第一章運(yùn)動(dòng)和力目錄運(yùn)動(dòng)的描述勻變速直線運(yùn)動(dòng)重力彈力摩擦力第三節(jié)力的合成與分解第二節(jié)第一節(jié)第四節(jié)

牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用第五節(jié)

測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的速度和加速度學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)◎了解質(zhì)點(diǎn)的概念，體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用?！蛄私鈺r(shí)間與時(shí)刻、路程與位移、速度與速率、矢量與標(biāo)量的概念?！蛄私鈩蜃兯僦本€運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)的概念及特點(diǎn)。◎了解重力、彈力、靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的概念及特點(diǎn)?！蛄私饬Φ暮铣膳c分解。◎了解運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系，能分析常見物體的受力情況，并能進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。學(xué)習(xí)目標(biāo)力學(xué)是一門古老的學(xué)科，它是研究運(yùn)動(dòng)與力及其相互關(guān)系和規(guī)律的一門學(xué)科。這門學(xué)科雖然古老，但仍然是物理學(xué)的基礎(chǔ)，也是科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ)。在本章中，我們要學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)和力及其規(guī)律，了解描述運(yùn)動(dòng)的基本概念，重點(diǎn)研究物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化和力的重要關(guān)系，掌握牛頓運(yùn)動(dòng)定律在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。第五節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用一、牛頓第一定律遠(yuǎn)在2000多年前，人們就已經(jīng)提出了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系問題，那時(shí)，人們普遍認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。用力推車，車才能前進(jìn)；停止用力，車就會(huì)停下來。根據(jù)這類經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，古希臘哲學(xué)家亞里士多德得出一個(gè)結(jié)論：必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)，沒有力的作用，物體就要靜止下來，即力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。亞里士多德的觀點(diǎn)一直延續(xù)了2000年。直到17世紀(jì)，意大利著名物理學(xué)家伽利略才根據(jù)實(shí)驗(yàn)揭示了現(xiàn)象的本質(zhì)，指出了亞里士多德觀點(diǎn)的錯(cuò)誤。伽利略發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體之所以會(huì)停下來，是因?yàn)槭艿搅四Σ磷枇?。一、牛頓第一定律伽利略是怎樣得到這個(gè)結(jié)論的呢?他設(shè)想的一個(gè)摩擦力為零的理想實(shí)驗(yàn)是這樣的：小球沿著一個(gè)斜面從某一確定的位置滾下來后，將滾上另一面，如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙皆瓉淼母叨龋蹐D1-48（a）］；如果減小第二個(gè)斜面的傾角，小球在這個(gè)斜面上達(dá)到原來的高度就要通過更長(zhǎng)的距離［圖1-48（b）］；繼續(xù)減小第二個(gè)斜面的傾角，假如它最終成為水平面，小球要達(dá)到原有高度將永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去［圖1-48（c）］。在這種情況下，沒有力也可以維持物體的運(yùn)動(dòng)。顯然，伽利略的理想實(shí)驗(yàn)駁斥了亞里士多德的觀點(diǎn)。一、牛頓第一定律

牛頓在伽利略等人研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)自己進(jìn)一步的研究，得出下述結(jié)論：一切物體總保持原來的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。這就是牛頓第一定律。牛頓第一定律指出了物體都有保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，稱為慣性。因此，牛頓第一定律又稱為慣性定律。一、牛頓第一定律比較兩輛同樣靜止的卡車，載重的卡車比空載的卡車難以起動(dòng)；當(dāng)它們以同樣的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，載重的卡車又比空載的卡車難以停下來。這些都說明質(zhì)量大的物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難以改變，我們就說它的慣性大；質(zhì)量小的物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變，我們就說它的慣性小。質(zhì)量是物體慣性大小的量度，而且是唯一量度。牛頓第一定律還告訴我們，如果物體不受外力的作用，物體將保持原來的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不會(huì)改變。這說明力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，是使物體產(chǎn)生加速度的原因。二、牛頓第二定律我們又用什么方法來探究物體的加速度與物體所受外力及物體的質(zhì)量之間存在著的具體關(guān)系呢？二、牛頓第二定律二、牛頓第二定律

二、牛頓第二定律

二、牛頓第二定律在一般情況下，物體總是同時(shí)受到幾個(gè)力的作用，這時(shí)上面所說的力應(yīng)當(dāng)是物體所受外力的合力，那么加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系可進(jìn)一步表述為：物體的加速度與作用力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與外力的方向相同，這就是牛頓第二定律，即F=ma這個(gè)關(guān)系不僅適用于直線運(yùn)動(dòng)，而且適用于曲線運(yùn)動(dòng)。其中，F(xiàn)表示合外力，單位是N；m表示質(zhì)量，單位是kg；a

表示加速度，單位是m/s2

。三、牛頓第三定律我們知道，力是物體與物體之間的相互作用。當(dāng)一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施加力的作用時(shí)，這個(gè)物體也會(huì)受到另一個(gè)物體的作用，即力總是“成對(duì)”出現(xiàn)的。如果把其中一個(gè)力叫作作用力，那么另一個(gè)力就叫作反作用力。作用力和反作用力存在怎樣的關(guān)系呢？三、牛頓第三定律三、牛頓第三定律三、牛頓第三定律牛頓在總結(jié)這類實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，歸納出以下結(jié)論：兩個(gè)物體之間的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，這就是牛頓第三定律。牛頓第三定律在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用很廣泛。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)給腳一個(gè)向前的反作用力，使人前進(jìn)。三、牛頓第三定律氣墊船的螺旋槳在旋轉(zhuǎn)時(shí)，用力向后推水，水同時(shí)給螺旋槳一個(gè)反作用力，推動(dòng)船體前進(jìn)，如圖1-52所示。汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由于輪胎和地面間有摩擦，車輪向后推地面，地面給車輪一個(gè)向前的反作用力，使汽車前進(jìn)。如果把后輪架空，不讓它跟地面接觸，這時(shí)盡管發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)后輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)，但由于車輪不推地面，地面也不產(chǎn)生向前推車的力，因此汽車就不能前進(jìn)。課后思考1.如圖1-53所示，光滑的水平面上有一小車以向右的加速度a做勻加速運(yùn)動(dòng)，車內(nèi)兩物體A、B的質(zhì)量之比為2∶1，A、B間用彈簧相連并放在光滑的桌面上，B通過質(zhì)量不計(jì)的輕繩與車相連，剪斷輕繩的瞬間，A、B的加速度大小分別為（）。A.a

、0

B.a、a

C.a

、2a

D.0、2a課后思考

2.在光滑水平地面上有兩個(gè)疊放在一起的斜面體A、B，兩斜面體的形狀和大小完全相同，質(zhì)量分別為M、m。如圖1-54所示，對(duì)上面或下面的斜面體施加水平方向的恒力F1

、F

2

均可使兩斜面體相對(duì)靜止地做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，已知兩斜面體間的摩擦力為