人教版八年级下册物理《力》完整讲义

人教版八年级下册物理《力》完整讲义各位同学，大家好。今天我们开始学习物理学中一个非常核心且基础的概念——力。在我们的日常生活中，“力”这个字无处不在，比如“我用力推了一下桌子”、“这个物体好重，我没有力气搬不动”等等。但在物理学中，力的含义更为精确和严谨。这一章，我们就来深入探究力的奥秘，理解它的本质、作用效果以及相关的规律。一、力的概念1.1力是什么？我们先来思考几个场景：*运动员用力将足球踢向球门。*起重机吊着货物缓缓上升。*磁铁吸引铁钉，铁钉会向磁铁移动。在这些例子中，足球被踢、货物被吊、铁钉被吸，它们的状态都发生了某种变化。物理学中，我们把力定义为物体对物体的作用。简单来说，力是物体之间的相互作用。这里有两个关键点需要强调：*物体对物体：力不能脱离物体而单独存在。谈到力，必须涉及到两个物体——一个是施加力的物体，我们称之为施力物体；另一个是受到力的作用的物体，我们称之为受力物体。比如，用手推桌子，施力物体是手，受力物体是桌子。*作用：这种“作用”具体体现在哪里，我们将在后续“力的作用效果”中详细探讨。1.2力的存在不需要物体相互接触大家注意，并不是所有的力都需要物体直接接触才能产生。比如刚才提到的磁铁吸引铁钉，它们之间没有直接接触，但力的作用依然存在。类似的还有地球对空中物体的吸引力（重力），太阳对地球的吸引力等等。所以，接触的物体间可能有力的作用，不接触的物体间也可能有力的作用。二、力的作用效果力的作用效果是什么呢？也就是说，当一个物体受到力的作用后，会发生哪些变化呢？我们可以通过观察和分析得出结论。2.1力可以改变物体的形状用力捏橡皮泥，橡皮泥的形状发生了改变；用力拉弹簧，弹簧会伸长；用力压海绵，海绵会被压扁。这些例子都表明：力可以使物体发生形变。形变可以是明显的，也可以是非常微小的，需要借助仪器才能观察到，比如用手压桌面，桌面的形变就很微小。2.2力可以改变物体的运动状态更重要的是，力能够改变物体的运动状态。物体的运动状态通常用它的运动速度来描述，包括速度的大小和运动的方向。*速度大小的改变：静止的足球被踢出去，由静止变为运动，速度从零变大了；在地面上滚动的足球，由于受到摩擦力的作用，速度会逐渐变小，最终停下来。*运动方向的改变：水平抛出的石子，它的运动方向会不断改变，最终落向地面；正在转弯的汽车，它的运动方向也在发生改变。只要物体的速度大小或者运动方向发生了改变，我们就说物体的运动状态发生了改变。因此，力可以改变物体的运动状态。一个物体的运动状态没有发生改变，可能是它没有受到力的作用，也可能是它受到了力的作用，但这些力的作用效果相互抵消了（这个我们后面会学到）。三、力的三要素和力的示意图3.1力的三要素我们已经知道力能产生作用效果。那么，力的作用效果与哪些因素有关呢？*大小：用不同大小的力拉弹簧，弹簧伸长的长度不同；用大小不同的力踢球，球飞出的远近不同。*方向：朝不同的方向踢球，球的运动方向不同；用水平向右的力推箱子和水平向左的力推箱子，箱子的运动方向也会不同。*作用点：用同样大小和方向的力推门，推门把手处比推门轴附近要容易得多，这说明力的作用效果还与力的作用点有关。因此，力的大小、方向和作用点，叫做力的三要素。它们共同决定了力的作用效果。要完整地描述一个力，必须指明这三个要素。3.2力的单位在物理学中，力的单位是牛顿，简称牛，符号是N。这个单位是为了纪念伟大的物理学家艾萨克·牛顿而命名的。那么，1牛顿的力有多大呢？我们拿起两个鸡蛋所用的力，大约就是1牛顿。成年男子右手的握力大约是几百牛顿。3.3力的示意图为了更直观、形象地表示力，我们常常需要用图来描述力。物理学中常用力的示意图来表示力。画力的示意图的步骤如下：1.确定受力物体：通常用一个简单的几何图形（如长方形、圆形）来代表受力物体。2.确定力的作用点：把力的作用点画在受力物体上，如果是规则形状的物体，一般画在它的几何中心。3.画力的作用线：从力的作用点沿力的方向画一条带箭头的线段。线段的方向表示力的方向。4.标明力的符号和大小：在箭头的旁边标出力的符号（如F、G、N、f等），如果知道力的大小，还要标上数值和单位（如F=5N）。（注意：线段的长短可以粗略地表示力的大小，同一个图中，较大的力用较长的线段表示。）例如，用5N的力水平向右推桌子，桌子受到的推力F的示意图，就是在代表桌子的长方形的中心（或接触点）画一个向右的箭头，旁边标上F=5N。四、力的测量要精确地知道力的大小，就需要用仪器来测量。测量力的常用仪器是弹簧测力计。4.1弹簧测力计的原理弹簧测力计的主要部件是一根弹簧。当我们用力拉弹簧时，弹簧会伸长。在一定范围内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越长。弹簧测力计就是根据这个原理制成的。这个“一定范围”非常重要，超过这个范围，弹簧可能会被拉坏，无法恢复原状。4.2弹簧测力计的构造弹簧测力计通常由弹簧、挂钩、指针、刻度盘、外壳等部分组成。4.3弹簧测力计的使用方法使用弹簧测力计测量力时，应注意以下几点：1.观察量程和分度值：使用前首先要观察弹簧测力计的量程（最大测量值），所测的力不能超过它的量程，以免损坏测力计。同时要认清它的分度值（每一小格代表多少牛），以便准确读数。2.校零：将弹簧测力计按测量时所需的位置放好，检查指针是否指在零刻度线上。如果不在，应调节指针使其指在零刻度线（调零）。3.测量时的注意事项：*测量时，要使弹簧测力计的受力方向沿着弹簧的轴线方向，避免弹簧与外壳发生摩擦，以免影响测量结果的准确性。*读数时，视线应与刻度盘垂直，正对指针所指的刻度线。4.记录数据：记录测量结果时，要写出力的大小和单位。五、弹力我们已经知道力可以使物体发生形变。有些物体在形变后能够恢复原状，而有些则不能。5.1弹性和塑性弹性：物体在受力时会发生形变，不受力时又能恢复到原来形状的性质，叫做弹性。例如，弹簧、橡皮筋、篮球等都具有弹性。塑性：物体在受力时发生形变，形变后不能自动恢复到原来形状的性质，叫做塑性。例如，橡皮泥、面团、某些塑料等具有塑性。5.2弹力的定义物体由于发生弹性形变而产生的力，叫做弹力。当你用手压弹簧，弹簧被压缩，发生了弹性形变，它会对手产生一个向上的力，这个力就是弹力。同样，当你拉橡皮筋时，橡皮筋发生弹性形变，会对你的手产生一个拉力，这也是弹力。我们平时所说的压力、支持力、拉力、推力等，从本质上讲都是弹力。例如，放在桌面上的书本，对桌面有压力，桌面会发生微小的弹性形变，从而对书本产生向上的支持力，压力和支持力都是弹力。5.3弹力产生的条件弹力产生必须同时满足两个条件：1.物体间要相互接触。2.物体间要发生弹性形变。六、重力我们生活在地球上，一切物体都受到地球的吸引。正是这种吸引作用，使得苹果会落向地面，水会往低处流。6.1重力的概念由于地球的吸引而使物体受到的力，叫做重力。通常用字母G表示。重力的施力物体是地球，受力物体是地球上或地球附近的一切物体。6.2重力的大小物体所受的重力跟它的质量有什么关系呢？大量的实验和研究表明：物体所受的重力跟它的质量成正比。用公式表示就是：G=mg其中：*G表示重力，单位是牛（N）。*m表示质量，单位是千克（kg）。*g是一个比例常数，叫做重力加速度，g=9.8N/kg。它表示质量为1kg的物体所受到的重力是9.8N。（在粗略计算时，g可以取10N/kg。）6.3重力的方向重力的方向总是竖直向下的。这里的“竖直向下”是指垂直于水平面向下，而不是垂直于接触面向下。我们利用重力的这个性质制成了重垂线，可以用来检查墙壁是否竖直，桌面是否水平等。6.4重心重力的作用点叫做重心。对于形状规则、质量分布均匀的物体，它的重心就在它的几何中心上。例如，均匀球体的重心在球心，均匀长方体的重心在它的中心。对于形状不规则或质量分布不均匀的物体，我们可以通过悬挂法等实验方法来确定它的重心。重心的位置不一定在物体上，比如一个空心圆环，它的重心在圆环的圆心处，而圆心并不在圆环本身的材料上。七、力的作用是相互的我们来做一个简单的实验：伸出你的手，用力拍打桌子，你的手会有什么感觉？——会感到痛。这是为什么呢？7.1力的作用是相互的当你用手拍打桌子时，手对桌子施加了一个力（作用力），同时桌子也对手施加了一个力（反作用力），这个反作用力让你的手感到痛。再比如，划船时，桨向后划水，水会给桨一个向前的力，从而推动船前进。这些现象都表明：物体间力的作用是相互的。也就是说，一个物体对另一个物体施加力的作用时，必定同时受到另一个物体对它施加的力的作用。我们把其中一个力叫做作用力，另一个力叫做反作用力。7.2相互作用力的特点相互作用的两个力（作用力与反作用力）具有以下特点：*大小相等：作用力和反作用力的大小是相等的。*方向相反：作用力和反作用力的方向是相反的。*作用在同一条直线上：作用力和反作用力作用在同一条直线上。*作用在两个物体上：作用力作用在受力物体上，反作用力作用在施力物体上。例如，静止在地面上的物体，物体受到地球竖直向下的重力G（地球是施力物体，物体是受力物体），同时物体也对地球施加一个竖直向上的吸引力G'（物体是施力物体，地球是受力物体），G和G'就是一对相互作用力，它们大小相等、方向相反、作用在同一直线上、分别作用在物体和地球上。本章小结与学习建议本章我们学习了力的基本概念、力的作用效果、力的三要素和力的示意图、力的测量工具弹簧测力计，以及两种常见的力——弹力和重力，最后还认识到力的作用是相互的。这些知识是整个力学的基础，非常重要。学习建议：1.注重理解概念：对于力、弹力、重力等基本概念，要深刻理解其内涵和外延，不要死记硬背。2.多联系生活实际：力学知识与生活联系紧密，多观察生活中的力学现象，尝试用所学知识去解释，能帮助你更好地理解和掌