第1章 运动和力 知识清单

1运动和力1.1机械运动一、机械运动1、机械运动：在物理学里，把物体位置随时间的变化(一个物体相对于另一个物体位置的改变)叫机械运动。2、判断机械运动的方法：机械运动是宇宙中的普遍现象，一切物体都在运动，绝对静止的物体是不存在的。判断物体是否做机械运动的依据就是看这个物体相对于另一物体有没有位置的变化，如果有，我们就说这个物体相对于另一物体在做机械运动。二、机械运动的分类1、直线运动：（1）匀速直线运动：速度的大小和方向不发生变化的运动。（2）变速直线运动：速度的大小发生变化，方向可能来回变化。2、曲线运动：运动方向发生变化的运动。三、参照物1、参照物：研究机械运动，判断一个物体是运动的还是静止的，总要选取某一物体作为标准，这个作为标准的物体叫参照物。2、参照物的理解（1）参照物一旦被选定，我们就假定该物体是静止的。（2）参照物的选择是任意的，既可以选相对地面静止的物体，也可以选相对地面运动的物体。可本着便于研究的原则选取合适的参照物，但不能选研究物体本身作为参照物。如研究地面上物体的运动，通常选取地面或相对于地面静止的物体作为参照物。（3）判断一个物体是否运动，怎样运动，要看它相对于参照物的位置是否在改变和怎样改变；反之，如果已知物体的运动状态，判断所选的参照物时，就应该看运动的物体相对谁的位置在变化，谁就是运动物体的参照物。四、运动和静止的相对性同一物体是运动的还是静止的，取决于所选的参照物。同一个物体，相对于不同的参照物，它的运动情况可能不同。相对于这个物体是静止的，相对于另一个物体可能是运动的，这就是运动和静止的相对性。如坐在行驶汽车中的乘客，以司机为参照物，他是静止的；以地面为参照物，他是运动的。因为运动和静止是相对的，所以描述物体的运动时必须选定参照物，事先不选定参照物，就无法对物体的运动状态作出判断。五、速度1、运动快慢的比较：（1）相同时间比较运动距离；（2）相同距离比较运动时间2、速度：表示物体运动快慢的物理量（1）大小：物体运动得越快，则速度越大；物体运动得越慢，则速度越小。（2）定义：物体在单位时间内通过的路程叫做速度。（3）公式：速度=路程/时间用v表示速度，s表示路程，t表示时间，计算速度的公式可表示为。（4）单位：常用的速度单位是米/秒和千米/时。“1米/秒”的意义：如果物体在1秒内通过的路程是1米，它的速度就是1米/秒。换算关系：1米/秒=3.6千米/时。3、路程时间图像与速度时间图像①路程与时间图像：斜率大小表示速度大小，水平表示静止不动。②速度与时间图像：图像和时间夹的面积表示路程大小，水平表示匀速，向上倾斜为加速。1.2力一、力与力的作用效果1、什么是力：力是一个物体与另一个物体的作用2、施力物体：物体对其他物体有力的作用3、受力物体：物体受到其他物体的力的作用施力物体与受力物体一个物体对另一个物体施加拉、推、提、压等作用时，另一个物体就会受到这种作用。施加这种作用的物体叫施力物体，受到这种作用的物体叫受力物体。力不能离开物体而单独存在一对作用力总是跟两个物体有关(一个施力者，一个受力者)，单独一个物体不能产生力的作用，如果离开物体更是不可能有力的作用，即力是物体对一物体的作用。力的产生与是否接触无关相互接触的物体不一定发生力的作用，没有接触的物体之间也不一定无力的作用(如磁铁吸引小钢球)，所以接触与否不能成为判断有无力的作用的依据。4、力的作用效果：（1）改变物体的运动状态：使物体不在处于静止或运输直线运动的情况。（2）改变物体的形状：使物体形状发生变化（可能有些变化过于微小，需要放大才能看见）二、力的作用是相互的1、相互作用力：两个物体之间有着力的作用时，施力物体同时也是受力物体，这就是力的作用是相互的。2、相互作用力的特点：大小相等、方向相反、作用在同一直线上，作用在不同物体上、同时产生同时消失。3、物体间力的作用是相互的，一个物体对另一个物体施加力的作用的同时，一也一定受到另一个物体对它的力的作用。即甲对一乙有力的作用的同时，乙对甲也有力的作用，受力物体同时也是施力物体，参与力的作用的物体总是“一身兼二职”。一对相互作用力，总是同时产生，同时消失，没有先后之分。相互作用的两个力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，作用在不同的物体上，如图所示。三、力的测量1、力的单位：在国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，用字母N表示。它是以英国科学家牛顿的名字命名的。拿起两个鸡蛋的力大约是1N，背起一个普通中学生所用的力大约是500N。2、弹性弹力（1）弹性：物体受力发生形变，失去力又恢复到原来的形状的性质叫弹性；（2）塑性：物体受力时发生形变，失去力后不能恢复原来形状的性质叫塑性；注意：形变的普遍性。不能发生形变的宏观物体是不存在的，任何宏观物体都能发生形变，只是有的比较明显，可以直接看到;有的不那么明显，用肉眼很难直接观察到。（3）弹性形变：物体受到力的作用时会发生形变，撤去力恢复到原来的形状的形变。（4）弹力：发生弹性形变时，想要恢复到原来形状产生对其他物体的作用力。3、测力计（1）胡克定律：胡克实验得出同一弹簧的弹力大小与形变量成正比。（2）影响弹簧弹力的大小因素：弹簧材质、粗细、长短（控制变量），伸长量。（3）测量力的大小的工具叫做测力计：弹簧测力计是一种常用的测力计，它的内部装有一根可以伸缩的弹簧。4、弹簧测力计的原理和使用原理：在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧伸长越长（且成正比）。使用弹簧测力计时应注意以下问题：(1)调零：使用前应检查指针有没有对准零刻度线，若没有对准，则需要调零。(2)被测力不能超出弹簧测力计的测量范围，即量程。(3)测量时拉杆、弹簧不能与面板摩擦。(4)测量时，弹簧测力计的弹簧伸长方向要跟所测力的方向在同一条直线上，即要沿着弹簧测力计的轴线方向施力。(5)读数时，应让视线与面板表面刻度垂直。注意：(1)弹簧的伸长量与弹簧的长度不同。弹簧不受任何拉力时的长度叫做弹簧的原长，一般用L0表示，弹簧受到拉力之后的长度是弹簧现在的长度，一般用L表示，则弹簧的伸长量。弹簧的伸长量与所受的拉力F成正比，越长，表明所受拉力F越大。(2)弹簧测力计在使用之前最好轻轻地来回拉动挂钩几次，以免“卡壳”。四、力的三要素力的大小、方向和作用点是表示力的作用效果的重要特征，称为力的三要素。它们都会影响力的作用效果。五、力的示意图1、力的示意图：科学上通常用一条带箭头的线段来直观地表示力，在受力物体上沿着力的方向画一条线段，在线段的末端画一个箭头表示力的方向，在箭头边上标上力的大小，线段的起点或终点表示力的作用点。这种表示力的图形叫做力的示意图（前图）。2、力的图示：后图表示力的图示1.3几种常见的力一、重力及其方向1、重力：物体由于地球的吸引而受到的力叫做重力，通常用字母G表示。对重力的理解：①重力的施力物体是地球,受力物体是地球表面附近的一切物体，无论固体、液体、气体都受地球的吸引。②在地球附近的物体都会受到重力的作用，不论物体运动还是静止。③重力是非接触力,天上飞的飞机也受到重力的作用。④物体和地球之间的作用是相互的，物体受到地球的吸引力，地球也受到物体的吸引力。⑤重力是由于地球的吸引而产生的力,但重力不一定等于地球对物体的吸引力，重力特指地球对物体的吸引。注意：实际生活中说的物重、体重、多重一般指的是物体的质量，在物理中提到的物重一般指的是物体的重力，这点要注意区分。2、重力的方向：重力的方向总是竖直向下。【补充】探究重力的方向实验图示内容现象实验1把装置放在水平地面上，观察悬线自由下垂的方向悬线竖直向下实验2把装置放在斜面上，观察悬线自由下垂的方向悬线竖直向下实验3把装置中的悬线剪断，观察小球自由下落的方向小球竖直下落对重力方向坚直向下的理解：①重力的方向竖直向下是指垂直于所在地的水平面,近似指向地心②重力的方向与运动状态无关，不管物体是否运动、怎样运动，重力的方向不变。3、重心：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，我们可以认为各部分受到重力的作用集中于一点，这一叫做物体的重心。对重心的理解：①重心是物体各部分所受重力作用的等效作用点。②物体的重心，可以在物体上,也可以在物体以外;形状规则、质量分布均勾的物体，它的重心在它的几何中心上。③在受力物体上画力的示意图时，常把力的作用点画在重心上。④重心的位置与物体所在的位置、放置状态以及运动状态等无关。⑤当一个物体的质量分布发生变化时，其重心的位置一般也会发生变化。⑥提高稳度的方法：一是增大支持面，二是降低重心。4、确定重心的方法(1)有规则几何形状且质量分布均匀的物体的重心在它的几何中心。(2)不规则薄板状物体的重心可用悬挂法得到。二、重力的大小1、实验探究：重力的大小与质量的关系实验器材：弹簧测力计、质量均为100克的钩码4个。实验过程：用弹簧测力计依次测出1~4个钩码受到的重力，并记录表格测量分析数据：以质量为横坐标，重力为纵坐标，建立直角坐标系，根据表格中的数据在坐标系中描点，连接这些点，发现重力----质量图像是一条过原点的倾斜直线。实验结论：物体受到的重力跟它的质量成正比。重力和质量的比值大约是9.8牛/千克。2、重力与质量的关系式G=mg通常g取9.8牛/千克，表示质量为1千克的物体受到的重力为9.8牛。粗略计算时，g值也可以取10牛/千克。地面上同一点处物体受到重力的大小跟物体的质量m成正比。同样，当m一定时，物体所受重力的大小与重力常数g成正比，用关系式G=mg可以求出物体受到的重力。通常在地球表面附近，g值约为9.8牛每千克，表示质量是1千克的物体受到的重力是9.8牛。(9.8牛是一个平均值；在赤道上g最小，g=9.79N/kg；在两极上g最大，g=9.83N/kg。所以，同一物体在地球不同位置，所受重力有可能不同。3、相同物体在不同星球重力不同4、重力与质量的区别项目重力质量区别定义由于地球的吸引而使物体受到的力物体所含物质的多少方向竖直向下没有方向大小随物体所处位置的改变而改变不随物体所处位置的改变而改变符号Gm单位牛顿(N)千克(kg)测量工具弹簧测力计托盘天平1.4运动与力【知识补充】1、力与运动的认识：古希腊哲学家亚里士多德认为力是维持物体运动的原因。而伽利略却认为，力不是维持物体运动的原因。2、伽利略的实验（左图）：3、探究阻力对小车运动的影响（右图）：(1)设计实验：取一辆小车，让它三次都从同一斜面上的同一高度由静止滑下。每次水平面的表面不同，第一次在水平面上铺上毛巾，第二次换成棉布，第三次换成木板。比较小车每次在水平面上滑行的距离有什么不同。(2)实验器材：小车、斜面、棉布、木板、毛巾、刻度尺。(3)实验过程：①让小车从斜面上适当的位置由静止开始滑下，水平面铺上毛巾，观察小车在阻力较大的毛巾表面上滑行的距离；②让小车从斜面上同一位置由静止开始滑下，水平面铺上棉布，观察小车在阻力较小的棉布表面上滑行的距离；③让小车从斜面上同一位置由静止开始滑下，水平面铺上木板，观察小车在更光滑些的木板表面上滑行的距离。(4)实验结果：水平面的材料小车受到的阻力(大，较大，小)小车运动的距离(大，较大，小)毛巾大小棉布较大较大木板小大(5)探究结论：实验结果表明，水平面越光滑，小车运动时受到的阻力越小，通过的距离越远，速度减小得越慢。(6)理论推导：假如小车在运动中没有受到任何力，它将保持原来的速度沿直线永远运动下去。4、前人对力与运动的探究及成果伽利略认为：如果物体在运动中不受力的作用，它的速度将保持不变笛卡尔认为：如果运动物体不受到任何力的作用，将永远沿原来的方向做匀速直线运动一、牛顿第一定律1、牛顿第一定律（也叫惯性定律）：一切物体在没有受到力的作用的时候，总保持静止状态或匀速直线运动状态。2、牛顿第一定律的理解：（1）牛顿第一定律是通过分析、概括、推理得出的，不可能用实验直接来验证。（2）牛顿第一定律对任何物体都适用，不论固体、液体、气体。（3）力是改变物体运动状态的原因，力不是维持物体运动状态的原因。（4）运动的物体不受力时做匀速直线运动(保持它的运动状态)。（5）静止的物体不受力时保持静止状态(保持它的静止状态)。【微点拨】对牛顿第一定律的理解1、定律所说的物体不受外力的情况是一种理想情况，在现实中是不存在的(因为在现实在不存在不受力的物体)定律不可能通过实验直接得到，只能经过科学的推理而得到，也正因为如此，刚才的实验叫伽利略理想实验。2、牛顿第一定律也可以简写为：一切物体在不受外力作用时，运动状态总保持不变。3、“一切物体是指定律适用于宇宙中的万事万物，无一例外。“总是指过去、现在和将来这一定律都是正确的。4、定律中的“或”不能说成“和”。5、定律说明了力和运动的关系：力并不是物体运动的原因，而是物体运动状态发生改变的原因。物体的运动并不需要力来维持，力可以使物体从快变慢，从慢变快，或者改变运动的方向。二、惯性1、惯性：物体保持原来运动状态不变的性质；即运动的物体要保持它的运动状态，静止物体要保持它的静止状态。2、惯性的理解：（1）一切物体任何时候都具有惯性(静止的物体具有惯性，运动的物体也具有惯性)。牛顿第一定律表明，一切物体都具有保持静止状态或匀速直线状态的性质，因此牛顿第一定律也叫惯性定律。（2）惯性是物体本身的属性，惯性的大小与物体质量大小有关。质量越大，惯性越大；质量越大的物体其运动状态越难改变。惯性的大小与物体的形状、运动状态、位置及受力情况无关。（3）惯性是一种属性，它不是力。惯性只有大小，没有方向。3、防止惯性的现象：汽车安装安全气襄，汽车安装安全带；利用惯性的现象：跳远助跑可提高成绩，拍打衣服可除尘。【知识点详解】惯性1、物体保持运动状态不变的特性叫做惯性，所以牛顿第一定律也叫惯性定律。惯性是一切物体固有的属性，无论是固体、液体或气体，无论物体是运动还是静止，都具有惯性。也就是说，任何物体在所受外力的合力为零时，都保持原有的运动状态不变。即原来静止的继续静止，原来运动的继续作匀速直线运动。对于惯性的理解要注意以下几点：（1）一切物体具有惯性；（2）惯性是物体的固有属性；（3）质量是惯性大小唯一的量度；（4）惯性是物体的一种属性，而不是一种力。所以不能说“受到惯性”，只能说“由于惯性”或“具有惯性”。2、生活中利用惯性的实例：①跳远运动员的助跑； ②用力可以将石头甩出很远；③骑自行车蹬几下后可以让它滑行； ④利用盛水容器，泼水浇菜；⑤烧锅炉时，用铁锨往炉膛内添加煤； ⑥撞击锤柄几下，套紧锤头；⑦摩托车飞跃断桥； ⑧使劲甩手可把手上的水甩掉；⑨拍打衣服可除去灰尘等。3、生活中防止惯性的实例：①小型客车前排乘客要系安全带；②车辆行使要保持距离；③运输玻璃制品，装玻璃制品需要包装且要垫上很厚的泡沫塑料；④骑自行车的速度太快，容易发生事故；⑤当汽车超载时，汽车遇到紧急情况时，车不容易刹住等。项目惯性惯性定律（牛顿第一定律）区别惯性是物体本身的一种属性惯性定律是物体不受力或受平衡力时遵循的运动规律无论物体是否受力，无论处于何种运动状态，物体都具有惯性惯性定律的成立是有条件的，即：只有物体在不受力或受平衡力时才成立联系因为物体有惯性，所以在不受外力时能保持匀速直线运动状态或静止状态，因此牛顿第一定律又称为惯性定律。1.5二力平衡的条件一、平衡力1、平衡状态：物体静止和匀速直线运动状态叫平衡状态。2、平衡力：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。3、生活中处于平衡状态的例子①静止的物体，物体受到的重力与其受到的另一个力是平衡力。如在桌面上的碗、静止在空中的气球等。②匀速运动的物体，在运动方向上物体受到的力是平衡力。如在路上匀速行驶的汽车、传动带上的物体等。【微点拨】平衡力的应用平衡力的应用主要是根据二力平衡条件进行相关的计算的分析等。在初中物理中，分为两种情况：一是根据运动状态判断物体的受力情况；二是根据受力情况来判断物体的运动状态。1、如果物体处于静止或匀速直线运动状态，则可用平衡力的知识判断或求解未知力。根据平衡力判断物体在所要研究的方向上所受力的情况（一般考虑水平方向和竖直方向），最后根据平衡力的知识分析出所求力的情况。2、如果物体所受的合力为0（受平衡力），则可判断物体处于静止状态或匀速直线运动状态。如果物体所受合力不为0（受非平衡力）。二、二力平衡1、如果物体只受两个力的作用，且处于平衡状态，这种情况叫做二力平衡。2、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。简单的说就是：同体、等大、反向、共线。【知识点详解】二力平衡的条件1、一个物体在受到两个相同大小，方向相反，作用在同一物体上，同一直线上的力作用时，如果能保持静止或匀速直线运动状态，我们就说物体处于平衡状态。两个力同时作用在同一物体同一直线上，如果物体保持静止或匀速直线运动状态，则这两个力对物体运动状态的作用效果相互抵消(合力为0），我们就说这两个力平衡。这就是二力平衡。2、二力平衡的条件：大小相等；方向相反；二力作用在同一物体上，且在同一条直线上。二力平衡的条件简单来说就是同体、等大、反向、共线。特别是“同体”和“共线”这个条件往往被初学者遗漏，而造成对二力平衡做出错误判断。3、平衡力和相互作用力（1）相同点：大小相等，方向相反，在同一直线上。（2）不同点：平衡力：作用在同一物体上，是两种力；相互作用力：作用在不同物体上，是一种力，同时产生同时消失。平衡力相互作用的力实例相同大小大小相等方向方向相反，并且在同一条直线上不同点作用点同一物体上不同物体上效果能相互抵消不能相互抵消存在性互相独立同时变化探究：二力平衡实验(1)当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，它受到的力是相互平衡的；(2)从实验效果的角度分析，认为乙方案更好，理由是摩擦力对实验的影响较小；(3)乙实验中向两端的小盘里加砝码，当两盘砝码质量相等时，小卡片静止；(4)把小卡片转过一个角度，然后松手，观察到小卡片转动，最后恢复到静止状态，说明两个力必须作用在同一直线上才能平衡；(5)在小卡片平衡时，用剪刀将卡片从中间剪开，再松手时，小卡片运动，由此说明两个力必须作用在同一物体上才能平衡。1.6摩擦力一、摩擦力的概念1、摩擦力：两个互相接触的物体，当它们要发生或已发生相对运动时，就会在接触面上产生一种阻碍相对运动的力就叫摩擦力。2、摩擦力的方向：摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反；摩擦力有时起阻力作用，有时起动力作用。3、摩擦力的大小：滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。接触面粗糙程度相同时，压力越大滑动摩擦力越大；压力相同时，接触面越粗糙滑动摩擦力越大。4、常见摩擦力：（1）滑动摩擦：相互接触的两个物体，当它们之间有相对运动时，产生的摩擦力。（2）滚动摩擦：相互接触的两个物体，当一个物体在另一个物体上发生滚动时，产生的摩擦力。（3）静摩擦力：相互接触的两个物体，当它们有相对运动趋势，但它们之间处于相对静止时产生的摩擦力。【知识点详解】摩擦力1、摩擦力是力学中经常遇到的一种力。它是在互相接触并且接触面不光滑的两个物体之间产生的。当一个物体在另一个物体的表面上有相对运动或有相对运动的趋势时，就会受到另一个物体阻碍它相对运动或相对运动趋势的力，这个阻碍它相对运动或相对运动趋势的力就是摩擦力。摩擦力的产生必须同时具备以下三个条件：①两物体直接接触且有相互作用的弹力；②两接触面均粗糙；③物体间有相对运动或相对运动趋势。2、当一物体在另一物体上滑动时，产生的摩擦力叫做滑动摩擦力。如滑冰运动员的冰刀和冰面之间的摩擦，黑板擦和黑板之间的摩擦。当一物体在另一物体表面发生滚动时所产生的摩擦力叫做滚动摩擦力。如轮滑鞋的轮和地面之间的摩擦，圆珠笔滚珠和纸张之间的摩擦。在相同情况（压力和接触面粗糙程度相同）下，滚动摩擦比滑动摩擦小得多。3、所谓动力和阻力，是从力的作用效果来命名的。如果物体受到的力的方向与该物体运动的方向相同，则该力为动力；如果物体受到的力的方向与该物体运动的方向相反，则该力为阻力。在生活中，我们常见的是滑动摩擦力与它的运动方向相反，是阻碍物体运动的力；但有时摩擦力也是动力，如传送带上的货物受到的静摩擦力沿斜面向上，与物体的运动方向相同，是使货物能向上运动的动力，再如人行走时，人与地面间的摩擦力对人来说也是动力。【微点拨】摩擦力的方向由于摩擦力总是阻碍物体的相对运动（或相对运动的趋势），故摩擦力的方向跟物体的相对运动（或相对运动的趋势）的方向相反。在判断摩擦力的方向时一定要明确“相对”的含义。“相对”既不是“对”地，也不是“对”观察者，“相对”的是与它接触的物体，即“相对运动（或相对运动的趋势）的方向”是以相互摩擦的另外一个物体作为参照物所确定的。而“物体的运动方向”是以地面或相对地面静止的物体作为参照物确定的。当然，平时所接触到的摩擦力的方向与物体的运动方向相反的例子很多。比如：人拉着小车在平直公路上向前运动时，车受到的摩擦力方向向后，与小车的运动方向相反，但这并不能得到摩擦力的方向一定跟物体的运动方向相反的结论。不要把“物体的相对运动方向”与“物体的运动方向”等同起来。比如：一人匀速向上爬竿，假想接触面光滑，人相对竿有向下滑动的趋势，此时物体受到的静摩擦力的方向与人的运动方向相同。二、摩擦力的应用1、理论上增大摩擦力的方法有：增大压力、接触面变粗糙、变滚动为滑动。2、理论上减小摩擦的方法有：减小压力、使接触面变光滑、变滑动为滚动（滚动轴承）、使接触面彼此分开（加润滑油、气垫、磁悬浮）。3、在相同条件（压力、接触面粗糙程度相同）下，滚动摩擦力比滑动摩擦力小得多。【微点拨】生活中常见的摩擦力1、摩擦力发生在相互接触并挤压的两个不光滑的物体之间。如果两物体之间存在相对运动，则有相互作用的滑动摩擦力；如果这两个物体相对静止，并存在相对运动趋势，则两物体间有相对作用的静摩擦力。这里所指的“相对运动”是两个接触物体之间，一个物体相对另一个物体有位置的变化，并非相对地面的运动。人们通常所说的静止或运动都是相对地面而言的，而相对静止则是特定的两个物体之间位置不变。2、静止的物体可以受到静摩擦力的作用。如：静止在水平地面上的物体受到F的作用但仍然静止，物体受到静摩擦力。一