《机械运动与力》PPT课件.ppt

机械运动与力,物体的机械运动,一、物体的运动和静止 二、物体的位置和速度三、运动的合成和分解四、物体机械运动的主要方式及规律五、运动规律的图像表示,一、物体的运动和静止,1机械运动2参考系,1机械运动,不了解运动,就不了解自然.亚里士多德历史学家巴特菲（Herbert Butterfield）在他的著作现代科学起源中写道：“在我看来，过去15世纪里，人类心灵遇到并克服的所有智力障碍中，最富有魅力和最举足轻重的，是运动的问题”。物体在空间位置的变化叫机械运动。机械运动的形式包括平动、转动、振动、波动等，它是自然界最简单、最基本的一种运动形式,哪些物体是运动的,哪些物体是静止的？天上飞行的飞机,河水中航行的船只,早上升起的太阳是运动的,岸边的房屋,树木是静止的.人们是根据什么来判断一个物体是运动还是静止的?,可以抓住一颗正在飞行的子弹吗？子弹和飞机同方向行驶,飞行员看到它时,它的速度和飞机飞行的速度差不多,这时子弹相对飞行员来讲处于相对静止状态,所以飞行员可以顺手把它抓住.,我们判断一个物体是否做机械运动,必须找一个标准,看这个物体与被选作标准的物体之间的位置是否发生了变化。在茫茫大海中有一艘轮船,如果没有另外的一个物体作标准,我们很难判断它是否在运动,这时就需要在岸边找一块礁石作标准,看这艘轮船与礁石之间的位置是否发生了变化。,2参考系,物体空间位置的变化只有相对的意义，在研究物体的机械运动情况时，必须先确定一个标准物体为了描述物体位置的变化，被选作参考标准的物体叫做参考系。,参考系可以任意选取。对于不同的参考系，同一个物体的运动情况是不相同的。在科学中，应当先选择好参考系后再研究物体的运动。在研究具体问题时，可以根据问题的性质和研究问题的方便与否，选择合适的参考系。,【例1】当人坐船行驶在河中观看两岸青山时，常有“看山恰是走来迎”的感觉，而变换一下角度，又感到“仔细看山山不动”上述两种情景各是以什么为参考系？【例2】“刻舟求剑”故事中的主人公犯了什么错误？【例3】“月亮在百莲花般的云朵里穿行”，以什么为参考系？【例4】“小小竹排江中游、巍巍群山两岸走”，以什么为参照系？【例5】用参照系的观点，分析太阳在空中的运动。,例1 有甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看一高楼在向下运动；乙中乘客看甲在向下运动；丙中乘客看甲、乙都在向上运动。这三架电梯相对于地面运动情况可能是：A.甲向上、乙向下、丙不动 B.甲向上、乙向上、丙不动 C.甲向上、乙向上、丙向下 D.甲向上、乙向上、丙也向上，但比甲、乙都慢 解析：电梯中的乘客观看其他物体运动的情况，是以自己所乘的电梯为参考系。甲乘客看高楼向上运动，说明甲相对于地面向上运动同理，乙相对甲在向上运动，说明乙相对于地面也向上运动，且运动得比甲快。丙电梯无论是静止，还是在向下运动，或者以比甲、乙都慢的速度在向上运动，丙中乘客看见甲、乙两架电梯都会感到他们是向下运动的，所以正确答案是：B、C、D。说明：在判断物体的运动情况时，应该选准参考系，分清物体的运动是相对于哪一个参考系的，再根据具体情况进行判断，得出结论。,二、物体的位置和速度,1质点和刚体2时刻和时间间隔3位置和坐标系4位移和路程5速度6变速直线运动的平均速度,1质点和刚体,任何物体都有一定的大小和形状，物体各部分的运动情况一般来说并不一样。质点是一个理想模型，如果物体的大小和形状在所研究的现象中起的作用很小，可以忽略不计，我们就可以把物体看成是一个没有大小和形状的物体，即质点。一个物体能否看成质点由问题的性质决定。,刚体也是一个理想模型，如果物体各点的相对位置保持不变（或可以忽略不计），我们就可以把物体看成是一个保持其大小、形状的物体，即刚体。,2时刻和时间间隔,（1）时间像流水一样流逝，有“时刻”和“时间”两个概念。生活中对这两个概念不加区分。上课的“时间”、下课的“时间”，是这节课开始和结束的时刻。两个时刻的差值是时间间隔，我们也称为“时间”。在表示时间的数轴上，时刻用点表示，时间间隔用线段表示。,（2）时间的单位年、月、日、时、分、秒1日12个时辰，即子、丑、寅、卯，辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。,3位置和坐标系,为了定量地描述物体的位置和位置的变化，进行有关的运算，需要在参考系上建立适当的坐标系。如果物体沿直线运动，可以这条直线为x轴，在轴上规定坐标原点、正方向和单位长度、建立直线坐标系。,直角坐标系：在多数情况下，采用三个互相垂直的数轴组成的直角坐标系（如图11所示）。球坐标系：在研究地球时，采用的坐标系为“球坐标系”（如图12）。,4位移和路程,北京去重庆，北京西南方向直线距离约为1300公里。质点的位置变动叫位移。位移是矢量。质点运动轨迹的长度叫路程。路程是标量。在物理学中，象位移这样的物理量叫矢量，即有大小又有方向；质量这些只有大小，没有方向的物理量叫标量。,【例6】图13所示是一个半径为R的中国古代八卦图，中央S部分是两个半圆。练功的人从点出发沿ABCOADC行进，在这个过程中，他所经过的路程是；他所通过的位移是 图13【例7】一个物体从A点竖直上抛，经过C点到达最高点B，D点为着地点。求物体位于C、D点时，相对于抛出点点的距离、位移和路程,3R,2R,5速度,不同的运动，位置变化的快慢往往也不同。怎么比较物体位置变化的快慢。速度是表示运动快慢的物理量，它等于位移S跟发生这段位移所用的时间t的比值，用v表示速度，则有v=s/t单位 m/s速度是矢量,它不但有大小，而且还有方向。大小是物体单位时间内位移的大小，方向是运动的方向。速度的大小叫速率。,6平均速度和瞬时速度,一般说来在某一时间间隔里，运动的快慢不一定时时一样。物体在一段时间间隔内运动的的平均快慢程度，即平均速度，用表示它只能粗略地描述作变速直线运动的物体运动的快慢物体在某时刻（或经过某位置）时的速度叫瞬时速度，也叫即时速度。,6加速度,实例：某铅球运动员在投出铅球时，可在0.2s内使铅球的速度由零增加到17m/s，而迫击炮射击时，炮弹在炮筒中的速度在0.005s内由零增加到250m/s，在这两种运动中，速度改变量各为多少？哪一个速度变化得快？加速度是速度变化量与发生这一变化所用时间的比值.是描述物体速度改变快慢的物理量。a=（vt-v0）/t通常用a表示，单位是米每二次方秒，加速度是矢量。,三、运动的合成和分解,一个质点同时参加两个或多个运动时，质点的运动是各个分运动的合运动，各个运动是合运动的分运动。在进行运动的合成时，位移、速度和加速度的合成遵从平行四边形法则。,矢量加减的法则,平行四边形定则 以表示两个力的线段为邻边作平行四边形，两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。,合运动与分运动的“四性”,1合运动与分运动的“等效性”：物体同时参与几个分运动的效果，与物体进行一个合运动的效果相同。2合运动与分运动的“同时性”：几个分运动是物体同一时间参与的运动，而不是物体在先后不同时间内发生的连续运动。各分运动的时间相等，合运动与分运动的时间相等。时间是联系各分运动和合运动的物理量。3分运动的“独立性”：各分运动具有自己的独立性，每个分运动的位移、速度、加速度都不受其它分运动的影响，每个分运动都各自遵循自己的运动规律，与其它的分运动是否存在无关。一个物体可以参与几个不同性质的运动。研究运动时，把几个运动看做是相互独立进行的运动，这叫做运动的独立性原理。4分运动与合运动的“同一性”：各分运动与合运动，是指同一物体参与的分运动和实际发生的运动，不是几个不同物体发生的不同运动。,四、物体机械运动的主要方式及规律,1运动方式的分类2直线运动的规律3曲线运动,1运动方式的分类,（1）按照运动轨迹区分：直线运动 曲线运动（2）按照运动快慢是否变化：匀速运动 变速运动,根据速度来分类,2直线运动,1、匀速直线运动 物体在一条直线上运动，且在相等的时间间隔内通过的位移相等，这种运动称为匀速直线运动。匀速直线运动的特点是瞬时速度的大小和方向都保持不变，加速度为零，是一种理想化的运动。匀速直线运动并不常见，我们可以把一些运动近似地看成是匀速直线运动。,2匀变速直线运动,物体在一条直线上运动，如果在相等的时间内速度的变化相等，这种运动就叫做匀变速直线运动。（1）速度和时间的关系 vtv0+at（2）位移和时间的关系 sv0t+1/2at2运用公式时方向的处理,已知枪弹在枪筒中作匀加速直线运动，筒长s=0.64m，a=5105m/s2，求枪弹射出枪口时的速度，即末速度vt.vt=800m/s.,3自由落体运动,不受任何阻力，只在重力作用下而降落的物体，叫“自由落体”。如在地球引力作用下由静止状态开始下落的物体。地球表面附近的上空可看作是恒定的重力场。如不考虑大气阻力，在该区域内的自由落体运动是匀加速直线运动。其加速度恒等于重力加速度g。自由落体运动的特点，体现在“自由”二字上，其含意为：物体开始下落时是静止的即v00。如果给物体一个初速度竖直下落，不能算自由落体。物体在下落过程中，除受重力作用外，不再受其他任何作用力（包括空气阻力）。自由落体的瞬时速度的计算公式为v=gt；位移的计算公式为h=1/2*gt2。在通常的计算中，可以把g取作9.8m/s2，在粗略的计算中，还可以把g取作10m/s2,3曲线运动,1、平抛物体的运动 物体以一定的初速度沿水平方向抛出，如果物体仅受重力作用，这样的运动叫做平抛运动。物体的加速度为重力加速度，沿竖直方向我们可以将运动分为水平、竖直两个方向在水平x方向，物体做匀速直线运动；在竖直方向，物体做自由落体运动,练习,如图所示，飞机离地面高度为H500m，水平飞行速度为v1100m/s，追击一辆速度为v220 m/s同向行驶的汽车，欲使炸弹击中汽车，飞机应在距离汽车的水平距离多远处投弹？(g=10m/s2),2圆周运动,质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的圆弧长度相等，这种运动就叫做匀速圆周运动 匀速圆周运动的快慢，可用线速度描述弧长s与时间的比值叫线速度即v=s/t线速度的方向为该点的切线方向 匀速圆周运动的快慢也可以用角速度来描述连接运动质点与圆心的半径转过的角度与时间t的比值叫角速度=/t 匀速圆周运动是一种周期性的运动做匀速圆周运动的物体运动一周所用的时间叫做周期，用表示 周期的倒数叫频率，用f,表示 f 1/T实际中也常用转速来描述匀速圆周运动的快慢转速是指每秒转过的圈数，用表示线速度、角速度、周期间有下述关系,五、运动规律的图像表示,1图像2位移时间图像3速度时间图像,1图像,在物理学中，物理量之间的关系可以用公式来表示，也可以用图像来表示。由图像可知任意一段时间内的位移或发生某段位移所用时间利用位移图像可以求物体的速度（图线的斜率就表示速度）和一段时间内运动的路程等,2位移时间图像,用图象表示位移和时间的关系在平面直角坐标系中 纵轴表示位移s 横轴表示时间t匀速直线运动的位移和时间的关系图象是一条倾斜直线表明在匀速直线运动中，st图象上任一点的横坐标表示运动的时间，对应的纵坐标表示位移图象的斜率k=s/t=v,下面的s-t图象表示物体作怎样的运动？,3速度时间图像,用图象表示速度和时间的关系在平面直角坐标系中 纵轴表示位移s 横轴表示时间t.匀变速直线运动的速度图象是一条倾斜的直线，该直线与纵轴的交点表示t=0时刻的速度.,说出物体在这1min内各阶段的运动情况.,下面的图象描述的是什么运动？,从图象中可以看出，在相同时间内物体速度的改变并不相等，即速度不是均匀改变的，象这样的运动称为非匀变速直线运动.,利用v-t图像进一步加深对速度的认识,S,使用图形、图像定性讨论简单的物理问题（首先从一个研究物体的运动开始）,例：一物体从静止出发作匀加速直线运动，经6秒后，速度达到6米/秒，紧接着开始作匀减速运动，又经过4秒后停止，求物体在全过程中的总位移。,方法一：惯用方法,先对第一阶段的位移进行计算：再对第二阶段的位移进行计算：,最后得出总的位移：,方法二：利用图像的方法,把题中的文字描述转换为图像语言：利用图像中的几何量和物理量的对应关系直接求解：,例题讨论,（1）A、B两物体在同一直线上同时由同一位置开始运动，其速度图象如图所示，下列说法正确的是A、开始阶段B跑在A的后面，20s后B跑在A的前面B、20s时刻B追上A，且A、B速度相等C、40s时刻B追上AD、20s时刻A、B相距最远,正确选项为C、D,力与物体的平衡,力的概念重力弹力摩擦力共点力作用下物体的平衡 有固定转动轴物体的平衡简单机械,力,罗列“力”的现象（1）日常生活中：手拍打桌子，左手拍右手，人推车（2）体育运动中：足球运动员踢球，举重运动员举起杠铃、排球运动员托球 上面这些有力出现的实例中都与人有关，都伴随有肌肉紧张，所以力的概念最初是由肌肉紧张而来的。如果没有人是不是就没有力的作用呢？（3）工农业生产中：汽车拉拖车，起重机吊起货物 以上的例子都存在力的作用，并且物体是直接接触的。直接接触的物体之间有没有力的作用呢？,以上现象存在的共同地方：物体作用物体。有力存在时，总有一个物体对另一个物体发生了作用，推、拉、挤、打击、吸引、举、排斥等等都是对这些作用的具体描绘。所以，力是物体对物体的作用。,力,1、力是物体之间的相互作用.,（1）“作用”指的是什么意思？物体之间相互拉、压、挤、推、吸、等过程的统称，可见“作用”的意思是实际问题的抽象.（2）力是物体对物体的作用，不可能有脱离两个物体而独立存在的力，这就是力的物质性.（3）力的作用是相互的，受力物体既是施力物体，施力物体同样也是受力物体，因此受力物体和施力物体是相对的.在实际问题中，通常只分析物体的受力.（4）施力和受力过程同时产生，同时存在，同时消失，没有先后之分.,2、力的三要素（1）力的大小力的大小可以用测力计（弹簧秤）来测量。在国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，符号是N.（2）力的方向 力不但有大小，而且有方向，不同方向的力对物体作用效果不同，要把一个力完全表达出来，除了力的大小，还要指明力的方向.物体受到的重力是竖直向下的，物体在液体中受到的浮力是竖直向上的。力的方向不同，它的作用效果也不同。作用在运动物体上的力，如果方向与运动方向相同，将加快物体的运动；如果方向与运动方向相反，将阻碍物体的运动。（3）力的作用点,3、力的图示.（1）选定研究对象，标出作用点；（2）沿着力的方向，画出作用线；（3）选取适当长度，作力的标度；（4）依据力的大小，画有向线段；（5）标明箭头指向，写力的符号.,注意：箭尾通常画在力的作用点上。若在同一个图上作出不同的力的图示，一定要用同一个标度 力的图示与力的示意图不同力的示意图是便于分析受力而作，需要把力的方向画准，带箭头的线段上没有标度，线段的长度只定性显示力的大小4、力的种类（1）按力的性质分类：重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、分子力。（2）按力的作用效果分类：支持力、压力、拉力、动力、阻力。（3）按作用方式分类，可分为：接触力（如：弹力，摩擦力）和场力（即非接触力，如：万有引力、电场力、磁场力）,四种基本相互作用 基本相互作用为物质间最基本的相互作用，常称为自然界四力或宇宙基本力。近代物理确认各种物质之间的基本的相互作用可归结为 4种：引力相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用。,、关于力的作用，下列说法中正确的是（）A、用拳头击打墙壁，因为拳头感到疼痛，说明墙壁对拳头有作用力 B、用拳头击打棉花包，拳头不感到疼痛，说明棉花包对拳头没有作用力 C、打篮球时，接球时球对手有作用力，手对球没有作用力 D、打篮球时，接球时球对手有作用力，手对球也有作用力,D,重力,1、重力的产生：地球上一切物体都受到地球的吸引，这种由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力.重力的施力物体是地球.随地球一起转动的物体，所表现出的、所受地球的引力，称物体的重力,2、重力的方向 竖直向下 与水平面垂直 重力方向的应用（1）重垂线：检查所砌的墙是否竖直。（2）水平仪：检查桌面或窗台是否水平。3、重力的大小 Gmg g=9.8N/kg.可用弹簧测力计,重心,一个物体的各部分都要受到重力的作用，从效果上看，我们可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心 2、重心的确定(1)质量均匀分布的物体，重心的位置只跟物体的形状有关，有规则几何形状的均匀物体，它的重心就在几何中心上；(2)质量分布不均匀的物体，重心的位置除跟物体的形状有关外，还跟物体内质量的分布有关；(3)物体重心的位置，可以在物体上，也可以在物体外，例如均匀球体的重心在球心处，而圆环的重心就不在环上，而在圆环的几何中心处;(4)悬挂法确定薄板的重心.,如果地面上一切物体受到的重力都消失了，则可能出现的现象是（不考虑地球自转）（）A、江河的水不会流动 B、鸡毛和铁球都可悬浮在空中 C、天不会下雨 D、一切物体的质量都变为零 重力约4N的物体可能是()A物理教科书。B一枚图钉。C一个鸡蛋。D一只母鸡对g的说法正确的是()A1kg等于9.8N。B1N等于9.8kg。C1kg质量的物体，受到重力9.8N。D1N重力的物体，质量是9.8kg。,ABC,A,C,弹力,1物体的形状或者体积的改变叫做形变。发生形变的物体，由于要恢复原来的形状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。如果物体的形变过大，超过了一定限度，这个物体的形状将不能完全恢复，这个限度叫做弹性限度。2弹力产生的条件（1）.两物体直接接触（2）.物体发生弹性形变,3弹力的大小跟形变的大小有关系。形变越大、弹力越大；形变越小、弹力越小；形变消失、弹力也消失。4压力、支持力、拉力都是弹力。压力的方向垂直于支持面，指向被压的物体；支持力的方向垂直于支持面，指向被支持的物体；绳子的拉力的方向总是沿着绳子，指向绳子收缩的方向。,物体静止在水平面上，下列说法中正确的是（）A、物体所受的重力与桌面对该物体的支持力实质上是同一个力 B、物体所受的重力与该物体对桌面的压力实质上是同一个力 C、物体所受的重力与该物体对桌面的压力是一对平衡力 D、物体所受重力与桌面对它的支持力是一对平衡力,D,摩擦力,1滑动摩擦,1、一个物体在另一个物体表面上，相对于另一个物体滑动的时候，要受到另一个物体阻碍它做相对滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力。2、方向：滑动摩擦力的方向总跟接触面相切，并且跟物体的相对运动的方向相反，这里的相对运动是指相对于与之接触的物体的运动.3、大小：滑动摩擦力与压力成正比，也就是跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比.公式FFN，其中是比例常数，叫做动摩擦因数.,2、静摩擦力,1.产生：静摩擦力产生于相互接触的物体且有相对运动趋势而保持相对静止的接触面之间.2.方向：静摩擦力的方向总是跟接触面相切，并且跟物体相对运动趋势的方向相反.3.大小：静摩擦力总等于沿接触面方向物体受到的外力，而与压力无关,物体之间产生摩擦力必须要具备以下四个条件：第一：两物体相互接触.第二：两物体相互挤压，发生形变，有 弹力.第三：两物体发生相对运动或相对趋势.第四：两接触面不光滑.四个条件缺一不可。,关于滑动摩擦力，下列说法正确的是 A压力越大，滑动摩擦力越大B压力不变，动摩擦因数不变，接触面积越大，滑动摩擦力越大C压力不变，动摩擦因数不变，速度越大，滑动摩擦力越大D动摩擦因数不变，压力越大，滑动摩擦力越大,D,假如没有摩擦力,机器开动时，滑动部件之间摩擦而浪费动力，还会使机器的部件磨损，缩短寿命。,1.脚与地面没有了静摩擦，人们简直寸步难行2.无法拿起任何东西,置于水平面上的物体，在水平方向的拉力作用下向前运动，当拉力增大时，物体的运动速度也随之变大，则该物体所受的滑动摩擦力将（）A、增大 B、不变 C、减小 D、无法确定用手握住瓶子，使瓶子在竖直方向静止。如果握力加倍，则手对瓶子的摩擦力()A加倍B保持不变C方向由向下变成向上D方向由向上变成向下 水平地面上放一个重为200N的铁块，铁块与地面间的最大静摩擦力大小为85N，铁块与地面间的动摩擦因素为0.4,一个人用沿着水平方向的力推原静止的铁块，试求下列各种情况下铁块所受的摩擦力大小：（1）推力为50N时；（2）推力为83N时；（3）推力为100N时。,B,ACD,共点力作用下物体的平衡,1一个物体同时受到几个外力的作用时，如果这些力有共同的作用点，或者这些力的作用线交于一点，我们就称这几个力为共点力若将物体看成质点，物体受到的力一定是共点力2物体在共点力作用下保持静止或匀速直线运动状态，叫物体处于平衡状态仅有瞬时速度为零不是平衡态如竖直向上的物体运动到最高点时，速度为零，因仍受重力作用，加速度不为零，不属于平衡态3如果物体受到多个外力作用，物体的平衡条件为FxF1x+F2x+FNx0，FyF1y+F2y+FNy0式中F1x、F1y、F2x、F2y、FNx、FNy分别为各力在x、y轴方向的大小，注意它们的正负当各力的分力方向与坐标轴方向相同时取正号，反之为负,有固定转动轴物体的平衡,1一个有固定转动轴的物体，在力的作用下，如果保持静止，我们称这个物体处于转动平衡状态。2力矩 力矩反映了力对物体的转动作用效果力矩大小为MFL（单位：Nm）式中称为力臂，它是转动轴到力作用线之间的垂直距离，不是转动轴到力作用点之间的距离力矩有正负通常规定使物体沿逆时针方向转动的力矩为正，沿顺时针方向转动的力矩为负3合力的力矩物体受几个力共同作用时，这几个力对某一转动轴的力矩之和（代数和）等于它们的合力对同一转动轴的力矩，即F1F2FnF（矢量和）则 M1M2MnM（代数和）4力矩平衡有固定转动轴物体的平衡条件是所有力对同一转轴的力矩之和（代数和）等于零，即M1+M2+Mn0（代数和）图212或 M0,简单机械,概念：一根硬棒，在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就叫杠杆。在生活中根据需要，杠杆可以做成直的，也可以做成弯的。,1、杠杆,力臂及其大小的确定,（1）支点：杠杆围绕着转动的点（如图所示的O点）（2）动力：使杠杆转动的力（图中的F1）（3）阻力：阻碍杠杆转动的力（如图F2）（4）动力臂：从支点到动力作用线（F1）的距离（如图L1）（5）阻力臂：从支点到阻力作用线（F2）的距离（如图F2）当杠杆在动力和阻力作用下静止时，杠杆平衡。,动力臂长于阻力臂的杠杆是省力杠杆，阻力臂长于动力臂的是费力杠杆，动力臂和阻力臂长度相等的杠杆是等臂杠杆。杠杆原理杠杆的平衡条件:动力动力臂=阻力阻力臂用字母表示就是：F1L1=F2L2杠杆的平衡条件又叫杠杆原理，是阿基米德最早提出的。,三类杠杆一类：支点在动力点和阻力点的中间。称为第一类杠杆。既可能省力的，也可能费力的，主要由支点的位置决定，或者说由臂的长度决定。例：跷跷板，剪刀，船桨，（运煤气罐等重物的）手推车，鞋拔子，塔吊，撬钉扳手等。二类：阻力点在动力点和支点中间。称为第二类杠杆。由于动力臂总是大于阻力臂，所以它是省力杠杆。例：坚果夹子，门，钉书机，跳水板，扳手，开（啤酒）瓶器，（运水泥、砖的）手推车。三类：动力点在支点和阻力点之间。称为第三类杠杆。特点是动力臂比阻力臂短，所以这类杠杆是费力杠杆，然而能够节省距离。例：镊子，手臂，鱼竿，皮划艇的桨，下颚，锹、扫帚、球棍等以一手为支点，一手为动力的器械。,杠杆的应用,杠杆作为人类的劳动工具，从史前的古人到当代的科学家都在使用着它，一部杠杆的应用史从一侧面反映着人类文明的发展。,【例25】图214所示的弯曲杠杆ABCD，C是支点。在D端挂一个重物，在A点分别施加一个外力使杠杆平衡。F1沿杆BA方向，F2与杆BA垂直，F3沿与CA垂直的方向。在下面的说法中，正确的是()AF1最小 BF2最小CF3最小 D三个力一样大,F3,2滑轮,（1）滑轮是一种简单机械，用途很广。由若干个绕有线绳的圆轮组成，是杠杆的变形。滑轮的中心称为轴，拉动线绳时，滑轮沿轴转动。（2）滑轮分类 在使用时，可将滑轮分为定滑轮和动滑轮两种。按滑轮工作时轴的位置是否移动，可将滑轮分为定滑轮和动滑轮，多个滑轮组成的机械称为滑轮组。定滑轮的功能是改变力的方向。欲移动重物时，可利用定滑轮将施力方向转变为容易用力的方向。,动滑轮不会改变施力方向，但可以用的力气提起物体。要把物体提起高度h,必须在绳子的自由端拉动2h的距离。,（3）滑轮组 滑轮组由定滑轮和动滑轮组合而成，能够达到既省力又改变力方向的目的。使用滑轮组时要注意它的组装方向，清楚物体被几根绳子拉动。滑轮组用了几根绳子拉物体，所用的力就是不用滑轮组时需用力的几分之一。,在水平桌面上放一个重200牛顿的物体A,物体运动时与桌面的摩擦力为40牛顿,现用如图末1所示的装置匀速拉着物体移动,在不考虑滑轮摩擦和重力的情况下,水平拉力F是().A.200牛顿 B.100牛顿 C.20牛顿 D.80牛顿,C,什么是轮轴定义：由轮和轴组成，能绕共同轴线旋转的简单机械叫做轮轴半径较大者是轮，半径较小的是轴,轮轴的原理：轮轴的实质是可以连续旋转杠杆使用轮轴时，一般情况下作用在轮上的力和轴上的力的作用线都与轮和轴相切，因此，它们的力臂就是对应的轮半径和轴半径设轮半径为R，轴半径为r，如图4所示根据杠杆平衡条件，作用在轮上的力 和轴上的力 满足关系式：F1R=F2r,轮轴在水利中的应用,辘轳,阿基米德螺旋泵,斜面斜面是一种简单机械，其结构是一个斜放的板，可以通过物体在板上的移动，升高物体。它是一种省力但费距离的机械。斜面越斜，斜面夹角越小，要用的力就会越大，越省时，反之亦然。活中很多地方用到斜面。道路的上坡可以说是最常见的斜面；楼梯两旁推行自行车平面也是斜面；卡车装载大型货物时，常在车尾斜搭一块木板，将货物从木板上往上推，用的也是斜面的道理。,楔子楔子楔音些（xi）,是一种简单机械工具，由两个斜面组成，用来将物件分开。原理主要是将楔子向下的力量转化成对物件水平的力量。楔和斜面有着很密切的关系。你可以把楔想象成一个可以移动的斜面，当然也可以是两个背靠背的斜面。所以楔和斜面一样越长越薄也就越省力。,自行车是我们日常生活中极其常见的一种交通工具。它的出现距今已有百余年的历史。最早的自行车是由法国人西夫拉克发明的，它没有传动系统，靠两脚蹬地向前滑行，最快只能达到时速20公里。后来苏格兰人皮埃尔发明了前轮带脚蹬的自行车。第一辆现代意义的自行车出现在19世纪末的英国，后由传教士带入中国。,上图为自行车的基本结构1:前轮 2:辐条 3:花鼓 4:前叉 5:前刹 6:钢索 7:刹车及变速把手 8:车把 9:竖杆 10:车架 11:前变速 12:车座杆 13:车座 14:后刹 15:货架 16:飞轮 17:反光镜 18:后轮 19:后变速 20:脚撑 21:气门 22:后轮 23:链条24:轮盘 25:脚踏 26:曲柄,自行车是传动式机械，它的传动装置包括：主动齿轮（通称轮盘）、被动齿轮（通称飞轮）、链条及变速器等。,齿轮比:主动轮对被动轮的齿数之比为齿轮比。,以g代表齿轮比，C代表主动齿轮的齿数，F代表被动齿轮的齿数，它们之间的关系用公式表示，即：g=c/f,例如：赛车轮盘为49齿，飞轮为14齿，代入公式即可求出齿轮比为:g=c/f=49/14=3.5 也就是说蹬踏轮盘一周，飞轮转三周半。,传动比（传动系数）：齿轮比乘以后圈直径，即为传动比。以D代表传动比，b代表后圈直径，它们之间关系用公式表示，即：d=c/fb=gb 传动行程，每踏蹬一周，车子向前运动的距离则为传动行程，也叫速比行程。其计算方法是传动比乘以圆周率。以 M代表传动行程，;代表圆周率（此为常数，314），它 们之间关系用公式来表示。即：m=c/fb,赛车轮盘为49齿，飞轮为14齿,后轮真径为27寸（英寸）,求它传动行程。（一英寸等于2.54cm)m=c/fb=49/14273.142.54=754CM=7.54m变速自行车是通过调整齿轮比来达到变速目的。,减小与增大摩擦车的前轴，中轴及后轴均采用滚动以减小摩擦。为更进一步减小摩擦，人们常在这些部位加润滑剂。多处刻有凹凸不平的花纹以增大摩擦。如车的外胎，车的把手的塑料套，蹬板套，闸把套等。弹簧的减振作用 车的坐垫下安有许多根弹簧，利用它的缓冲作用以减小振动 自行车制动系统中的车闸把与连杆是一个省力杠杆，可增大对刹车皮的拉力。自行车为了省力或省距离，还使用了轮轴:：脚踏板与链轮牙盘；后轮与飞轮及龙头与转轴等。,牛顿运动定律和万有引力定律,艾萨克牛顿（Isaac Newton 1642.12.251727.3.20.）英国物理学家、数学家、天文学家和自然哲学家。牛顿一生的重要贡献是集16、17世纪科学先驱们成果的集大成，建立起一个完整的力学理论体系，把天地间万物的运动规律概括在一个严密的统一理论中。这是人类认识自然的历史中第一次理论的大综合。以牛顿命名的力学是经典物理学和天文学的基础，也是现代工程力学以及与之有关的工程技术的理论基础。牛顿的成就，恩格斯在英国状况十八世纪中概括得最为完整：“牛顿由于发明了万有引力定律而创立了科学的天文学，由于进行了光的分解而创立了科学的光学，由于创立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学，由于认识了力的本性而创立了科学的力学”,牛顿的科学成就已经渗入到人类生活的各个方面驾车、修路、造船、航行、计时、气象、月球探索、宇宙探险等等自然哲学的数学原理（牛顿的）原理将成为一座永垂不朽的深邃智慧的纪念碑，它向我们提示了最伟大的宇宙定律，是高于（当时）人类一切其他思想产物之上的杰作，这个简单而普遍的发现，以它囊括对象之巨大和多样性，给人类智慧以光荣。拉普拉斯,伽利略为辩护地动说而提出惯性伽利略的理想实验,伽利略的科学发现，不仅在物理学史上而且在整个科学中上都占有极其重要的地位。他不仅纠正了统治欧洲近两千年的亚里士多德的错误观点，更创立了研究自然科学的新方法。爱因斯坦曾这样评价：“伽利略的发现，以及他所用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正的开端！”,2惯性：物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。对于惯性理解应注意：（1）惯性是物体本身固有的属性，跟物体的运动状态无关，跟物体的受力无关，跟物体所处的地理位置无关。（2）质量是物体惯性大小的量度，质量大则惯性大，其运动状态难以改变。,1、下列关于惯性的说法中正确的是物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性物体只有受外力作用时才有惯性物体的运动速度大时惯性大物体在任何情况下都有惯性 解析：惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性，与物体的运动状态及受力情况无关，故只有项正确。点评：处理有关惯性问题，必须深刻理解惯性的物理意义，抛开表面现象，抓住问题本质。,2、在一艘匀速向北行驶的轮船甲板上，一运动员做立定跳远，若向各个方向都用相同的力，则（）A向北跳最远B向南跳最远C向东向西跳一样远，但没有向南跳远D无论向哪个方向都一样远解析：运动员起跳后，因惯性其水平方向还具有与船等值的速度，所以无论向何方跳都一样。因此应选答案D。点评：此题主要考查对惯性及惯性定律的理解，解答此题的关键是理解运动员起跳过程中，水平方向若不受外力作用将保持原有匀速运动的惯性，从而选出正确答案,牛顿第一定律,一、牛顿第一定律1牛顿第一定律（惯性定律）：一切物体总是保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。这个定律有两层含义：（1）保持匀速直线运动状态或静止状态是物体的固有属性；物体的运动不需要用力来维持（2）要使物体的运动状态（即速度包括大小和方向）改变，必须施加力的作用，力是改变物体运动状态的原因,点评：牛顿第一定律导出了力的概念 力是改变物体运动状态的原因。（运动状态指物体的速度）又根据加速度定义：，有速度变化就一定有加速度，所以可以说：力是使物体产生加速度的原因。（不能说“力是产生速度的原因”、“力是维持速度的原因”，也不能说“力是改变加速度的原因”。）牛顿第一定律导出了惯性的概念 牛顿第一定律描述的是理想化状态 因为不可能把自然界的任何物体完全孤立起来，也就是说不受力作用的物体是不存在的。所以牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物。不可能用实验直接验证。,1、关于牛顿第一定律的下列说法中，正确的是 A牛顿第一定律是实验定律 B牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因 C惯性定律与惯性的实质是相同的 D物体的运动不需要力来维持 解析：牛顿第一定律是物体在理想条件下的运动规律，反映的是物体在不受力的情况下所遵循的运动规律，而自然界中不受力的物体是不存在的故是错误的 惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，惯性定律(即牛顿第一定律)则反映物体在一定条件下的运动规律，显然C不正确 由牛顿第一定律可知，物体的运动不需要力来维持，但要改变物体的运动状态则必须有力的作用，答案为B、D,牛 顿 第 二 定 律,一、牛 顿 第 二 定 律1定律的表述物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同。即F合ma（其中的F和m、a必须相对应）定律中的外力指物体所受到所有外力的合力。如果物体受到的合外力为零，物体的运动状态就不改变，表现为“力的平衡”。如果物体受到的合外力不为零，物体的运动状态就发生变化，变化的方向与外力方向相同。,牛顿第二定律是力学的核心规律，它指出了物体的加速度与物体的质量、物体受合外力之间的内在联系 运用牛顿第二定律解决问题常将矢量式写为分量式具体地说，建立在某方向上的力、加速度满足方程Fxmax，Fy may，Fx maz,分析自由降落物体（即自由落体）的运动 运动状态变化与力的关系思考水中物体的浮沉？,1、一物体受到的合外力方向与运动方向一致,当合外力逐渐减小时,物体的速度和加速度将()A.速度和加速均减小 B.速度和加速均增大C.速度增大,加速度减小 D.速度减小,加速度增大2、当作用在物体上的合外力不等于零时，则（）A、物体的速度一定越来越大 B、物体的速度一定越来越小 C、物体的速度一定改变 D、物体的速度有可能不变,C,C,1、一俩质量为2103kg的汽车，在水平的路面上由静止开始做匀加速直线运动，若汽车的牵引力是2 103N，汽车受到的阻力为4102N，求：（1）汽车的加速度；（2）汽车在5s的位移,2、静止在水平面上的物体，质量为20kg，在一个水平推力作用下物体做匀加速直线运动，物体与地面间动摩擦因数=0.1，当物体运动3s时，速度达到6m/s。求：（1）物体受到的摩擦力（2）物体受到的水平推力,正交分解法4、如图所示，质量为4 kg的物体静止于水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，物体受到大小为20，与水平方向成30角斜向上的拉力F作用时沿水平面做匀加速运动，求物体的加速度是多大?（g取10 m/s2）a=0.58 m/s2,牛顿第三定律,牛顿第三定律两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。物体间相互作用力的关系与物体运动状态无关；作用力与反作用力的性质相同；它们总是同时出现、同时消失；永远大小相等、方向相反、作用在同一条直线上；作用力与反作用力分别作用在两个物体上，它们不会相互抵消。,区分一对作用力反作用力和一对平衡力,1、倘若你处在遥远的太空，面前有一个与你相对静止的巨石。你轻轻地推它一下。试描述这块巨石和你自己在推石前与推石后的运动情况。,牛顿第三定律的例子：鸟飞、章鱼游动,作用力和反作用力能相互抵消吗？,太空中宇航员如何靠近飞船？,2、人走路时，人和地球间的作用力和反作用力的对数有A一对 B二对 C三对 D四对解析：人走路时受到三个力的作用即重力、地面的支持力和地面对人的摩擦力，力的作用总是相互的，这三个力的反作用力分别是人对地球的吸引作用，人对地面的压力和人对地面的摩擦力，所以人走路时与地球间有三对作用力和反作用力，选小结：物体间的作用力和反作用力是相互的，总是成对出现的,3、物体静止于水平桌面上，则（）桌面对物体的支持力的大小等于物体的重力，这两个力是一对平衡力物体所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力物体对桌面的压力就是物体的重力，这两个力是同一种性质的力物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力是一对平衡的力,A,牛顿提出第三运动定律的时候用了两个词描述物体的