物理（电工电子类）中职PPT完整全套教学课件

物理电工电子类全套可编辑PPT课件目录CONTENTS绪论学好物理铸工匠之魂第1章运动的描述及规律第2章力与牛顿运动定律第3章功与能第4章曲线运动与向心力第5章机械振动和机械波目录CONTENTS第6章静电场及其应用第7章直流电路及其应用第8章磁场及其应用第9章电磁感应与电磁波第10章热学、光学及原子物理初步第11章辉煌中国与工匠精神绪论学好物理铸工匠之魂一、物理学与认识自然如果我看得远，那是因为我站在巨人的肩上。——牛顿一、物理学与认识自然神奇自然充满了奥秘。形态各异、色彩斑斓，绝妙的丰富与协调。面对如此绚烂的大自然，人类“仰观吐曜，俯察含章”，充满了好奇与无法遏制的探索欲望。仰望夜空，群星闪烁，梦幻而神秘。太阳、月亮和星星东升西落，还有土星的光环（图1）、彗星的长尾、划破长空的流星雨……令人迷惑而神往。一、物理学与认识自然我们的地球，从高山大漠到江河湖海，从植物、动物到人类自身，神奇无处不在：潮涨潮落（图2）、苹果落地……是什么力量在“调控”这些运动？人们不断探索，对这些现象有各种解释。其中，伟大的物理学家牛顿基于前人的研究，揭示出这些神奇现象背后隐藏的秘密——万有引力定律，从而合理解释苹果为何落地、大海为何有潮汐、天体为何周期性运转……一、物理学与认识自然大自然是神秘的，但也是可探索的。人们在不断从物理学视角认识自然、解释自然的过程中，逐渐形成了基于物理学体系的物理自然观。

物理学不断阐释大自然的奥秘，促进人们认识世界！二、物理学与社会发展一旦科学插上幻想的翅膀，它就能赢得胜利。——法拉第衣食住行是人类生存的必要条件。从原始采集、狩猎，到刀耕火种，借助畜力（图3）等，人类在不断改进生产生活的条件。18—19世纪对蒸汽机的发明与改进，标志着人类从对自然力的直接应用走向对能量的转化应用，作坊式的手工业被机器大工业代替，引发了人类社会的第一次工业革命，如同奔驰的蒸汽火车（图4）推动人类世界进入大机器生产时代。二、物理学与社会发展英国科学家法拉第通过一系列实验，发现电磁感应现象，1831年法拉第宣告了发电机的问世，引发了人类社会的第二次工业革命，推开了电气时代的大门。电，不仅让夜晚五彩斑斓，而且使世界顷刻“运转”起来，洗衣机、电风扇、电吹风、电冰箱、微波炉、空调、电视机、电动车……人类的衣食住行更加便捷、更加舒适、更加快速。二、物理学与社会发展如今人类已实现飞天梦，并不断探究宇宙的奥秘。我国2011年成功发射“天宫一号”，成为第三个能独立发射空间站的国家。2021年5月15日，“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星，我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。2022年6月5日，神舟十四号飞船搭载3名航天员升空（图5），与空间站天和核心舱完成对接，中国空间站即将全面建成。让这些美梦成为现实的关键则是17世纪的牛顿力学体系。二、物理学与社会发展物理学一次次改变世界，推动人类社会向前发展！三、物理学与科技进步实验可以推翻理论，而理论无法颠覆实验。——丁肇中三、物理学与科技进步人类不仅有生存的需求，而且有安全、社交、尊重及自我实现等需求。早期，人们通过张榜、骑马、驿站、烽火台（图6）、鸿雁、漂流瓶等方式传递信息。

19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在前人研究的基础上提出了完整的电磁场理论，预言了电磁波的存在；1888年德国物理学家赫兹首次验证了电磁波假设；1896年意大利工程师马可尼等的发明将人们引进了无线通信的领域，自此，电报、无线电话、收音机、电视机陆续出现。无需电线，借助空间中的电磁波，我们便能收到信息。三、物理学与科技进步如今，打开手机、连通网络（图7），便可无线通话、收看直播、网络购物、在线学习、参加网络会议等。古人常说“眼见为实”，而空间中无处不在的电磁波则看不见、摸不着，但却实实在在地弥漫在我们周围。随着微电子学的发展，虚拟现实技术让我们身临其境（图8）；人工智能（图9）进入医疗、通信、军事、交通、家居生活等，还能作诗绘画、谱曲填词……

物理学是这些不可思议的技术创新的根基，是引领时代发展的核心动力。四、物理学与大国工匠科学虽然没有国界，但是学者却有自己的祖国。——巴斯德一个民族的强盛与这个民族的整体素质和科技发展密切相关。在科技迅猛发展的当今，我国在若干领域走到了世界前列。四、物理学与大国工匠中国北斗卫星导航系统在很多方面都超越其他卫星导航系统，高轨卫星更多，抗遮挡能力更强，在低纬度地区尤为明显，还具备短报文通信功能，方便人们网络交流（图10）。中国的5G，引领无线技术的发展，抓住无线技术换代的机遇，给很多行业带来革命性的变化。四、物理学与大国工匠“中国天眼”具有我国自主知识产权，是世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜，已为探索宇宙做出贡献。2020年10月27日，我国“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功下潜突破1万米，创造了中国载人深潜的新纪录。还有我国的航空母舰（图11）、大飞机、高铁等无不高扬着大国工匠勇攀高峰的精神。01运动的描述及规律导入走进运动的世界我们生活在一个运动的世界。从浩瀚宇宙到微小粒子，自然界的一切都在不停地运动。旋转的星系，飘浮的白云，奔驰的列车，运转的车床……这是一个绚丽多彩、变化万千的运动世界。人类自古以来便不断探索自然界运动的未知奥秘，渴望揭示运动的规律。机械运动是最简单、最基本的运动形态。那么，如何描述机械运动呢？本章我们从生活中常见的运动着手，学习与机械运动相关的内容。第一节运动的描述运动无处不在，我们处于运动的世界之中。人们用不同的方式描述运动：音乐家用旋律和节奏表现运动；画家用形态和色彩描绘运动；诗人用韵律和意境描写运动。那么物理学怎样描述运动呢？通过本节的学习，我们将会得到答案。第一节运动的描述02运动具有相对性。因此，描述物体的运动就必须要选择一个参照物，这个参照物称为参考系。选择的参考系不同，描述运动的结果不一定相同。

例如，在行驶的列车中，座位上坐着的人（图1-1），若以列车为参考系，她相对于列车的位置没有变化，是静止的；但以地面为参考系，她相对于地面的位置则在不断变化，是运动的。物理学中将一个物体相对于另一个物体的位置随时间的变化称为机械运动，简称运动。机械运动是自然界最基本、最普遍的运动形式。一、参考系质点例如，如图1-2，若研究汽车从重庆到成都的运动时间，由于重庆与成都间的距离远大于汽车的长度，汽车的大小和形状对所研究问题的影响可忽略不计，则可将汽车抽象为一个只有质量、没有大小的点，可用这个点的运动代替汽车的运动。

物理学中，把这种忽略物体的大小和形状而具有质量的点称为质点。显然，质点不是真实的物体，它是一种理想化的物理模型。一、参考系质点第一节运动的描述

能否将一个物体视为质点，需根据研究的具体问题而定。例如，研究地球绕太阳的公转时，由于地球和太阳之间的距离远大于地球直径，地球的大小和形状所引起的地球上各部分的运动差异可忽略不计，因此，可把地球视为一个质点。如果研究地球自转，地球的大小和形状则是影响问题研究的重要因素，这时就不能将地球视为质点。一、参考系质点第一节运动的描述例如，2020年12月“嫦娥五号”实现了我国首次月球采样返回。图1-3中的时间数轴上，标出了嫦娥五号探测器从着陆月球到完成采样及封装所经历的时间是5时42分，始末时刻分别是“1日23时11分”“2日4时53分”。

二、时间与时刻第一节运动的描述要描述物体的位置随时间的变化，就需要弄清时间和时刻两个物理量。时刻是指某一瞬时，时间是指两个时刻的间隔，通常都用t表示。在表示时间的数轴上，时刻用点表示，时间用线段表示。时刻和时间的主要单位有秒、分、时，它们的符号分别为s、min、h。人们在日常生活中所说的“时间”，有时表示时刻，有时表示两个时刻之间的间隔，我们可根据具体情况确定其准确含义。如，上午6时开始早餐、7时结束早餐，这里的“6时”“7时”是指早餐开始和结束的时刻，而早餐持续的时间1小时，则是这两个时刻之间的时间间隔。二、时间与时刻第一节运动的描述图1-4是北京故宫博物院的部分地图。某同学按该地图分别沿不同路径（蓝色和绿色虚线所示）从A位置走到B位置，尽管所走路程不同，但其位置的变化是相同的；若该同学从A位置出发，走了相等的路程（两条蓝色虚线所示），分别到达B位置和C位置，其位置的变化并不相同。第一节运动的描述三、位移可见，用路程这个物理量不足以描述物体的位置变化。物理学中，用位移来描述物体的位置变化。位移是一个既有大小又有方向的物理量，通常用字母x表示。位移可用一条从初位置指向末位置的有向线段表示，该线段的长度表示位移的大小，箭头方向表示位移的方向。第一节运动的描述三、位移位移既有大小又有方向，物理学中，像位移这样既有大小又有方向的物理量称为矢量。路程是物体运动轨迹的长度，只有大小，没有方向，像路程这样的物理量称为标量。不同物体运动时，位置随时间的变化快慢通常不同，或者说物体运动有快有慢。如飞机飞行、磁悬浮列车行驶（图1-5）、运动员奔跑、蜗牛爬行等。如何描述物体运动的快慢呢？

第一节运动的描述四、速度第一节运动的描述四、速度物理学中，通常用平均速度和瞬时速度来描述物体运动的快慢。为了大致描述一段时间内物体运动的快慢和方向，人们建立了平均速度的概念。物体运动的位移与所用时间之比，称为这段位移（这段时间）内的平均速度，通常用表示，即

第一节运动的描述四、速度要准确描述物体在某位置（时刻）运动的快慢和方向，需要知道物体在某位置（时刻）的速度。物体在某位置（时刻）的速度，称为瞬时速度。瞬时速度是矢量，其方向与物体的运动方向相同，它的大小称为瞬时速率，简称速率。

在生活中，人们通过一些仪器可直接读出速率。比如，驾驶员通过安装在汽车中的速度计（图1-6）能够直接读出汽车在某位置（时刻）的速率，交警可通过测速仪等装置直接读出过往车辆的速率。通常，物体运动的速度会发生变化，而且变化的快慢不一定相同。例如，某高速列车起动（图1-7），速度由0增加到300km/h，约需500s；某轿车起动（图1-8），速度由0

增加到100km/h，约需8s。想想看，对于高速列车和轿车，在起动过程中，哪个的速度变化更快？第一节运动的描述五、加速度第一节运动的描述五、加速度

第一节运动的描述五、加速度

第一节运动的描述作业与活动1.某地出租车公司标明收费标准为“2元/公里”，其中的“公里”指的是位移还是路程？2.2021年6月17日，我国航天员聂海胜、刘伯明和汤洪波乘坐神舟十二号载人飞船与天和核心舱成功交会对接后，进入天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。在研究下列问题时，能否把神舟十二号飞船看成质点？请说明理由。（1）地面控制人员在分析飞船在太空中的运动轨迹时；（2）在与核心舱对接前调整飞船姿势时。第一节运动的描述3.某同学乘高速列车外出。11：08时他观察到车厢屏幕显示的速度大小为79km/h，过了一会儿，他再次观察屏幕，显示的信息如图所示。请据此估算列车在这段时间内的加速度大小。第一节运动的描述4.请通过图书馆或网络查阅资料，了解汽车导航系统的定位、测速功能，尝试用参考系、位置和速度等概念说明定位和测速的含义，与同学分享你的调研结果。项目任务与实践活动

速度发生变化的直线运动，称为变速直线运动。例如，火箭发射时就做变速直线运动（图1-9）。一般说来，做变速直线运动的物体运动情况十分复杂。本节我们讨论一种最简单的变速运动。第二节匀变速直线运动做变速直线运动的物体，其速度变化快慢用加速度来描述。物理学中，将物体加速度保持不变的直线运动称为匀变速直线运动。匀变速直线运动是一种简单且特殊的变速直线运动，是一种物理模型。一、匀变速直线运动的特点例如，某汽车从静止开始沿平直公路起动，假设加速阶段速度是均匀增加的，每经过1s的速度值如图1-10所示。此阶段，汽车每经过1s，速度都增加2m/s。根据加速度的定义式计算可得，汽车在该阶段的运动中加速度恒为，所做的运动为匀变速直线运动。第二节匀变速直线运动在匀变速直线运动中，如果物体的速度随时间逐渐增大，这种运动称为匀加速直线运动；如果物体的速度随时间逐渐减小，这种运动称为匀减速直线运动。

为了便于研究，人们通常将某些物体的运动（或其中的一段运动）近似视为匀变速直线运动。例如，火箭发射过程的加速运动，汽车、火车起动时的加速运动和制动时的减速运动，都可近似视为匀加速和匀减速直线运动。一、匀变速直线运动的特点第二节匀变速直线运动速度变化规律

当物体做匀变速直线运动时，根据加速度的定义式可得二、匀变速直线运动的规律

第二节匀变速直线运动第二节匀变速直线运动我们不仅可用公式描述物体做匀变速直线运动的速度随时间变化的规律，还可用图像直观地描述这一变化规律。仍以做匀变速直线运动的汽车为例，选汽车行驶的时间t为横坐标，汽车的速度v为纵坐标，在坐标纸上描出相应的点，将各点用平滑的线连接，便得到如图1-11所示的图像。该图像描述了汽车做匀加速直线运动时速度与时间的关系，通常称为速度—时间图像（v-t

图像）。二、匀变速直线运动的规律匀变速直线运动的v-t

图像是一条倾斜的直线。二、匀变速直线运动的规律第二节匀变速直线运动根据v-t图像，我们可直观了解物体运动速度随时间变化的规律，可较准确地判断某时刻物体的运动速度或物体达到某速度所需要的时间，还可求出物体的加速度。

二、匀变速直线运动的规律第二节匀变速直线运动在匀速直线运动中，物体运动的速度不变，因此位移x=vt，这在数值上恰好等于v-t图像中着色部分的面积［图1-12（a）］。

可以证明：在匀变速直线运动中，做匀变速直线运动的物体，其位移大小也可以用v-t

图像中着色部分的梯形面积来表示［图1-12（b）］。位移变化规律

物体做匀变速直线运动，往往还需要知道运动的位移随时间变化的规律。二、匀变速直线运动的规律第二节匀变速直线运动根据图中着色梯形各线段所代表的物理含义以及梯形的面积公式，可以求得位移将代入上式，有这个数学关系式就是匀变速直线运动的位移公式，它描述了匀变速直线运动的位移随时间变化的规律。根据这个公式，知道了初速度和加速度，就能确定在不同时间内物体运动的位移。例题二、匀变速直线运动的规律第二节匀变速直线运动汽车从开始制动到完全停止所行驶的距离，是衡量汽车制动性能的参数之一。某型号的汽车以100km/h的速度在柏油路面上行驶，急刹车后做匀减速直线运动。若加速度大小为，则该汽车从开始制动到完全停止，行驶的时间和距离各为多少？二、匀变速直线运动的规律第二节匀变速直线运动汽车刹车后做匀减速直线运动，运动过程如图1-13所示。汽车停止行驶时末速度为0，由已知初速度和加速度的信息，可通过速度公式求出汽车从开始刹车到停下来所用的时间，再利用位移公式可求出汽车从开始制动到完全停止行驶的距离。

分析解

二、匀变速直线运动的规律第二节匀变速直线运动根据位移公式，可得汽车从开始制动到完全停止的位移

所以，从开始制动到完全停止，汽车行驶的时间是5.56s，行驶的距离为77.3m。一般以速度100km/h行驶的汽车，从开始制动到完全停止的距离为几十米。本题的计算结果在合理范围内。由于汽车从刹车到完全停止仍需行驶一段距离，同向行驶的汽车之间需保持多大距离才能确保安全？请说明理由。解讨论三、自由落体运动第二节匀变速直线运动落体运动是一种十分常见的运动，如屋檐滴水、果实下落等。落体运动虽然司空见惯，但人类对它的认识经历了大约两千年的时间。古希腊哲学家亚里士多德认为，重的物体比轻的物体下落得快。他的这一论断与人们生活经验相符，流传了2000多年。16世纪，意大利科学家伽利略对这一观点提出了质疑，他认为物体下落的快慢与空气阻力有关，在忽略空气阻力的情况下，所有物体的下落一样快。这一论断是否正确呢？

我们通过一个实验来进行研究。三、自由落体运动第二节匀变速直线运动做中学

羽毛和硬币下落得一样快吗如图1-14所示，将羽毛与硬币放入有空气的玻璃管中，将玻璃管倒立过来，观察羽毛和硬币下落的快慢。

抽出玻璃管内的空气，使其接近真空，再观察羽毛和硬币下落的快慢。三、自由落体运动第二节匀变速直线运动

由实验可知，当玻璃管内有空气时，同时释放羽毛和硬币，因受空气阻力的影响，羽毛比硬币下落慢；当玻璃管内接近真空时，羽毛与硬币几乎以相同的速度下落，且几乎同时到达玻璃管的底端。可见，在忽略空气阻力的情况下，尽管羽毛与硬币的质量不同，但下落的快慢相同。物理学中，将物体只在重力作用下从静止开始下落的运动称为自由落体运动。一般情况下，物体下落还会受到空气阻力，但当空气阻力的影响可忽略时，可将这些物体的下落简化为自由落体运动。三、自由落体运动第二节匀变速直线运动自由落体运动有什么规律呢？伽利略通过研究得出，自由落体运动是匀变速直线运动。

不同物体在同一地点，从同一高度同时做自由落体运动，下落快慢相同，这说明在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同。进一步的研究表明，物体自由下落时具有的加速度源于物体所受的重力作用，这个加速度称为重力加速度，常用字母

g表示。重力加速度的方向竖直向下，不同地点的重力加速度大小有差异。一般情况下，取

，粗略计算时可取

。三、自由落体运动第二节匀变速直线运动由于自由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动，加速度为

g，根据匀变速直线运动的规律，可得出自由落体运动的速度公式和位移公式分别为物理在线

同学们可到图书馆或上网查询，了解伽利略研究自由落体运动的实验和推理方法，并讨论伽利略对科学发展和社会进步所做的贡献。第二节匀变速直线运动作业与活动1.一辆电动车做直线运动的v-t

图像如图所示。该电动车的运动是匀变速直线运动吗？做加速运动还是减速运动？请说明理由。2.在交通信号灯绿灯亮起时，一辆汽车由静止出发，以的加速度做匀加速直线运动。要使它的速度达到12m/s，需要多长时间？第二节匀变速直线运动3.高空坠物常会造成极大的危害。如有一花盆从距地面20m处自由落下，取重力加速度，不计空气阻力，花盆经过多长时间落到地面？到达地面时的速度有多大？请根据计算结果，查找相关资料，讨论高空坠物的危害并提出防止高空坠物的建议。4.如图所示，从发现同学开始释放刻度尺，到你迅速反应抓住刻度尺，这段时间便是你的反应时间。由你抓住尺子的位置，读出尺子下落的高度，根据自由落体运动的规律就可计算出你的反应时间。与同学合作，测测自己和同学的反应时间。与同学交流你做此活动后的心得感受。项目任务与实践活动第三节科学实践：测量速度和加速度如何测量做匀变速直线运动物体的速度和加速度？这需要设计实验方案，测量并分析相关数据，才能得出正确的结论。本节先学习科学测量中的误差与有效数字，再通过实验来测量运动物体的瞬时速度和加速度。第三节科学实践：测量速度和加速度一、科学测量中的误差与有效数字1.测量中的误差任何测量结果都不可能绝对准确，被测物理量的测量值与真实值之间总存在差异，这种差异称为误差。

根据测量误差的性质和来源，一般将误差分为系统误差和偶然误差。

系统误差指由于测量原理不完善或仪器本身缺陷等造成的误差。系统误差致使测量结果总是偏大或者总是偏小。我们需根据具体情况，找出产生系统误差的原因，采取措施降低其影响。偶然误差指对同一物理量进行多次测量时，由于各种偶然因素而产生的误差。偶然误差致使测量结果时而偏大，时而偏小。我们可采用多次测量取平均值的方法来减小偶然误差。第三节科学实践：测量速度和加速度一、科学测量中的误差与有效数字2.测量中的有效数字人们把测量结果中能反映被测量大小的带有一位估读数字的全部数字称为有效数字。其中通过直接读取获得的准确数字称为可靠数字，通过估读获得的数字称为存疑数字，也称为估读数字。例如，在图1-16中，利用1mm分度的刻度尺测工件A的长度，我们可通过估读得到其长度约为23.4mm。其中，整数部分是确定的，而小数部分是估读的、不可靠的，但这个不可靠数字“4”仍然是有用的，应保留。有效数字的位数在一定程度上可反映测量工具的精度。如，23.4mm有三位有效数字，倘若改写为0.0234m，它依然是三位有效数字，其中的“0”不是有效数字。有效数字的位数应从最左边的第一位非零数字开始计算，到最后一位数字结束。第三节科学实践：测量速度和加速度二、运动时间和位移的记录物理实验中，常用打点计时器来测量物体运动的时间和位移。电磁打点计时器通常使用电压约为8V、频率为50Hz的交流电源。接通电源后，振针以0.02s的周期振动，当纸带在运动物体的带动下运动时，上下振动的振针便通过复写纸在纸带上留下一系列小点（图1-17）。任意相邻两点对应间隔的时间均为0.02s，相邻两点之间的距离可用刻度尺测量。可见，纸带记录了物体运动的时间与位移的信息。电火花打点计时器与电磁打点计时器工作原理类似，不过使用的是220V交流电源。第三节科学实践：测量速度和加速度二、运动时间和位移的记录除打点计时器外，人们还用频闪照相技术来记录物体运动的时间和位移。在频闪照相中，人们利用频闪灯每隔相等时间闪光一次的特点，可得运动物体间隔相等时间的频闪照片，这些照片能反映出该物体每隔相等时间所到达的位置信息。图1-18是摩托车行驶的频闪照片，你能判断摩托车在哪段行驶最快吗？第三节科学实践：测量速度和加速度三、测量小车的瞬时速度和加速度小车沿斜面向下运动时，如何测量其瞬时速度和加速度？带着这些问题，让我们走进实验探究。

实验目的

（1）学习使用打点计时器。

（2）测量小车的瞬时速度和加速度。

实验器材

电火花打点计时器（或电磁打点计时器）、220V交流电源（或低压交流电源）、纸带、轨道（或长木板）、小车、毫米刻度尺等。第三节科学实践：测量速度和加速度三、测量小车的瞬时速度和加速度

实验原理与设计

图1-19是小车下滑过程中打点计时器打出的纸带。

在纸带上，选取便于测量的某点作为计时的起点，记为点

0，依次向后每5个点选取一个计数点，分别记为1，2，3，…，用刻度尺量出相邻计数点间的长度，分别记为x1，x2，x3，…，相邻计数点间隔的时间

。第三节科学实践：测量速度和加速度三、测量小车的瞬时速度和加速度

第三节科学实践：测量速度和加速度三、测量小车的瞬时速度和加速度

实验步骤

（1）把打点计时器固定在长木板一端，并将该端垫高，使长木板形成斜面。

（2）将长60cm左右的纸带一端穿过打点计时器，另一端固定于小车，尽量让小车靠近打点计时器。

（3）打开打点计时器开关，稍后（打点稳定后）释放小车，待小车滑到斜面底端时止住小车，关闭开关。取下纸带，检查点迹。若有问题，可换上新纸带，调试后重复上述步骤。

（4）选择点迹清晰的纸带，避开点迹密集部分，从距打点的开始端几厘米处选择一个点记为点0。在该点后面，依次标出间隔时间相等的计数点1，2，3，4，5，…。

（5）测量各计数点与下一相邻计数点间的距离，得到x1，x2，x3，x4，x5，…。第三节科学实践：测量速度和加速度三、测量小车的瞬时速度和加速度

数据分析请设计表格，记录相关数据。根据前面“实验原理与设计”中的公式，计算出5个计数点对应的瞬时速度。画出

v-t图像，计算小车的加速度。

实验结论请写出小车在上述5个计数点的瞬时速度和小车的加速度。

讨论为什么标出计数点时要避开点迹密集部分，从距打点的开始端几厘米处选择一个点记为点0？第三节科学实践：测量速度和加速度作业与活动1.请参考教科书内容撰写“测量做直线运动物体的瞬时速度”的实验报告（包括实验目的、实验器材、实验原理与设计、实验步骤、数据分析、实验结论、误差分析等内容）。2.下列测量值有三位有效数字的是0.003m6.01kg2.30s

第二节匀变速直线运动3.超速行驶极易引发交通事故。在高速公路的有些路段会进行区间测速，有些则进行固定位置测速。请查阅资料，说说这两种测速方式的含义，比较这两种测速方式的优劣。与同学交流看法，并写出调研报告。如调研活动涉及户外，请遵守交通规则，注意安全。项目任务与实践活动02力与牛顿运动定律导入从建筑奇迹山西悬空寺说起有“天下奇观”之称的山西悬空寺，建在悬崖上，挂在半空中，真有凌空欲飞之势，惊险奇特，别具一格。远望，只见琼楼仙宫，凌空危挂，仿佛是玲珑的雕刻镶嵌在万仞峭壁间。悬空寺的选址之险，建筑之奇，结构之巧，堪称世界一绝！悬空寺把力学、美学和宗教融为一体，令人叹为观止，这样奇特的建筑不仅是中华民族灿烂文化的彰显，也是世界文化的珍贵宝藏。悬空寺蕴含了古代工匠们丰富的想象力、高超的建筑技艺，它能稳稳地屹立于绝壁，与物理学中的力学密切相关。到底有怎样的关联呢？我们学习了力以及力和运动的关系便能解释了。第一节重力弹力摩擦力一、重力我们知道，因地球的吸引而使物体受到的力称为重力。物体所受重力的大小常简称物重。物体所受的重力G与其质量m的关系为通常取。重力的方向总是竖直向下的。利用这一特点，我们可以在绳的下端系上重锤，检查墙壁是否竖直（图2-2）。第一节重力弹力摩擦力一、重力处在地球附近的物体，它的各个组成部分都受到重力的作用，但从效果上看，可认为重力集中在一个点上，物理学中把这个点视为重力的等效作用点，称为物体的重心。

如何确定物体重心的位置呢？质量分布均匀的物体，其重心的位置只与物体的形状有关，重心在该物体的几何中心；质量分布不均匀的物体，重心的位置与物体的形状和质量分布情况都有关。有些物体的重心不一定在物体上。重心的高低会影响物体的稳定性。观察我们的周围，你会发现不少巧妙利用重心的事例。例如，高大的建筑物通常是上小下大；装运货物时，总是把重的物品放在下面，轻的物品放在上面。这么做都是为了降低重心，提高稳定性。前面所说的“不倒鹰”玩具，通过合理分配各部分质量，使得重心恰好位于鹰嘴的下方，从而能做到那样奇妙的平衡。第一节重力弹力摩擦力二、弹力力可以使物体发生伸长、缩短、弯曲等形状变化，我们把物体在力的作用下形状发生的改变，称为形变。

某些发生形变的物体在撤去外力后能恢复原状，这种物体称为弹性体，对应的形变称为弹性形变。例如，拉弯的弓（图2-3）。弹性体的形变不能无限增大，若超过一定限度，撤去外力时物体就不能恢复原状，这个限度称为弹性限度。而有些物体发生形变后不能自行恢复原状，这种形变称为范性形变。例如，捏扁的橡皮泥等。第一节重力弹力摩擦力二、弹力发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力称为弹力。弹力的方向总是与物体形变的方向相反。

对于同一种弹性材料，形变程度不同，弹力大小也不同。通常，弹力与形变的关系比较复杂，下面我们以弹簧为例，探究弹力大小与弹簧伸长量间的关系。第一节重力弹力摩擦力二、弹力做中学探究弹簧弹力大小与伸长量的关系如图2-4所示，把带挂钩的弹簧悬挂于铁架台上，先用刻度尺测量弹簧原长。然后在弹簧下悬挂一个钩码，待弹簧稳定后测量此时弹簧的长度，记录下钩码数量和弹簧长度。逐渐增加钩码数量（注意不要超出弹簧的弹性限度），并测量、记录相应的数据。

由二力平衡可知，弹簧对钩码的弹力大小等于钩码所受重力的大小。在坐标纸上作出弹簧弹力大小随伸长量变化的图像，由图像你能得出什么结论？第一节重力弹力摩擦力二、弹力大量的实验表明：在弹性限度内，弹簧弹力

F

的大小与弹簧伸长（或压缩）的长度x

成正比，即式中的比例系数k

称为弹簧的劲度系数。若力的单位用牛顿（N），长度单位用米（m），则劲度系数k的单位为牛/米（N/m）。此规律由英国物理学家胡克（1635—1703）率先发现，称为胡克定律。劲度系数与弹性体的材料、形状等因素有关，不同劲度系数的弹簧用途也不同（图2-5）。生活中常说弹簧的“软”和“硬”，指的是弹簧劲度系数的不同，劲度系数越大弹簧越“硬”。第一节重力弹力摩擦力三、摩擦力摩擦现象广泛存在于生产生活中。当两个相互接触、挤压的物体没有发生相对运动，但具有相对运动的趋势时，接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力称为静摩擦力。当两个相互接触、挤压的物体发生相对滑动时，在接触面上就会产生阻碍相对滑动的力，这种力称为滑动摩擦力。那么静摩擦力和滑动摩擦力有什么特点呢？下面，我们利用实验进行探究。第一节重力弹力摩擦力三、摩擦力做中学探究摩擦力的特点

如图2-6所示，把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块。从零开始逐渐增大拉力F，木块不动。此过程木块受到的摩擦力有什么特点？继续增大拉力F，当拉力达到某一数值时，木块开始移动。由此你能得到什么结论？

继续沿水平方向拉动木块，使其在长木板上做匀速直线运动，观察弹簧测力计的示数。在木块上添加砝码，再次匀速拉动木块，弹簧测力计的示数会如何变化？第一节重力弹力摩擦力三、摩擦力图2-6中，向右拉木块时木块不动，但有向右运动的趋势，木块受到向左的静摩擦力。静摩擦力的方向总与相对运动趋势的方向相反。逐渐增大拉力F，木块没动，表明静摩擦力会随着拉力的增大而增大，其大小始终等于拉力大小。静摩擦力增大到一定限度时，就不再增大，这时物体与接触面之间的静摩擦力达到最大，这个值称为最大静摩擦力。

继续拉木块使其向右做匀速直线运动时，会受到向左的滑动摩擦力。滑动摩擦力的方向总是沿着接触面，并与物体相对运动的方向相反。在木块上添加砝码后，再次匀速拉动木块时，会观察到弹簧测力计的示数增大，表明滑动摩擦力的大小与接触面上的压力大小有关，压力越大，滑动摩擦力越大。第一节重力弹力摩擦力三、摩擦力大量实验研究表明：滑动摩擦力

f的大小与压力N

的大小成正比，即式中的比例系数μ称为动摩擦因数。它是两个力的比值，没有单位。μ

的数值取决于相互接触两物体的材料及接触面情况，如粗糙程度、干湿程度等。第一节重力弹力摩擦力三、摩擦力

例题第一节重力弹力摩擦力三、摩擦力

分析以冰壶为研究对象，冰壶与冰面间的动摩擦因数已知，由滑动摩擦力公式直接求出冰壶所受摩擦力大小。

由题意可知依据滑动摩擦力公式，得解因此，冰壶在毛刷摩擦前后的冰面上滑动时，受到的摩擦力分别为3.82N和1.91N。分析第一节重力弹力摩擦力三、摩擦力

分析请同学们查找有关冰壶运动规则的资料，思考并讨论：场上的运动员在何种情形下需要摩擦冰面？讨论第一节重力弹力摩擦力作业与活动1.请举出几个生产生活中需要增大摩擦力和减小摩擦力的例子，并说明用什么方法来控制摩擦力。2.有的地方，人们常用狗拉雪橇载人及物品。已知雪橇与雪地间的动摩擦因数为0.02，雪橇（包括所载人及物品）的总质量为300kg。若近似认为狗以水平拉力拉着雪橇在水平雪地上做匀速直线运动，求狗拉雪橇的拉力大小。（取g

=

9.8N/kg）第一节重力弹力摩擦力项目任务与实践活动3.根据胡克定律可制作弹簧测力计。请测出一小段弹簧的劲度系数，并尝试利用该弹簧制作一个简易弹簧测力计。与同学比比，看谁的误差最小，并分享你的诀窍。第二节力的合成与分解生活中常有这样的情境：两个人将购物篮提起使其处于静止状态（图2-8），一个人也可将这个购物篮提起使其处于同样状态，但这两种情形中手对购物篮的作用力不同。这些力之间有什么关系呢？本节将学习力的合成与分解，通过实验探究力的合成与分解的规律。第二节力的合成与分解一、力的合成如果几个力同时作用在物体上的同一点，或它们的作用线相交于同一点，我们就把这几个力称为共点力。当物体同时受到几个力的作用时，我们可用一个力来代替它们，且产生的作用效果相同。物理学中把这个力称为那几个力的合力，那几个力则称为这个力的分力。求几个力的合力的过程称为力的合成。

第二节力的合成与分解一、力的合成

第二节力的合成与分解一、力的合成做中学

第二节力的合成与分解一、力的合成做中学

第二节力的合成与分解一、力的合成大量实验研究表明，若以表示互成角度的两共点力的有向线段为邻边作平行四边形，则两邻边间的对角线所对应的这条有向线段就表示这两个共点力的合力大小和方向，如图2-10（a）所示。这就是共点力合成所遵循的平行四边形定则。第二节力的合成与分解一、力的合成拓展一步多个力的合成物体所受的力常常不止两个。如果物体受到三个或更多共点力的作用，我们可用平行四边形定则先求出其中两个力的合力，然后用平行四边形定则再求这个合力与第三个力的合力［图2-10（b）］，直到把所有外力都合成为止，最后得到这些力的合力。第二节力的合成与分解一、力的合成前面已从有无方向的角度认识了矢量和标量。从运算角度来看，相加时遵循平行四边形定则的物理量称为矢量，如力、加速度等都是矢量；相加时遵循代数相加法则的物理量称为标量，如时间、路程等都是标量。矢量与标量遵循不同的运算法则，这是二者的重要区别。第二节力的合成与分解二、力的分解

第二节力的合成与分解二、力的分解两个力可合成为一个合力，一个力也可分解为两个分力。实际上，在力的合成中，每一个力都可视为合力的分力。所以，力的分解是力的合成的逆运算，力的分解同样遵循平行四边形定则。理论上，不论有多少个共点力，都可以用一个合力来等效替代。当各分力已知时，合力是唯一确定的。反之，一个力也可用多个分力来等效替代，但因为对同一条对角线可作出无数个平行四边形，所以力的分解方式是多种多样的。

在许多情况下，为了计算方便，可把一个力分解为两个互相垂直的分力，这种分解方法称为力的正交分解。第二节力的合成与分解二、力的分解如图2-12所示，人沿斜面下滑，为了研究问题的方便，可将人受到的重力G按正交分解法进行分解。沿平行于斜面和垂直于斜面两个方向建立直角坐标系，将重力沿

x

轴和y轴两个方向分解。若斜面的倾角为θ，由三角函数知识可得

第二节力的合成与分解二、力的分解在生产生活中，力的合成与分解知识有着十分广泛的应用。坡度较大时上山的路修成盘山公路（图2-13），城市中高架桥要建造很长的引桥，这是为什么呢？

第二节力的合成与分解二、力的分解我国古代的劳动人民就利用合力与分力的关系，设计出了结构精美的拱桥，大大提高了桥梁的承载能力（图2-14）。例如，赵州桥（图2-15）就是我国古代劳动人民智慧的结晶，载入了世界桥梁史册。第二节力的合成与分解二、力的分解做中学感受分力大小与夹角的关系在一只带把手的杯子里加半杯水，用一根橡皮筋水平拉着（图2-16），直到把杯子拉动，感受两手用力的大小。当橡皮筋之间的夹角增大时，同样拉动杯子，你感觉两手所用的力是增大了还是减小了？第二节力的合成与分解三、受力分析与力的平衡在日常生活中，摆放在房间里的家具、放在桌面上的书等都处于静止状态；在平直公路上匀速行驶的汽车、站在匀速自动扶梯上的人等都处于匀速直线运动状态。物理学中，把物体静止或做匀速直线运动时所处的状态称为平衡状态。物体在什么条件下才能保持平衡呢？

我们知道，物体在不受任何外力作用或受到一对平衡力作用时，将处于平衡状态。从力的合成来分析，此时物体所受合力为零。第二节力的合成与分解三、受力分析与力的平衡任意两个共点力都可用一个合力来等效替代。据此，三个及以上的共点力最终都可等效简化为两个共点力。可见，三个及以上共点力的平衡，最终都可简化为二力平衡。因此，共点力作用下物体的平衡条件是合力为零，即也可以说，若作用在物体上的几个共点力的合力为零，就达到了力的平衡。如神奇的蘑菇石（图2-17）和山西的悬空寺，正是因为满足了力的平衡条件才屹立不倒。第二节力的合成与分解三、受力分析与力的平衡物体是否处于平衡状态，由它所受各个力的合力决定。因此，在分析物体平衡乃至其他力学问题时，就需要分析物体的受力情况。如何分析物体的受力情况呢？

分析物体受力，一般有两条思路。一是根据各种力的特点以及相互作用的角度进行分析；二是结合物体的运动状态进行分析。第二节力的合成与分解三、受力分析与力的平衡例如，一辆车静止在粗糙斜面上，我们可按重力、弹力和摩擦力的顺序分析它受到的力。根据三种力的特点，车受到重力G，方向竖直向下；车和斜面接触并相互挤压，车受到垂直于斜面向上的弹力N；假设车和斜面之间没有摩擦，此时车会下滑，因此，静止的车相对斜面有向下滑动的趋势，受到沿斜面向上的静摩擦力f。其受力示意图如图2-19所示。其中，对车受到的静摩擦力，还可结合车的运动状态进行分析：由于车处于静止状态，所受合力必须为零。假设物体不受摩擦力，它受到的重力G

和弹力N的合力不可能为零，由此可判断，车必然要受到静摩擦力，且方向沿接触的斜面向上。第二节力的合成与分解作业与活动1.岸边两人同时用力拉小船，两力的大小和方向如图所示。请用作图法求出这两个力的合力。2.如图所示，若一辆汽车不慎陷入一个不深的泥坑无法行进，汽车旁边有一棵大树。你能设法利用较长的粗绳和旁边的树使汽车脱离泥坑吗？与同学交流你的想法。第二节力的合成与分解项目任务与实践活动3*.在一根结实的细绳中间系一个重物，用双手拉住绳的两端，然后沿水平方向逐渐分开双手，你感觉两手所用的力是增大了还是减小了？请实际操作，仔细体会，并解释该现象。第三节牛顿运动定律

力与运动无处不在，静止的足球受到脚的作用力会运动起来；飞行的乒乓球受到球拍的击打，运动的方向会发生改变……力与运动之间究竟有什么关系？这个看似简单的问题，曾经困扰了人们数千年。伟大的物理学家牛顿创立了以三大运动定律为基础的经典力学体系，揭示了力与运动之间的关系。本节我们将学习牛顿的三大运动定律。第三节牛顿运动定律一、牛顿第一定律如果仅靠直观感觉来看待力与运动之间的关系，我们会觉得古希腊哲学家亚里士多德的观点似乎更符合日常经验。从他的视角看，对于静止的马车，若马不拉车，车就不动；对于运动的马车，马不继续拉车，车会停下来（图2-19）。这似乎说明有力才有运动，力是维持物体运动的原因。第三节牛顿运动定律一、牛顿第一定律伽利略设计了一个理想实验（图2-20），反驳了亚里士多德的观点。他让小球沿光滑斜面从左侧某一高度滚下，无论右侧斜面坡度如何，它都会沿斜面上升到与出发点几乎等高的地方。斜面倾角越小，小球运动到同一高度所经历的路程越远。当斜面倾角θ

逐渐减小到0，右侧变为水平面时，小球将为了达到那个永远无法达到的高度而一直运动下去。在这种情况下，小球在水平方向没有受力，却会一直运动下去。第三节牛顿运动定律一、牛顿第一定律在此基础上，法国哲学家和科学家笛卡儿把伽利略的结论推广到没有重力、摩擦力、空气阻力等更理想的情况，进一步完善了伽利略的观点。他提出：若没有其他原因，运动物体将继续以原来的速度沿直线运动。第三节牛顿运动定律一、牛顿第一定律做中学观察匀速直线运动伽利略与笛卡儿的观点皆基于理想情况，在现实中很难实现。我们可以通过气垫导轨来观察在可忽略阻力情况下物体的匀速直线运动。如图2-22，用气泵给气垫导轨充气，气体从气垫导轨的小孔中喷出，在滑块与导轨间形成空气薄层——气垫。这样，滑块在气垫上滑动时受到的阻力很小，可忽略不计。将气垫导轨调至水平，给滑块一个初速度，使其运动起来。利用光电门和电子计时器测出滑块在运动过程中的速度，可得出什么结论？第三节牛顿运动定律一、牛顿第一定律牛顿在伽利略、笛卡儿等人研究成果的基础上提出：一切物体总保持匀速直线运动或静止状态，除非有外力迫使它改变这种状态。这就是著名的牛顿第一运动定律，简称牛顿第一定律。第三节牛顿运动定律一、牛顿第一定律完全不受外力作用只是一种理想情况。实际上，当合外力为零时，物体也能保持匀速直线运动或静止状态。这也意味着，若物体受外力作用且外力的合力不为零，则其运动状态（速度大小和方向）将被改变，即力是改变物体运动状态的原因。任何物体都有保持静止或匀速直线运动状态不变的属性，物理学中将这种属性称为惯性。惯性大小表示物体运动状态改变的难易程度，它只与物体的质量大小有关：质量大的物体运动状态相对不易改变，惯性大；质量小的物体运动状态相对容易改变，惯性小。可以说，质量是描述物体惯性大小的物理量。第三节牛顿运动定律一、牛顿第一定律生活中，很多现象可以用惯性来解释。例如，乘坐汽车时，如遇紧急刹车，我们的身体会前倾；在公路上快速行驶的大货车，一旦遇到突发事件则不易停下来……这些皆与惯性有关。第三节牛顿运动定律二、牛顿第二定律通过牛顿第一定律我们知道了力是改变物体运动状态的原因。凭经验我们知道推购物车的力越大，购物车的速度改变越快；若推力相同，则空车比重车速度改变快（图2-22）。可见，物体获得的加速度与其质量和所受外力有关。到底存在怎样的关系呢？

下面，我们通过实验来探究加速度与力、质量之间的关系。第三节牛顿运动定律二、牛顿第二定律做中学探究加速度与力、质量的关系把两个相同的小车放在长木板上，前端各系一根细绳，跨过定滑轮各挂一个小桶（图2-23），后端各系一根细绳，将木板一端垫高并调整其高度，以使小车能做匀速直线运动。

在一个小桶中加一个砝码，另一个小桶中加质量相同的两个砝码。让两个小车同时开始运动，一段时间后，将两个小车同时停下来。用刻度尺测出两个小车通过的位移。改变另一小桶中的砝码数量，再进行同样的操作。

第三节牛顿运动定律二、牛顿第二定律做中学在两个小桶中各加一个相同的砝码，然后在其中一个小车上加与小车质量成一定倍数的砝码。让两个小车同时开始运动一段时间后，将两个小车同时停下来。用刻度尺测出两个小车通过的位移。通过增加砝码，改变小车的质量，再进行同样的操作。分析数据，可得到什么结论？第三节牛顿运动定律二、牛顿第二定律由于小车做初速度为零的匀加速直线运动，由位移公式

可知在运动时间相同时，加速度与位移成正比，确定了两个小车的位移关系就可确定它们加速度的关系。利用实验所得数据，可得出物体运动的加速度不仅与其受到的外力有关，还与物体的质量有关。

当物体的质量不变时，其加速度与所受外力成正比，即第三节牛顿运动定律二、牛顿第二定律当所受外力不变时，其加速度与质量成反比，即以上关系可表述为：物体加速度的大小与所受外力的大小成正比，与物体的质量成反比，加速度方向与外力方向相同。这就是牛顿第二运动定律，简称牛顿第二定律。我们可把上述结论写成等式，式中k

是比例常数。第三节牛顿运动定律二、牛顿第二定律物理学的关系式确定了物理量之间的关系，也确定了物理量的单位间的关系。选定几个物理量的单位，就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位。这些被选定的物理量称为基本量，它们的单位称为基本单位。在力学范围内，国际单位制规定长度、质量、时间为三个基本量，它们的单位米、千克、秒为基本单位。

第三节牛顿运动定律二、牛顿第二定律力的单位牛顿就是根据牛顿第二定律规定的：使质量为1kg的物体产生的加速度所用的力为。后人为了纪念牛顿，将称为牛顿，简称牛，用符号N

表示。当公式中力、质量和加速度的单位是N、kg和时，k=1，公式可简化为第三节牛顿运动定律二、牛顿第二定律当物体同时受到几个外力的作用时，F代表的是外力的合力。

牛顿第二定律表明，力与加速度总是同时出现，同时消失；力不变则加速度也不变，力随时间改变，加速度也随时间改变；外力为0则加速度为0，这时物体将保持静止或匀速直线运动状态。

由牛顿第二定律可知，要使物体获得较大的加速度，除了对物体施加较大的作用力外，还要使物体的质量尽可能小。例如，赛车要求能在尽可能短的时间内达到最大速度，即要有尽可能大的加速度，除了装备功率很大的发动机外，在设计时还要考虑选用轻型材料，使赛车的质量尽可能小（图2-24）。第三节牛顿运动定律二、牛顿第二定律某高速列车（图2-25）起动后的初始阶段，可视为在恒定的牵引力作用下做匀加速直线运动。若在该阶段列车的牵引力为，列车所受阻力为，列车质量为，则列车从起动至速度达到60km/h需要多长时间？例题第三节牛顿运动定律二、牛顿第二定律

分析

已知牵引力、阻力和列车质量，由牛顿第二定律可求出列车运动的加速度a。列车做匀加速直线运动，已知初速度和末速度，结合求出的加速度，由匀变速直线运动的速度公式可求出所需要的时间。

解以列车为研究对象，受力分析如图2-26所示。由题意可知，分析解第三节牛顿运动定律二、牛顿第二定律选定列车运动方向为正方向。由牛顿第二定律，得由匀变速直线运动的速度公式得所以，列车从起动至速度达到60km/h需要的时间为33.4s。查阅资料，了解高速列车的加速情况，判断本题的计算结果是否在合理范围内。讨论第三节牛顿运动定律三、牛顿第三定律我们知道，两个物体之间的作用总是相互的。当你用手拍桌子时，你就对桌子施加了作用力；同时你会感觉手痛，因为桌子也对你的手施加了作用力（图2-27）。你推别人时，别人也在推你。穿上轮滑鞋与同伴互相推动，你会发现：当你推动同伴时，你自己也被同伴推动了。所有这类现象都表明，力的作用是相互的。物理学中，把物体间的这种相互作用力称为作用力与反作用力。我们可把其中任意一个力称为作用力，另一个力则称为反作用力。

下面我们通过实验来探究物体间的作用力与反作用力的关系。第三节牛顿运动定律三、牛顿第三定律做中学作用力与反作用力的关系把两只弹簧测力计A和B的挂钩挂在一起，弹簧测力计A的吊环端固定在墙上，用手沿水平方向拉弹簧测力计B（图2-28）。改变手的拉力，看看两只弹簧测力计的示数如何变化。

观察并思考：作用力与反作用力有怎样的关系？第三节牛顿运动定律三、牛顿第三定律在长期研究的基础上，牛顿总结并提出了牛顿第三运动定律，简称牛顿第三定律：两个物体之间的作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。如果用F表示作用力，F'表示反作用力，那么牛顿第三定律可用公式表示为式中的负号表示作用力

F与反作用力

F'的方向相反。作用力F和反作用力F'分别作用于两个不同的物体。第三节牛顿运动定律三、牛顿第三定律拓展一步作用力和反作用力与一对平衡力的区别作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，这些特征与一对平衡力相同。但我们要注意二者的区别。作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，而一对平衡力作用在同一个物体上；作用力和反作用力性质相同，而一对平衡力性质不一定相同；一对平衡力合力为零，而作用力和反作用力分别作用在两个物体上，作用效果不能合成。第三节牛顿运动定律三、牛顿第三定律牛顿第三定律揭示了物体之间相互作用的规律，使人们不仅可研究单个物体的运动，还可把存在相互作用的各个物体的运动联系起来进行研究。

牛顿第三定律可用来解释许多现象。跳水运动员在跳板上起跳时，他对跳板的蹬力与跳板对他的弹力是一对相互作用力。火箭发射升空时，燃料燃烧产生气体，气体向下喷出，这些气体反过来给火箭施加一个反作用力，把火箭送上太空（图2-29）。第三节牛顿运动定律作业与活动1.一名同学说，向上抛出的物体在空中向上运动时，肯定受到了向上的作用力，否则它不可能向上运动。你认为他的说法对吗？为什么？2.一辆总质量为1800kg的汽车从静止开始做匀加速直线运动，10s

内速度达到26m/s。求：（1）汽车加速度的大小；（2）汽车受到的合外力大小。第三节牛顿运动定律3*.甲、乙两人玩手拉手拔河游戏，结果甲胜乙败。有同学认为，甲取胜的原因是甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力。请指出该同学的错误之处，并分析甲取胜的原因。项目任务与实践活动4.把体重计放在电梯里，然后站在体重计上。当电梯向上和向下运动时，观察体重计示数的变化。分析示数变化的原因，并与同学交流。03功与能导入生活中的能量能量与我们的生活息息相关。风力、水力发电，将风的动能、水的重力势能转化成了电能；高速列车行驶，将电能转化为动能；用电磁炉烧水、煮饭，将电能转化为内能……人类活动离不开能量的转化。如何量度能量的转化？能量的转化遵循着怎样的规律？通过本章的学习，认识了功和机械能之间的关系，你就会明白其中的道理。第一节功和功率用一定的力拉车移动时（图3-1），拉力方向与小车的位移方向有一定的夹角，拉力对小车做功了吗？本节我们在初中物理的基础上，进一步深化对功和功率的认识。第一节功和功率一、功

在生产生活中，我们经常见到类似拉车的情景，许多时候力与位移的方向并不一致，而是存在一个夹角。第一节功和功率一、功

第一节功和功率一、功

这就是说，力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移夹角的余弦这三者的乘积。

功只有大小没有方向，是标量。在国际单位制中，功的单位是焦耳，用符号J表示。第一节功和功率一、功

第一节功和功率一、功

第一节功和功率二、功率

第一节功和功率二、功率

第一节功和功率二、功率

第一节功和功率二、功率例如，汽车在上坡时（图3-5），司机可通过挂低速挡的办法降低速度，来得到较大的牵引力。汽车在平直公路上行驶时，汽车受到的阻力较小，则可通过挂高速挡的办法，减小牵引力而提高速度。然而，在发动机输出功率一定时，通过降低速度增大牵引力或通过减小牵引力提高速度的效果都是有限的。所以，要提高速度和增大牵引力，最好的办法是提高发动机的额定功率，这就是高速列车和大型舰船需要装备大功率发动机的原因。第一节功和功率二、功率例题

分析第一节功和功率二、功率

解一般情况下，列车行驶中受到的阻力会随着速度的增大而增大，这里假设阻力不变，只是作了粗略的估算。讨论

第一节功和功率作业与活动

第一节功和功率3*.在符合安全要求的情况下，通过减少汽车内放置的物品和控制油箱里的油量等措施，在一定程度上可以实现节能减排。一辆汽车以72km/h的速度匀速行驶时，采取以上措施前、后受到的阻力分别为2000N和1950N。试分别求出采取措施前、后汽车的实际功率，并加以比较。作业与活动第一节功和功率项目任务与实践活动4.用体重计测量你的质量，用卷尺测量一段阶梯的高度。试用最快速度跑上这段阶梯（跑动中注意安全），记录所用时间。请估算此过程中你克服重力做功的功率，并与同学分享你的结果。第二节动能定理我们知道，运动的物体能对外做功，说明其具有动能。例如，高速飞行的子弹具有动能，可击穿玻璃（图3-6）、木块甚至石头等。运动物体的动能与哪些因素有关？子弹击穿玻璃的过程中，由于做功，子弹和玻璃的动能都发生了变化。做功与动能变化有着怎样的关系？本节我们将学习动能和动能定理。第二节动能定理一、动能做中学探究影响小车动能大小的因素如图3-7所示，先让同一小车从斜面的不同高度处下滑，撞击放在水平面上的木块；再通过添加砝码，改变小车的总质量，然后让其从斜面同一高度处下滑撞击水平面上的木块。

分别观察木块被撞击后运动的距离，你能得出什么结论？物理学中，把物体因运动而具有的能量称为动能。动能的大小与哪些因素有关？第二节动能定理一、动能

动能是标量，它的单位与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳，符号为J。从上式也可以得出第二节动能定理二、动能定理在上面的实验中，小车通过撞击对木块做功，使木块从静止开始运动，木块的动能从无到有。汽车刹车，在克服摩擦力做功的过程中，动能减小。做功与动能的改变之间有什么关系？

运用牛顿第二定律和匀变速直线运动的规律，可推导出恒力对物体做功与物体动能改变的关系。

第二节动能定理二、动能定理根据匀变速直线运动的规律可得

第二节动能定理二、动能定理上式表明，合力对物体所做的功等于物体动能的变化量。这个结论称为动能定理。

从上式可以看出，当合力对物体做正功时，物体的末动能大于初动能，动能增大；当合力对物体做负功，即物体克服合力做功时，物体的末动能小于初动能，动能减小。我们可用合力做功的多少来量度物体动能的变化量。可以证明，物体受到变力作用或做曲线运动的情况下动能定理也是成立的。根据动能定理，我们既可用做功的多少来量度动能的变化量，也可用动能的变化量来确定做功的多少，这为分析力学问题提供了新思路。第二节动能定理二、动能定理例题

分析

第二节动能定理二、动能定理解

由动能定理得整理得所以汽车开始刹车到停下所发生的位移为40m。第二节动能定理二、动能定理讨论汽车刹车后不可能立即停下，总要发生一段位移。为避免交通事故，汽车在行驶中必须保持安全距离。通常车速越大，需要保持的安全距离就越大。《中华人民共和国道路交通安全法》规定，机动车上道路行驶，不得超过限速标志标明的最高时速。你能从物理学的角度说明该规定的理由吗？第二节动能定理作业与活动1.质量10g、以420m/s的速度飞行的子弹与质量50kg、以7.5m/s的速度奔跑的运动员，哪一个的动能更大一些？

第二节动能定理1.质量10g、以420m/s的速度飞行的子弹与质量50kg、以7.5m/s的速度奔跑的运动员，哪一个的动能更大一些？

作业与活动第二节动能定理3.查阅资料，从动能定理视角，分析骑自行车比行走和跑步感觉更轻松的原因，请与同学讨论交流。项目任务与实践活动第三节机械能守恒定律及其应用

瀑布从悬崖上倾泻而下（图3-11），发出震耳的轰鸣，这巨大的威力，源于悬崖上方的河水处于一定高度而具有巨大的能量。这种能量有什么特点？水在下落过程中的能量如何转化？本节将学习重力势能、弹性势能及机械能守恒定律。第三节机械能守恒定律及其应用一、重力势能被举高的物体能够做功，因而具有能量。在物理学中，把物体因为处于一定高度而具有的能量称为重力势能。例如，瀑布上方的河水、打桩时被举高的夯锤等，都具有重力势能。

物体重力势能的大小与哪些因素有关呢？下面我们通过实验来回顾初中物理学习过的内容。第三节机械能守恒定律及其应用一、重力势能做中学物体的重力势能大小与哪些因素有关如图3-12所示，让同一个小球分别从不同高度由静止释放并落入沙中，观察小球在沙中陷入的深度。再将两个大小相同、质量不同的小球，分别从同一高度由静止释放落入沙中，观察两个小球在沙中陷入的深度。

对比观察到的现象，你能得出什么结论？第三节机械能守恒定律及其应用一、重力势能

重力势能是标量。在国际单位制中，它的单位和功的单位相同，都是焦耳，符号为J。

物体所处的高度总是相对一定的水平面而言，相对于不同的水平面，物体所处的高度是不同的。为了便于研究问题，我们一般先选定某一个水平面作参考。若把这个水平面的高度设为零，则物体在该水平面的重力势能也为零，这样的水平面称为零势能参考平面。第三节机械能守恒定律及其应用一、重力势能

拓展一步第三节机械能守恒定律及其应用一、重力势能

拓展一步第三节机械能守恒定律及其应用二、弹性势能在射箭比赛中，运动员的手一松开，拉弯的弓在恢复原状的过程中就能把箭发射出去（图3-14）。可见，发生形变的物体在恢复形变的过程中也能做功，因而也具有能量。物理学中，把物体因为发生弹性形变而具有的能量称为弹性势能。拉弯的弓、击球时的球拍以及被拉长或压缩的弹簧等都具有弹性势能。第三节机械能守恒定律及其应用二、弹性势能研究表明，弹性势能的大小跟物体发生形变的大小有关。在弹性限度内，物体形变越大，弹性势能越大。

弹性势能和重力势能一样，其大小都与物体间的相对位置有关：重力势能的大小与物体和参考平面的相对位置有关，弹性势能的大小与发生弹性形变的物体各部分的相对位置有关。人们把这类由相对位置决定的能量称为势能。第三节机械能守恒定律及其应用三、机械能守恒定律物理学中，将物体的动能与重力势能（弹性势能）之和称为机械能。通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化为另一种形式。下面，我们先观察一个实验。做中学小球能碰到鼻子吗

如图3-15所示，把悬挂的小球拉至鼻尖处从静止释放，人立于原地保持不动，小球摆动回来时会碰到鼻子吗？第三节机械能守恒定律及其应用三、机械能守恒定律虽然我们会担心小球碰到鼻子，但从实验结果看，小球碰不到鼻子。这是为什么呢？我们可从能量转化的角度得到答案。

实验中，小球在来回摆动，其动能和重力势能在相互转化。当小球高度减小时，重力势能转化为动能；当小球高度增大时，动能又转化为重力势能。不仅动能和重力势能可以相互转化，别的形式的机械能也能相互转化。例如，运动员撑杆跳高（图3-16），从运动员起跳、越过横杆再到落地的过程中，运动员的动能、重力势能以及杆的弹性势能也在相互转化。第三节机械能守恒定律及其应用三、机械能守恒定律

第三节机械能守恒定律及其应用三、机械能守恒定律又因为重力做的功等于下落过程中重力势能的减少量，即

由以上两式可得即第三节机械能守恒定律及其应用三、机械能守恒定律