理解物體的運(yùn)動(dòng)提供了基礎(chǔ)。在日常生活中，牛頓第一定律也有許多應(yīng)用，如汽車的安全帶、自行車剎車等。這些應(yīng)用都是基于慣性定律設(shè)計(jì)的，能夠提高安全性。第14頁(yè)牛頓第二定律牛頓第二定律的內(nèi)容物體的加速度a與它所受的合外力F成正比，與它的質(zhì)量m成反比，即F=ma牛頓第二定律的公式推導(dǎo)F=kma，在國(guó)際單位制中k=1，簡(jiǎn)化為F=ma牛頓第二定律的應(yīng)用牛頓第二定律可以用來(lái)計(jì)算物體的加速度牛頓第二定律的實(shí)例一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體，受到10N的合外力，其加速度為a=F/m=10N/2kg=5m/s2牛頓第二定律的物理原理牛頓第二定律揭示了力與加速度之間的關(guān)系第15頁(yè)牛頓第三定律作用力與反作用力的區(qū)別作用力與反作用力作用在兩個(gè)不同的物體上牛頓第三定律的應(yīng)用牛頓第三定律在生活中的應(yīng)用非常廣泛，如火箭發(fā)射、游泳等第16頁(yè)牛頓定律的應(yīng)用牛頓定律的應(yīng)用步驟受力分析：畫(huà)出物體的受力圖。建立坐標(biāo)系：選擇合適的坐標(biāo)系，分解力。列方程：根據(jù)牛頓定律或平衡條件列方程。求解：解方程組，得出結(jié)果。驗(yàn)證：檢查結(jié)果是否符合實(shí)際情況。牛頓定律的應(yīng)用實(shí)例一個(gè)物體放在水平面上，用10N的水平力推它，物體未動(dòng)，說(shuō)明靜摩擦力也為10N。一個(gè)物體放在傾斜的天平上，左右兩側(cè)的力相等，天平平衡。一個(gè)物體從高度為10m處自由落下，經(jīng)過(guò)2s落地，速度為v=gt=2×9.8m/s2=19.6m/s。05第五章受力平衡與超重失重第17頁(yè)受力平衡的條件受力平衡是物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在物理學(xué)中，受力平衡是非常重要的一個(gè)概念，它影響著我們?nèi)粘Ｉ钪械脑S多現(xiàn)象。例如，為什么一個(gè)放在水平桌面上的物體保持靜止？這是因?yàn)樗艿降牧ο嗷テ胶?。受力平衡的條件是物體所受合外力為零，即F_合=0。在受力平衡的情況下，物體不會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變，保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)。受力平衡的分析方法是解決靜力學(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ)，需要結(jié)合實(shí)際情況靈活運(yùn)用。例如，一個(gè)物體放在傾斜的天平上，左右兩側(cè)的力相等，天平平衡。這是受力平衡的一個(gè)典型例子。第18頁(yè)受力平衡的應(yīng)用受力平衡的條件物體所受合外力為零，即F_合=0受力平衡的分析方法解決靜力學(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ)，需要結(jié)合實(shí)際情況靈活運(yùn)用受力平衡的實(shí)例一個(gè)物體放在傾斜的天平上，左右兩側(cè)的力相等，天平平衡受力平衡的應(yīng)用受力平衡在生活中的應(yīng)用非常廣泛，如天平、橋梁等受力平衡的物理原理受力平衡揭示了力的相互性第19頁(yè)超重與失重現(xiàn)象完全失重電梯自由下落時(shí)，一個(gè)質(zhì)量為60kg的人，受到的支持力為N=0，完全失重加速度分析超重與失重與加速度的關(guān)系失重實(shí)例電梯下降時(shí)，一個(gè)質(zhì)量為60kg的人，受到的支持力為N=m(g-a)=60kg×(9.8m/s2-2m/s2)=528N，失重第20頁(yè)受力平衡與超重失重總結(jié)受力平衡與超重失重受力平衡是物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。受力平衡的條件是物體所受合外力為零。受力平衡的分析方法是解決靜力學(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ)。超重與失重是物體對(duì)支持物的壓力與重力的關(guān)系。超重與失重與加速度的關(guān)系受力平衡與超重失重應(yīng)用受力平衡在生活中的應(yīng)用非常廣泛，如天平、橋梁等。超重與失重在生活中的應(yīng)用非常廣泛，如電梯、過(guò)山車等06第六章力學(xué)綜合應(yīng)用第21頁(yè)力學(xué)綜合問(wèn)題引入力學(xué)綜合問(wèn)題往往涉及多個(gè)力的作用和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變，需要綜合運(yùn)用力學(xué)知識(shí)。例如，一個(gè)滑雪者從山坡上滑下，受到重力、支持力、摩擦力的作用，同時(shí)做加速運(yùn)動(dòng)。這個(gè)過(guò)程中涉及哪些力？它們是如何相互作用的？力的定義是物體與物體之間的相互作用，它能夠改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或形變。力的國(guó)際單位是牛頓（N），這是為了紀(jì)念艾薩克·牛頓這位對(duì)力學(xué)有重大貢獻(xiàn)的科學(xué)家。力的作用是相互的，即作用力與反作用力總是成對(duì)出現(xiàn)，大小相等、方向相反。例如，當(dāng)滑雪者用力推滑雪板時(shí)，滑雪板也會(huì)對(duì)滑雪者施加一個(gè)大小相等、方向相反的力。這種相互作用是自然界的基本規(guī)律之一。力的作用效果可以分為改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或改變物體的形變。改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是指力可以使靜止的物體運(yùn)動(dòng)起來(lái)，或者使運(yùn)動(dòng)的物體速度發(fā)生變化；改變物體的形變是指力可以使物體發(fā)生形狀或體積的變化。例如，拉伸橡皮筋會(huì)使橡皮筋變長(zhǎng)，壓縮彈簧會(huì)使彈簧變短。力的分類有多種方式，按性質(zhì)分類可以分為重力、彈力、摩擦力、分子力、電磁力等；按效果分類可以分為拉力、壓力、支持力、阻力等。理解力的概念和分類是學(xué)習(xí)力學(xué)的基礎(chǔ)，也是解決力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵。第22頁(yè)力學(xué)綜合問(wèn)題的分析方法力學(xué)綜合問(wèn)題引入力學(xué)綜合問(wèn)題往往涉及多個(gè)力的作用和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變，需要綜合運(yùn)用力學(xué)知識(shí)力學(xué)綜合問(wèn)題的分析方法需要系統(tǒng)的方法和靈活的思維力學(xué)綜合問(wèn)題的實(shí)例一個(gè)滑雪者從山坡上滑下，受到重力、支持力、摩擦力的作用，同時(shí)做加速運(yùn)動(dòng)力學(xué)綜合問(wèn)題的應(yīng)用力學(xué)綜合知識(shí)在工程、科技、生活中有著廣泛的應(yīng)用力學(xué)綜合問(wèn)題的物理原理力學(xué)綜合問(wèn)題揭示了力與加速度之間的關(guān)系第23頁(yè)力學(xué)綜合實(shí)例分析力學(xué)綜合實(shí)例