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第七章 力
一、力
1、力的概念:力是物体对物体的作用。
2、力的单位:牛顿,简称牛,用N表示。力的感性认识:拿两个鸡蛋所用的力大约1N。
3、力的作用效果:力可以改变物体的形状,力可以改变物体的运动状态。
说明:物体的运动状态是否改变一般指:物体的运动快慢是否改变(速度大小的改变)和
物体的运动方向是否改变
4、力的三要素:力的大小、方向、和作用点;它们都能影响力的作用效果。
5、力的示意图:用一根带箭头的线段把力的大小、方向、作用点表示出来,
如果没有大小,可不表示,在同一个图中,力越大,线段应越长
6、力产生的条件:①必须有两个或两个以上的物体。②物体间必须有相互作用(可以不接触)。
7、力的性质:物体间力的作用是相互的。
两物体相互作用时,施力物体同时也是受力物体,反之,受力物体同时也是施力物体。
二、弹力
1、弹力
①弹性:物体受力时发生形变,不受力时又恢复到原来的形状的性质叫弹性。
②塑性:物体受力发生形变,形变后不能恢复原来形状的性质叫塑性。
③弹力:物体由于发生弹性形变而受到的力叫弹力,弹力的大小与弹性形变的大小有关
弹力产生的重要条件:发生弹性形变;两物体相互接触;
生活中的弹力:拉力,支持力,压力,推力;
2:弹簧测力计
①结构:弹簧、挂钩、指针、刻度、外壳
②作用:测量力的大小
③原理:在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,它的伸长量就越长。
(在弹性限度内,弹簧的伸长跟受到的拉力成正比)
④对于弹簧测力计的使用
(1)认清量程和分度值;(2)要检查指针是否指在零刻度,如果不是,则要调零;
(3)轻拉秤钩几次,看每次松手后,指针是否回到零刻度;
(4)使用时力要沿着弹簧的轴线方向,注意防止指针、弹簧与秤壳接触。测量力时不能超过
弹簧测力计的量程。(5)读数时视线与刻度面垂直
说明:物理实验中,有些物理量的大小是不宜直接观察的,但它变化时引起其他物理量的变化却容易观察,用容易观察的量显示不宜观察的量,是制作测量仪器的一种思路。这种科学方法称做“转换法”。利用这种方法制作的仪器有:温度计、弹簧测力计等。
三、重力、
1、重力的概念:由于地球的吸引而使物体受的力叫重力。重力的施力物体是:地球。
2、重力大小的叫重量,物体所受的重力跟质量成正比。
公式:G=mg其中g=,。在要求不很精确的情况下,可取g=10N/kg。
3、重力的方向:竖直向下。其应用是重垂线、水平仪分别检查墙是否竖直和桌面是否水平。
4、重力的作用点——重心
重力在物体上的作用点叫重心。质地均匀外形规则物体的重心,在它的几何中心上。
如均匀细棒的重心在它的中点,球的重心在球心。方形薄木板的重心在两条对角线的交点
第八章 力和运动
一、牛顿第一定律
1、牛顿第一定律:
⑴牛顿总结了伽利略等人的研究成果,得出了牛顿第一定律,其内容是:
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。
⑵说明:
A、牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上,通过进一步推理而概括出来的,且经受住了实践的检验,所以已成为大家公认的力学基本定律之一。但是我们周围不受力是不可能的,因此不可能用实验来直接证明牛顿第一定律。
B、牛顿第一定律的内涵:物体不受力,原来静止的物体将保持静止状态,原来运动的物体,不管原来做什么运动,物体都将做匀速直线运动.
C、牛顿第一定律告诉我们:物体做匀速直线运动可以不需要力,即力与运动状态无关,所以力不是产生或维持运动的原因。
2、惯性:⑴定义:物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性。
⑵说明:惯性是物体的一种属性。一切物体在任何情况下都有惯性,惯性大小只与物体的质量有关,与物体是否受力、受力大小、是否运动、运动速度等皆无关。
利用惯性:跳远运动员的助跑;用力可以将石头甩出很远;骑自行车蹬几下后可以让它滑行。
防止惯性带来的危害:小型客车前排乘客要系安全带;车辆行使要保持距离。
二、二力平衡
1、定义:物体在受到两个力的作用时,如果能保持静止状态或匀速直线运动状态称二力平衡。
2、二力平衡条件:二力作用在同一物体上、大小相等、方向相反、两个力在一条直线上
。即平衡状态.
4、平衡力与相互作用力比较:
相同点:①大小相等;②方向相反;③作用在一条直线上。
不同点:平衡力作用在一个物体上,可以是不同性质的力;相互作用力作用在不同物体上,是相同性质的力。
5、力和运动状态的关系:
物体受力条件
物体运动状态
说明
受平衡力
运动状态不变
静止
匀速运动
力不是产生(维持)运动的原因
受非平衡力
运动状态改变
运动快慢改变
运动方向改变
力是改变物体运动状态的原因
物体运动状态的改变,是指速度大小的改变和运动方向的改变。
三、滑动摩擦力
1、定义:两个互相接触的物体,当它们做相对滑动时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,这种力叫做滑动摩擦力。
2、摩擦力分类:静摩擦力、滑动摩擦力、滚动摩擦力。
3、摩擦力的方向:摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。
4、、在相同条件(压力、接触面粗糙程度相同)下,滚动摩擦比滑动摩擦小得多。
5、滑动摩擦力:①测量原理:二力平衡条件
②测量方法:把木块放在水平长木板上,用弹簧测力计水平拉木块,使木块匀速运动,读出这时的拉力就等于滑动摩擦力的大小。
③结论: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。
该研究采用了控制变量法。由前两结论可概括为:滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。实验还可研究滑动摩擦力的大小与接触面大小、运动速度大小等无关。
7、应用:
①增大摩擦力的方法有:增大压力、接触面变粗糙、变滚动摩擦为滑动摩擦。
②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)。
第八章 压强
一、压强
1、压力:
⑴定义:垂直压在物体表面上的力叫压力。
注意:压力并不都是由重力引起的,通常把物体放在水平面上时,如果物体不受其他力,则F=G
⑵方向:压力的方向总是垂直于支持面指向被压的物体。
2、研究影响压力作用效果因素的实验:
⑴—3中,甲、乙说明:受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越明显。乙、丙说明:压力相同时、受力面积越小压力作用效果越明显。
概括这两次实验结论是:压力的作用效果与压力和受力面积大小有关。本实验研究问题时,采用了控制变量法。
3、压强:⑴定义:物体所受压力的大小与受力面积之比叫压强。
⑵公式:p=推导公式:F=PS、S=
⑶单位:压力F的单位:牛顿(N),面积S的单位:米2(m2),压强p的单位:帕斯卡(Pa)。
液体的深度:液体中的某点到液面下的距离叫做该点在液体中的深度
(4)应用:减小压强。如:铁路钢轨铺枕木、坦克安装履带、书包带较宽等。
增大压强。如:缝衣针做得很细、菜刀刀口很薄。
二、液体的压强
1、液体压强的特点:
⑴液体对容器底和侧壁都有压强,
⑵液体内部向各个方向都有压强;
⑶液体的压强随深度的增加而增大;在同一深度,液体向各个方向的压强都相等;
⑷不同液体的压强与液体的密度有关。
2、液体压强的计算公式:p=ρgh
使用该公式解题时,密度ρ的单位用kg/m3,压强p的单位用帕斯卡(Pa)。
压强
公式
p=ρgh
适用范围
通用公式:一般固体
一般液体
一般思路
水平面:F=Gp=
先p=ρgh再F=PS
特殊思路
圆柱形物体p=ρgh
规则容器装液体:F=Gp=
3、连通器:
⑴定义:上端开口,下部相连通的容器。
⑵原理:连通器里装一种液体,在液体不流动时,各容器的液面保持相平。
⑶应用:茶壶、船闸、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、等都是根据连通器的原理来工作的。
三、大气压强1、大气压的存在——实验证明:历史上著名的实验——马德堡半球实验。
2、大气压的测量:托里拆利实验。
(1)实验过程:在长约1m,一端封闭的玻璃管里灌满水银,将管口堵住,然后倒插在水银槽中放开堵管口的手指后,管内水银面下降一些就不在下降,这时管内外水银面的高度差约为760mm。
(2)原理分析:在管内与管外液面相平的地方取一液片,因为液体不动故液片受到上下的压强平衡。即向上的大气压=水银柱产生的压强。
(3)结论:大气压p0=760mmHg=76cmHg=×105Pa(其值随着外界大气压的变化而变化)
A、实验前玻璃管里水银灌满的目的是:使玻璃管倒置后,水银上方为真空;若未灌满,则测量结果偏小。
B、本实验若把水银改成水,
C、将玻璃管稍上提或下压,管内外的高度差不变,将玻璃管倾斜,高度不变,长度变长。
D、标准大气压:支持76cm水银柱的大气压叫标准大气压。
1标准大气压=760mmHg=76cmHg=×105Pa
3、大气压的测量工具:气压计。分类:水银气压计和无液气压计
4、大气压的特点:空气内部向各个方向都有压强;大气压随高度增加而减小。
5、沸点与气压关系:一切液体的沸点,都是气压减小时降低,气压增大时升高。
6、应用:活塞式抽水机和离心式抽水机。
四、流体压强与流速的关系
1:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。
飞机的升力:飞机前进时,由于机翼上下不对称上凸下平,机翼上方空气流速大,压强较小,下方流速小,压强较大,机翼上下表面存在压强差,这就产生了向上的升力。
第九章浮力
一、浮力
1:浮力:一切浸在液体或气体里的物体,都受到液体或气体对它竖直向上的力,这个力叫浮力。
浮力产生的原因:浸在液体中的物体受到液体对它的向上和向下的压力差。
浮力方向:总是竖直向上的。施力物体:液(气)体
二、阿基米德原理
阿基米德原理: 浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
方向:竖直向上
阿基米德原理公式:
三、物体的浮沉条件及应用
物体运动状态
物体运动方向
力的关系
V排与V物
密度关系
下沉
向下
F浮<G物
V排=V物
ρ物<ρ液
悬浮
静止在液体内部
F浮=G物
ρ物=ρ液
上浮
向上
F浮>G物
ρ物>ρ液
漂浮
静止在液体表面
F浮=G物
V排<V物
ρ物>ρ液
:浮力的只决定于液体的密度、物体排液的体积(物体浸入液体的体积),与物体的形状、密度、质量、体积、及在液体的深度、运动状态无关。
:
1)轮船是采用空心的方法来增大浮力的。轮船的排水量:轮船满载时排开水的质量。轮船从河里驶入海里,由于水的密度变大,轮船浸入水的体积会变小,所以会上浮一些,但是受到的浮力不变(始终等于轮船所受的重力)。
2)潜水艇是靠改变自身的重力来实现上浮或下潜。
3)气球和飞艇是靠充入密度小于的气体来改变浮力。
4)密度计是漂浮在液面上来工作的,它的刻度是“上小下大”。
2、浮力的计算:1)压力差法:F浮=F向上-F向下
2)称量法:F浮=G物-F拉(当题目中出现弹簧测力计条件时,一般选用此方法)
3)漂浮悬浮法:F浮=G物
4)阿基米德法:F浮=G排=ρ液gV排(当题目中出现体积条件时,一般选用此方法)
第十章 功和机械能
一、功
1、做功的含义:如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,这个力的作用就显示出成效,力学里就说这个力做了功。力学里所说的功包括两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是物体在这个力的方向上移动的距离。不做功的三种情况:有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。
2、功的计算:作用在物体上力越大,使物体移动的距离越大,这个力的成效越显著,说明力所做的功越多。物理学中把力与在力的方向上移动的距离的乘积叫做功:
功=力×力的方向上移动的距离
用公式表示:W=FS,符号的意义及单位:W——功——焦耳(J)
F——力——牛顿(N)
S——距离——米(m)
功的单位:焦耳(J),1J=1N·m。
注意:①分清哪个力对物体做功,计算时F就是这个力;②公式中S一定是在力F的方向上通过的距离,必须与F对应。③功的单位“焦”(牛·米=焦),不要和力和力臂的乘积(牛·米,不能写成“焦”)单位搞混。
3、功的原理:使用机械时,人们所做的功,都不会少于不用机械时所做的功,也就是使用任何机械都不省功。
说明:①功的原理是一个普遍的结论,对于任何机械都适用。②功的原理告诉我们,使用机械要省力必须费距离,要省距离必须费力,既省力又省距离的机械是没有的。③使用机械虽然不能省功,但人类仍然使用,是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、或者可以改变力的方向,给人类工作带来很多方便。④我们做题遇到的多是理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力)理想机械:使用机械时人们所做的功(FS)=不用机械时对重物所做的功(Gh)。
二、功率
1、定义:功与做功所用时间之比。2、物理意义:表示做功快慢的物理量。
3、定义公式:P=
使用该公式解题时,功W的单位:焦(J),时间t的单位:秒(s),功率P的单位:瓦(W)。
4、单位:主单位:W,常用单位kW,它们间的换算关系是:1kW=103W
5、推导公式:P=Fυ;公式中P表示功率,F表示作用在物体上的力,υ表示物体在力F的方向上运动的速度。使用该公式解题时,功率P的单位:瓦(W),力F的单位:牛(N),速度υ的单位:米/秒(m/s)。
三、动能和势能
1、能量:物体能够对外做功,表示这个物体具有能量,简称能。
理解:①能量表示物体做功本领大小的物理量;能量可以用能够做功的多少来衡量。
②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”,也不是“正在做功”或“已经做功”如:山上静止的石头具有能量,但它没有做功。也不一定要做功。
2、动能①定义:物体由于运动而具有的能,叫做动能。
②决定动能大小的因素:
动能的大小与质量和速度有关。质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能越大;运动速度相同的物体,质量越大,它的动能也越大。
3、重力势能①物体由于高度所决定的能,叫做重力势能。
②决定重力势能大小的因素:重力势能的大小与物体的质量和物体被举起的高度有关。
高度相同的物体,物体的质量越大,重力势能越大;质量相同的物体,物体的高度越高,重力势能越大。
4、、弹性势能
物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。物体的弹性形变越大,它的弹性势能就越大。
四、机械能及其转化
1:机械能:动能和势能的统称。(机械能=动能+势能)单位是:J
动能和势能之间可以互相转化的。
方式有:动能和重力势能之间可相互转化;动能和弹性势能之间可相互转化。
2:机械能守恒:只有动能和势能的相互转化,机械能的总和保持不变。
人造地球卫星绕地球转动,机械能守恒;近地点动能最大,重力势能最小;远地点重力势能最大,动能最小。近地点向远地点运动,动能转化为重力势能。
第十一章简单机械
一、杠杆
1、定义:一根硬棒,在力的作用下绕着固定点转动,这根硬棒叫做杠杆。
判断一个物体是不是杠杆,需要满足三个条件,即硬物体(不一定是棒)、受力(动力和阻力)和转动(绕固定点)。
杠杆可以是直的,也可以是弯的,甚至是任意形状的,只要在力的作用下能绕固定点转动,且是硬物体,都可称为杠杆。
F2
O
F1
L1
L2
2、杠杆的五要素:
①支点:杠杆绕着转动的点。用字母O表示。
力的作用线:通过力的作用点沿力的方向所画的直线
②动力:使杠杆转动的力。用字母F1表示。
③阻力:阻碍杠杆转动的力。用字母F2表示。
④动力臂:从支点到动力作用线的距离。用字母L1表示。
⑤阻力臂:从支点到阻力作用线的距离。用字母L2表示。
3、研究杠杆的平衡条件:
①杠杆平衡是指:杠杆静止或匀速转动。
②实验前:应调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是:可以方便的从杠杆上量出力臂。
③结论:杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
写成公式:F1L1=F2L2也可写成:F1/F2=L2/L1
4、应用:三种杠杆:
名称
结构特征
特点
应用举例
省力杠杆
动力臂大于阻力臂
(L1>L2,F1<F2)
省力、费距离
撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、
钢丝钳、手推车、花枝剪刀
费力杠杆
动力臂小于阻力臂
(L1<L2,F1>F2)
费力、省距离
缝纫机踏板、起重臂、人的前臂、
理发剪刀、钓鱼杆、镊子、船桨
等臂杠杆
动力臂等于阻力臂
(L1=L2,F1=F2)
不省力、不费力
天平,定滑轮
1、滑轮是变形的杠杆。
2、定滑轮:
①定义:中间的轴固定不动的滑轮。②实质:等臂杠杆。
③特点:使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。
④对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦)F=G物。绳子自由端移动距离SF(或速度vF)=重物移动的距离SG(或速度vG)
3、动滑轮:①定义:和重物一起移动的滑轮。(可上下移动,也可左右移动)
②实质:动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。
③特点:使用动滑轮能省一半的力,但不能改变动力的方向。
④理想的动滑轮(不计轴间摩擦和动滑轮重力)则:只忽略轮轴间的摩擦则,拉力。绳子自由端移动距离SF(或vF)=2倍的重物移动的距离SG(或vG)
4、滑轮组
①定义:定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。②特点:使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。
③理想的滑轮组(不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力)拉力。只忽略轮轴间的摩擦,则拉力。绳子自由端移动距离SF(或vF)=n倍的重物移动的距离SG(或vG)。
④组装滑轮组方法:首先根据公式求出绳子的股数。然后根据“奇动偶定”的原则。结合题目的具体要求组装滑轮。
第3节机械效率
1、有用功:定义:对人们有用的功。
公式:W有用=Gh(提升重物)=W总-W额=ηW总
斜面:W有用=Gh
2、额外功:定义:并非我们需要但又不得不做的功。
公式:W额=W总-W有用=G动h(忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组)
斜面:W额=fL
3、总功:定义:有用功加额外功或动力所做的功
公式:W总=W有用+W额=FS=
4、机械效率:定义:有用功跟总功的比值。
公式:定滑轮:
动滑轮:滑轮组:
5、有用功总小于总功,所以机械效率总小于1。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。
6、提高机械效率的方法:减小机械自重、减小机件间的摩擦。
7、机械效率的测量:
(1)原理:
(2)应测物理量:钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S。
(3)器材:除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。
(4)步骤:必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高,目的:保证测力计示数大小不变。
(5)结论:影响滑轮组机械效率高低的主要因素有:
①动滑轮越重,个数越多则额外功相对就多。
②提升重物越重,做的有用功相对就多。
③摩擦,若各种摩擦越大做的额外功就多。
8、绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率