物理课程教案,主编：杜力

物理课程

电子教案

主编：杜力

参编：王雪婷王美玉

机械工业出版社

2010年7月

物理课程电子教案

内容简介

本教案是由杜力根据机械工业出版社已经出版发行的国家规划教材《物理》编写的。

本教案涉及内容是：运动和力，机械能，机械振动与机械波，热现象及应用，固体、液

体和气体，直流电路，电场与磁场、电磁感应，光现象及应用，核能及应用，现代新技术简

介等基础知识。

本教材建议课时（总课时66学时）分配如下表:

章建议学时章建议学时章建议学时

第一章16第五章8第九章2

第二章6第六章10第十章2

第三章4第七章10

第四章4第八章4

小计30324

总计66

编写教案过程中，我们注重突出以下几个原则：

（1）便于任课教师根据本校实际，灵活地调整教案形式、裁减或复制相关教学内容。

如果用书学校给定的课程教学课时与本教案编排的66课时有出入，任课教师可以很方便地以

本教案为基础草稿进行灵活调整，编排出适合本校的教案。

（2）突出课程重点内容和基本概念，强化理论联系实际；

（3）结合课程教学需要，注重个别教学方法、教学形式、教学手段及案例的提示；

（4）紧扣主教材内容，按主教材的章节顺序编写；

（5）仅仅建立与此本课程相关的核心内容，并不对注重对教案内容进行不必要的、华

而不实的形式包装；

（6）让任课教师更容易了解教学内容，抓住重点，提高工作效率。

本电子教案由杜力主编。由于编写时间及编者水平有限，教案中难免有错误和不妥之处,

恳请广大教师批评指正。

编者

2010年8月

目录

内容简介

前言

绪论

第一章运动和力

1.1运动的描述

1.2匀变速直线运动

1.3重力弹力摩擦力

1.4力的合成与分解

1.5牛顿运动定律

1.6物体的平衡

1.7动量动量守恒定律

1.8匀速圆周运动

1.9万有引力定律和天体运动

1.10近代物理简介

第二章机械能

2.1功功率

2.2动能动能定理

2.3势能机械能守恒

第三章机械振动与机械波

3.1简谐运动

3.2受迫振动共振

3.3机械波

3.4噪音污染与控制

第四章热现象及应用

4.1分子动理论

4.2内能热传递热量

4.3物态变化时的潜热

4.4热力学第一定律

4.5能量守恒定律

第五章固体、液体和气体

5.1固体、液体和气体的基本特征

5.2晶体和非晶体

5.3液体的表面张力

5.4液体的流动及应用

5.5液晶

5.6理想气体状态参量

5.7理想气体状态方程

第六章直流电路

6.1电流

6.2电阻定律

6.3串联电路和并联电路

6.4电功电功率

6.5全电路欧姆定律

6.6安全用电

第七章电场与磁场电磁感应

7.1电场

7.2电势能电势电势差

7.3磁场

7.4磁场对电流的作用

7.5电磁感应

7.6互感和自感

7.7电磁污染与防护

第八章光现象及应用

8.1光的全反射

8.2激光的特性及应用

8.3光污染与控制

第九章核能及应用

9.1原子结构原子核的组成

9.2核能核技术

第十章现代新技术简介

10.1航天技术简介

10.2现代通信技术简介

10.3新能源的开发利用与节能

教案一

【教学组织】

1.提问10分钟

2.讲解70分钟

3.小结5分钟

4.布置作业5分钟

【教学内容】

绪论

•物理学是研究物质最基本、最普遍的运动形式和物质的基本结构科学。

物理学研究的目的在于帮助人们认识物质运动的基本性质和相互转化的规律，揭示物质

不同层次的内部结构。

一、物理学的研究对象

物理学研究的是物质最基本、最普遍的运动形式及物质的基本结构。

物理学有许多分科，如研究机械运动的力学，研究分子热运动的热学，研究电磁运动的

电磁学，研究光的发生、传播及本性的光学，研究原子和原子核内部运动及其结构的原子和

原子核物理学等。

从时间尺度来看，物质世界从1018s到10-25$,共跨越了43〜44个数量级。

从空间尺度来看，物理学的最小研究对象是数量级约为10-15m的微观粒子，最大研究

对象是数量为1026〜10"m的宇宙，共跨越了42〜43个数量级。

二、物理学的地位和作用

物理是自然科学的基础之一，物理学的研究成果和研究方法，在自然科学的各个领域都

起着重要的作用，成为自然科学研究中的领头学科

物理学对生产力的发展起到了重要的推动作用。

物理学是现代科学技术的重要基础，许多高新技术，如航天飞机制造技术、现代通信技

术、激光技术、现代医疗技术等的发展都与物理学密切相关。

三、怎样学好物理学

物理学就是要以客观事实为基础来讲述物体运动的道理。因此，要学好物理学，首先要

具备科学的态度，掌握科学的方法，然后做好实验，理解物理概念，认识物理规律，并运用

基本规律来分析和解决实际问题。

理解物理概念和基本规律是学好物理的第二个重要环节。学物理首先要概念清楚，概念

不清，就不可能真正掌握物理知识。

学习的目的在于应用，而做练习题是应用物理知识的一种重要方式之一。做练习贵在精,

不在多，每做一题，务求真正弄懂，务求有所收获。

四、误差

・在物理实验中，经常要对一些物理量进行测量，而测得的数据与被测量的真实值不可

能完全一致，总会出现不同程度的偏差，这种现象称为煲拳。

1.误差的产生

(1)系统误差

・由于仪器精度的限制、实验方法的不完善、个人读数时产生的偏差以及环境变化造成

的误差等，会引起多次测量结果总是偏大或偏小，这种误差称为系统漫拳。

系统误差是有规律的，只要找出原因，就可加以修正。

(2)偶然误差

・排除了系统误差，仍然存在测量结果或偏大或偏小的情况，这种误差称为偶然误琴。

实验表明：偶然误差中偏大或偏小的机会是均等的。因此，我们可进行多次测量，取平

均值作为测量结果，这样就会大大减小偶然误差。

(3)过失误差

•由于观察者测量技巧不熟练或粗心大意及违规操作而引起的误差称为可朱误差。

2.误差的表示

例如，我们对某一圆棒的长度/进行了3次测量，测得的结果到如下表所示：

第一次测量长度4第二次测量长度，2第三次测量长度A

2.32加2.33/w237m

圆棒长度的算术平均值/最接近于被测棒的真实长度，如下式所示：

-=/,+/2+/3=234W

3

计算测量误差就是以算术平均值7作为真实长度，并与测量结果加以比较。

(1)绝对误差

・测量值与真实值之间的差值，称为绝对误差。

若用7表示多次测量的平均值，巧表示第i次测量值,则绝对误差可表示为"-灭|。

则圆棒长度/在各次测量结果的绝对误差是：

第一次测量的绝对误差第二次测量的绝对误差第三次测量的绝对误差

一7

0.02m0.01w.0.03w

(2)平均绝对误差

・各次绝对误差的平均值，称作平均绝对误差，用Ac表示：

Ax=《士-R+昆-园+…+|x,--困)/i

圆棒长度/测量结果的平均绝对误差是：

M=(0.02+0.01+0.03)/3=0.02m

(3)平均相对误差

•平均绝对误差与被测量平均值的百分比，称为平均相对误差，它表示测量的精密程

度。用蜃表示，凉越小，表示测量的精密度越高：

6x=(函/x)xl00%

测量圆棒长度的平均相对误差是：

51=(0.02/2.34)x100%»1%

3.测量结果的表示

在物理实验中，我们通常把测量数据记录为如下形式：

x=X±Ax

例如，原棒长度的测量值应记录为：

/=2.34±0.02m

五、有效数字

仪器的最小刻度表示的量值越小，测量结果就越精确。

・由最小刻度线直接读出来的数是准确的，可称为可靠契?。

•待测的量是在两条最小刻度线之间时，这时我们只能用肉眼估计出来，因此，这个数

字是不可靠的，称为可.教字。

・可疑数字连同前儿位可靠数字，在测量中都是有效的，称为奇双掣?。

对有效数字的应用，有以下规定：

(1)一切非零数字都是有效数字。例如，1.235mm是4位有效数字。

(2)两个非零数字之间的“0”都是有效数字。例如，11.208mm是5位有效数字。

(3)非零数字后面的“0”是有效数字,不能随便去掉。例如，1.5Kg与1.50Kg是不同

的，前者是2位有效数字，后者是3位有效数字。

(4)非零数字前面的“0”不是有效数字，它只与单位的变换有关。例如，0.6328um、

0.00006328cm和0.0000006328m,都是4位有效数字。为方便起见,可写成指数形式:

6.328x10-^111.6.328xl0-5cm和6.328xl(p7|n,指数不计入有效数字的位数。

第一章运动和力

1.1运动的描述

1.1.1质点

【机械运动】

・我们把一个物体相对■另•个物体的位置，或者一个物体的某些部分相对于其他部分的

位置，随着时间而变化的过程，称为机械年期，简称运动。

【参考系】

•在描述物体运动时，选来作为参考标准的物体，称为爹寿不。

例如，行驶的汽车是运动的，这是以地面作标准来说的。坐在行驶的汽车里的乘客，以

为自己是静止的，在车厢里走动的乘务员在运动，这都是以车厢作标准来说的。

同•运动物体，选择不同的参考系来观察同一运动，观察的结果会有所不同。例如，当

你坐在行驶的汽车里，如果选站牌作参考系，那么，你是运动的；如果选择驾驶员作参考系，

那么，你是静止的（乘客对车厢没有位置变化）。

【质点】

・具有质量的点称为原点。

质点是经过科学抽象的理想物理模型.

・所谓模型就是人们为了某种特定的目的，而对研究对象所作的一种简化性的描述。

物理学中常常把所研究的客观实体抽象为理想化模型，或把所研究的物理过程抽象为理

想化过程模型。这种理想化模型能将研究对象简单化，突出其主要特征。

•个物体能否看成质点，要看问题的具体情况而定。研究一列火车在两地间运行，如前

所述，可以把列车视为质点；但在如果研究火车通过某一标志所用的时间时，则必须考虑火

车的长度，而不能把火车视为质点。

1.1.2时间和时刻

【时间和时刻】

・时刻是指某一瞬时。

・时同是指两个时刻之间的间隔。

例如，火车6点从天津站开出，6点50分到达北京站，这里的6点和6点50分就是火

车开出和到达的时刻，这两个时刻之间相隔50分，就是火车运行所经历的时间。

•一段时间的起始时刻称为初画■刻，终止时刻称为本网•刻。例如，第2秒初和第2秒末,

分别是第2秒这1秒钟内的初时刻和末时刻。

在国际单位制中，时间的单位是秒，符号是s。常用的时间单位有分（min）、小时（。）、

年（y）等。

1.1.3路程和位移

【轨迹】

•运动的质点依此通过A】、Ai、A3、A4……点连的线，称为质点运动的初该。

•质点运动的轨迹是直线的运动称为直线净利。

•如果质点运动的轨迹是曲线的运动称为电线段利。

【路程】

・质点在空间运动时连续经历的各点形成的相摩，称为质点的瞄律。

・路径的长度，称为质点运动的鞍程。

【位移】

设质点由初位置0,经过一段时间运动到末位置M,从初位置0指向末位置M的有向

线段0M,就表示质点在一段时间内发生的住瞥。位移是矢量，不仅有大小，而且有方向。

路程只有大小没有方向，是标量。只有作单向直线运动的物体，位移的大小才等于路程。

1.1.4标量和矢量

【标量】

・只有大小而没有方向的物理量称为标革，如路程、长度、时间、质量、温度、功、功

率等都是标量。

【矢量】

・物理学中既有大小又有方向的物理量称为矢量，如位移、速度、加速度、力等是矢量。

求矢量的和，需要按平行四边形定则进行。矢量可以用一根带箭头的线段表示，线段按

一定的标度画出，线段的长度表示矢量的大小，箭头的指向表示矢量的方向。

两个矢量只有大小相等而且方向相同时，它们才是相等的。

1.1.5速度和速率

【速度】

•速度是描述运动物体位置变化快慢和方向的物理量。速度用符号V表示。在国际单位

制中，速度的单位是“米每秒”，符号是m/s0

速度不但有大小，而且有方向，是矢量。速度的大小在数值上等于单位时间内位移的大

小，速度的方向跟物体运动的方向相同。

在匀速直线运动中，速度u等于位移s跟发生该位移所用时间t之比，用公式可表示为:

V=—(1-1)

t

【匀速直线运动】

•物体在一条直线上运动，如果在任意相等的时间里位移相等，这种运动就称为名速直

线摩功。

在匀速直线运动中，物体的位移与发生此位移的时间成正比，其比值是一个恒量。

【变速直线运动】

・物体在一条直线上运动，如果在相等的时间里位移不相等，这种运动就称为变速享缱

年动。

【平均速度】

•在变速直线运动中，运动物体的位移S与发生该位移所用时间/的比值，称为这段位

移内的平华速度。平均速度用0表示，

v=-(1-2)

t

例(1-1)在北京2008第29届奥运会上，牙买加飞人博尔特(图1T0)以9秒69

的成绩夺得男子百米冠军，并且打破自己保持的世界纪录。设博尔特前5.0s内跑了46m,

求他在全程、前半程和后半程内的平均速度。

解：依题意，运动员在后段4.69s内跑了54m。根据公式1-2,可计算出三段位移的平

均速度是：

全程v=1=121=10.32(m/s)

t9.69

前段r.=任-=9.2(rn/s)

15.0

后段v2=^_=H,51(m/s)

24.69

【瞬时速度】

・运动物体在某一时刻(或某一位置)前后一段极短时间内的平均速度，称为在该时

刻(或位置)的.时速度，简称速度。

运动物体在某一时刻的瞬时速度的方向，与物体在该时刻的运动方向相同

【速率】

•瞬时速度的大小，称为瞬时速率，简称速率。速率是标量。

技术上通常用速度计来测量速率。

【教学重点与难点】

1.重点：误差、参考系、质点、运动的描述

2.难点：参考系

【教学方法与教学手段】

1.利用试样、挂图等教具。

2.利用多媒体资料进行短时演示。

【小结与布置作业】

1.小结

熟悉基本定义，注重将基本知识与生活经验相联系，加深对所学知识的理解.

2.布置作业

尽量独立完成相应章节中的习题，必要时可相互交流与探讨问题。

教案二

【教学组织】

1.提问10分钟

2.讲解70分钟

3.小结5分钟

4.布置作业5分钟

【教学内容】

1.2匀变速直线运动

1.2.1匀变速直线运动

【匀变速直线运动】

・物体沿直线运动，如果在任意相等的时间内，速度的变化(增加或减少)都相等，

这种运动就称为匀变速直线运动。

・物体沿直线运动，当一个物体的速度随时间而均匀减少，通常称为匀减速直线运动。

1.2.2加速度

【加速度】

・物体运动速度的改变量跟发生这一改变量所用时间的比值，称为加速度。

加速度是表示物体速度改变快慢的物理量。用。表示加速度，那么，

0=9(1-3)

t

在国际单位制中，加速度的单位是m/s2,读作“米每二次方秒”。

加速度不但有大小，而且有方向，也是矢量。

加速度的大小在数值上等于单位时间内速度的改变量，加速度方向与速度方向在一条

直线上。

选取初速度的方向为正方向，如果速度增加，末速度%大于初速度%,加速度是正

值，这时加速度的方向跟初速度火的方向相同：如果速度减小，末速度片小于初速度为,

加速度是负值，这时加速度的方向跟初速度的方向相反。

在匀变速直线运动中，速度是均匀变化的，比值匚的是恒定的，加速度的大小不变,

t

方向也不变，因此，匀变速直线运动是加速度不变的运动。加速度为零的运动是匀速直线运

动。

值得注意的是，加速度的大小只与速度变化的快慢有关，与速度本身的大小无关。速度

大，加速度不一定大。相反，速度小，加速度也可能很大。

例（1-2）做匀变速直线运动的火车在50s内速度从8m/s增加到18m/s,求火车的加

速度。

已知：vo—8m/svi=18m/sf=50s

求：a

解：选取火车初速度方向为正方向

"牛=胃=。2（/）

例（1.3）汽车紧急刹车时，在2s内速度由10m/s减小到零，刹车这段时间内汽

车的运动可视为匀变速直线运动，求汽车的加速度。

已知：vo=lOm/svt=0/=2s

求：a

解：选取初速度方向为正方向

匕一%0-10_,2、

a=------=------=—5（m/s2）

t2

1.2.3匀变速直线运动的规律

【匀变速直线运动的速度】

匀变速直线运动的速度公式可以从加速度的定义得出:

山公式4=9

得到:

匕=%+R（1-4）

例（1一4）汽车在紧急刹车时，加速度的大小是6m/s2,如果必须在2s内停下来，汽

车行驶的最大允许速度是多少km/h?

分析与解答：汽车必须在2s内停下来，这就要求汽车最迟在刹车后两秒末的速度变为

零，即匕=。。加速度。和运动时间f是已知的，求出初速度V。，就是汽车行驶的最大允许

速度。

汽车刹车时做匀减速运动，加速度方向与初速度方向相反，取初速度的方向为正方向,

则加速度为负值，即。=-6m/s\

已知：匕=。/=2sa=-6m/s2

求：Vo

解：由公式v,=v0+at可得

v0=vt-at=0-（-6）X2=12m/s=43.2km/h

【匀变速直线运动的位移】

根据平均速度的定义，我们知道，做变速运动的物体在时间/内的位移s等于物体在这

段时间内的平均速度少和时间/的乘积，即5由此可得到

12

s=vQt+—at（1-5）

这是匀变速直线运动的位移公式，它表示出匀变速直线运动的位移和时间的关系。

例（1-5）一辆汽车原来匀速行驶，然后以1m/s2的加速度加快行驶，从加快行驶开

始，经12s的时间行驶了180m,求汽车开始加速时的初速度是多大？

分析与解答：在这个问题里，加速度小行驶时间，和行驶距离s都是已知的，由位移

公式S=%/+—a/解出v（）＞即为汽车开始加速时的初速度。

2

汽车加速时，速度越来越大，加速度的方向与初速度的方向相同，取初速度的方向为正

方向，加速度为正值，即。=1m/s2o

已知：a—1m/s2t—\2ss=180m

求：Vo

12

]s—at

解：由公式5=%/+：卬2可以得出：％=2

代入数据得：

1,

180――xlxl22

%=----毛------=9（m/s）

利用匀变速直线运动的两个基本公式，还可以推导出另外•个很有用的公式。

22

v,-v0=las（1-6）

直接表明了玲、9、a和s之间的关系，在解决有些问题时用起来比较方便。

当物体从静止开始做匀变速直线运动时，可得到公式

匕=at

12

s=—at~

2

v,2=las

例（1-6）飞机以45m/s的速度着陆，在跑道上滑行30s而停止。若把飞机在跑道

上滑行时看成匀变速直线运动，求飞机在滑行过程中的加速度和向前滑行的距离。

分析与解答：飞机在跑道上滑行时初速度和末速度以及滑行时间都是已知的，利用匀变

速直线运动的速度公式就可以求出加速度a,再将加速度a代入位移公式,，即可求出飞机向

前滑行的距离。

已知：v（）=45m/svt=0t=30s

求：a和So

解：由公式a=匕二出可得：

t

0-45…2、

a=------=-1.5（m/s）

30

1,

再由s=%/+一。厂可得

2

1,

5=45X30+-X(-1.5)X302=675(m)

例（1-7）火车以5m/s的速度在平直的铁轨上匀加速行驶500m时，速度增加到15

m/s,火车通过这段位移需要多少时间?

分析与解答：本题已知初速度、末速度和位移，需要求火车运动的时间，但只由速度公

式或位移公式均不能求解，因此，需要根据题意和运动规律列出两个方程组成方程组进行求

解。

解法1：匕=%+at(1)

12

s=vot+-at-(2)

由(1)式得R=匕一%,代入(2)式得

121,、1,、

s^vot+-at=%/+/(匕_%)/=](匕+%)/

2s2x500”,、

t=----------=-------=50(s)

v,+v015+5

解法2：

_=y1±vL=5±15=10(m/s)

22

又由s=vt可得

S500“

t=—=---=50(s)

v10

例(1-8)马克沁重机枪（图1-16）发射枪弹时，枪弹在枪筒中的运动可以看作是

匀加速直线运动，如果枪弹的加速度大小是5.0Xl（）5m/sJ枪筒长0.81m,枪弹射出枪口

时的速度是多大?

图1-16马克沁重机枪

分析与解答：枪弹在枪筒中的运动可以看作是初速度为零的匀加速直线运动，枪筒的长

度就是这个匀加速直线运动的位移s,枪弹射出枪口时的速度就是这段位移的末速度以。根

据题目所给的条件，已知s、a和vo=O,使用推导公式1-6,便可求出叫。

已知：VQ=Os=0.81mo=5.OX105m/s2

求：vt

解：由匕2-％2=2as可得

2

vt=2as

vt=J24s=,2x5.0x10,x0.81=900（m/s）

1.2.4自由落体运动

【自由落体运动】

・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。

严格来说，自由落体运动只有在没有空气的空间里才能发生。

早在17世纪，伽利略仔细研究过物体下落的运动后指出：自由落体运动是初速度为零的

匀加速直线运动。

【自由落体加速度】

在同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同。

•加速度跟物体的质量、大小或形状无关，这个加速度称为自由落体加速度，也称为

重力加速度，通常用g来表示。

重力加速度的方向是竖直向下的，它的大小可以用实验方法来测定。精准的实验发现,

在地球上不同的地方，g的大小略有不同，表1-2列出了地球上不同纬度处的重力加速度。

表L2地球上不同纬度处的重力加速度

地点赤道广州上海北京北极

纬度0°23°06'30°⑵39°56'90°

g(m/s2)9.7809.7889.7949.8019.832

纬度越大的地方，重力加速度的值越大。在同一纬度处，高度越高的地方，重力加速度

的值越小。在通常的计算中，可以把g取作9.8m/s2。在粗略计算中，还可以把g取作lOmH。

自由落体运动公式是

H=gf

y=21gr2

W=2gy

例（1-9）每一星球上的物体，都受到该星球的重力作用，而且在自由下落时具有与

该星球相应的重力加速度。假设宇航员在月球（图1-19）上作实验时，使一小球从离月球表

面高产1.5m的位置自由下落，并测得下落时间/=1.36s。若地球匕的重力加速度为g,求月球

上的重力加速度g'以及小球落月球地表时的速度叫。

分析与解答：由于已知小球下落的高度y和下落的时间3由位移公式y=；g/2可求得

重力加速度，由速度公式vt=gt可求得小球落到月球地表时的速度。

解：由公式y=可得g，=m

,2y2x1.5，/c2

..g==----7-=1.62(m/s-)

t21.362

7

vt=gr=1.62x1.36=2.20(m/s)

山本题我们还可推出：

g,1.621

即：月球上的重力加速度g'约为地球上重力加速度的六分之一。

【教学重点与难点】

1.重点：匀变速直线运动的规律、匀变速直线运动的位移

2.难点：自由落体的加速度

【教学方法与教学手段】

1.利用试样、挂图等教具。

2.利用多媒体资料进行短时演示.

【小结与布置作业】

1.小结

熟悉基本定义，注重将基本知识与生活经验相联系，加深对所学知识的理解。

2.布置作业

尽量独立完成相应章节中的习题，必要时可相互交流与探讨问题。

教案三

【教学组织】

1.提问10分钟

2.讲解70分钟

3.小结5分钟

4.布置作业5分钟

【教学内容】

1.3重力弹力摩擦力

1.3.1重力

【力】

•物体之间的相互作用称为力。

力对物体的作用效果与力的大小、方向及力的作用点有关。

・力的大小、方向及力的作用点称为力的三要素。

力是有大小和方向的量，所以，力是矢量。

力可以用一根带箭头的线段来表示。线段是按一定比例（标度）画出的，它的长短表

示力的大小，它的指向表示力的方向，箭尾表示力的作用点，力的方向所沿的直线称为力的

作用缱。这种表示力的方法，称为力的用不。

按力的性质进行分类，有重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等；

按力的作用效果进行分类，有拉力、压力、支持力、动力、阻力等。

作用效果不同的力，性质可能相同，如拉力、压力、支持力实际上都是弹力，只是作

用效果不同。

性质不同的力其作用效果可能相同，如不论是什么性质的力，作用效果是加快物体运

动的力，就可称它为动力；作用效果是阻碍物体运动的力，就称它为阻力。

在国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛（N）。

1千克力=9.8牛顿

【力的作用效果】

力的作用效果：力不仅可以使受力物体的运动状态发生变化，也可以使受力物体的形

状和体积发生变化。

例如，原来静止的足球被踢出去时，足球就在力的作用下，由静止状态变为运动状态；

给运动的足球施加•阻力，足球就可以停下来；沿直线滚动的铁球，在经过侧面的磁铁时，

因其受到磁铁的吸引力作用会改变运动方向。

例如，手用力拉弹簧，弹簧发生伸长；用力拉弓，弓就发生弯曲。

【力的特性】

力的三个基本特性：

(1)力不能脱离物体而单独存在。

(2)力总是成对出现。

(3)力不仅有大小，而且还有方向和作用点。

【重力】

・物体由于地球的吸引而受到的力，称为事力。

地球上的一切物体都要受到重力的作用。

重力不仅有大小，而且有方向。从物体总是沿着竖直方向自由下落到地面的事实可以看

到：重力的方向总是竖直向下的。

重力的大小可以用弹簧秤测出•物体静止时对弹簧秤的拉力大小等于物体受到的重力。

重力G的大小跟物体的质量加成正比。重力G跟物体的质量如的关系式是：

G=mg

一个物体的各部分都要受到重力的作用。从作用效果上看，我们可以认为物体各部分受

到的重力作用集中于一点，这一点称为物体的事心、。

物体的重心位置越高，支撑面越小，重力作用线距支撑面的边线距离越小，物体的稳定

性越差，稍有移动，重心就会越出支撑面而使物体翻倒。由于物体总有自发地使重心趋向于

最低的趋势，所以，物体的重心越低越稳定。在设计高层建筑或货物在堆放及运输过程中，

都要设法扩大支撑面和降低货物整体的重心以确保其稳定性。

1.3.2弹力

【弹力】

•发生形变的物体，由于自身需要恢复原状，就会对引起形变的物体产生力的作用，这

种力称为浮力。

•发生形变的物体，在外力停止作用后，如果能够恢复原状，这种形变称为浮隹形变。

•若外力超出了一定限度，即使撤掉外力，物体也不能完全恢复原状，这个限度称为厚

性限度。

英国物理学家胡克发现：在弹性限度内，弹簧的弹力F的大小与弹簧的伸长(或缩短)

的长度x成正比，这个结论称为朝克军曾，其数学表达式是：

F=kx(1-7)

式中k为弹簧的劲度系数，简称为劲度。劲度系数由弹簧的材料、形状、长短、粗细等

因素决定，单位是牛每米，符号是N/m。

我们平常说的拉力、压力、支持力、绳子的张力等都是弹力。弹力的方向总是与引起形

变的外力方向相反。

1.3.3摩擦力

【滑动摩擦力】

•当一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动时,要受到另一个物体阻碍它

相对滑动的力，这种力称为滑动摩擦力。

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。

实验表明：滑动摩擦力Ff的大小与物体受的支持力FN的大小成正比，即

F(=PFN(1-8)

U称为动摩擦因数，其大小与相互接触物体的材料的性质和接触血的粗糙程度有关。

【静摩擦力】

・两个相互接触、相对静止的物体，当沿着接触面有相对滑动趋势时也会产生一种阻碍

相对滑动趋势的力，这个力称为静摩擦力。

静摩擦力的方向跟接触面相切，与相对运动趋势的方向相反。

静摩擦力的大小随外力的增大而增大。但是静摩擦力的增大有一个限度，静摩擦力的最

大值称为最大静摩擦力。当推力大于最大静摩擦力时，木箱就开始滑动。滑动时的滑动摩擦

力略小于最大静摩擦力。

【摩擦力的利与弊】

走路、夹东西、开车、机器的传动和制动，都离不开摩擦力的帮助。为增大摩擦力，常

在物体的接触面上设置一些凹凸不平的花纹（如鞋底、轮胎、传动带等）；单杠、双杠运动

员经常在手上擦上些碳酸镁粉末去抓单杠、双杠，以防打滑。另•方面，人们又必须尽量减

少机器中零部件之间的摩擦力及其所引起的磨损，以保持机器原有的精度和功能，延长机器

的使用寿命。例如，现代交通工具磁悬浮列车，就是利用磁场使列车与铁轨之间脱离接触从

而达到减小摩擦阻力目的。

【教学重点与难点】

1.重点：力、力的作用效果、力的特征

2.难点：滑动摩擦力和静摩擦力

【教学方法与教学手段】

1.利用试样、挂图等教具。

2.利用多媒体资料进行短时演示。

【小结与布置作业】

1.小结

熟悉基本定义，注重将基本知识与生活经验相联系，加深对所学知识的理解。

2.布置作业

尽量独立完成相应章节中的习题，必要时可相互交流与探讨问题。

教案四

【教学组织】

1.提问10分钟

2.讲解70分钟

3.小结5分钟

4.布置作业5分钟

【教学内容】

1.4力的合成与分解

1.4.1力的合成

【力的合成】

・一个力如果它产生的效果跟几个力共同产生的效果相同，这个力就称为那几个力的合

力，而那几个力就称为这个力的力力。求几个力的合力称为力的自或。

・几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于同一点，这几个力称为

手底力。

实验证明：两个互成角度的共点力，它们的合力的大小和方向可以用表示这两个力的线

段作为邻边所画出的平行四边行的对角线来表示，这个规则就称为平行四边形定则。

表1-4两个分力大小不变但不同夹角时的合力

0=0°R

F=F\+F2

0°<0<90°FR+F：

2

0=90°FR=4F：+F2

90°<0<180°FR

0=180°

FR=|FI-F2|

由表1-4可以看出，当。=0°,即B与F2方向相同时，合力FR也与它们同向并达到最

大，FR=FI+F2。当。=180°,即Fi与F2反向时,FR与较大的分力同向，并达到最小,FR=|Q-&|；

特别是，若R=F2,贝I」FR=0,这称为两个共点力的平衡。

注意：只有当分力在同•直线上时，合力的数值才可以用加减法来计算。

如果有两个以上的共点力作用在物体匕我们也可以应用平行四边形定则求出它们的合

力。具体方法是：先求出任意两个力的合力，再求出这个合力跟第三个力的合力，直到把所

有的力都合成进去，最后得到的结果就是所有这些力的合力。

例(1-10)重量G=3N的气球，如图1-38所示，同时受到风的水平推力F|=12N,以

及空气浮力F2=8NO求气球所受的合力FRO

分析与解答：由图1-38可知，气球要受三个力作用：气球重力G,水平向右风力F|=12N,

空气向上浮力

F2O

先合成F2和G,可得一个向上的力F3=8-3=5N,根据勾股定理，得

FR=收+k=.]44+25=13(N)

合力与水平方向的夹角为：tK&-F3_5N_5。=22.6°

F、12N12

例(1-11)图1-39所示是两个定滑轮组，物体K重20N,物体L重15N,两滑轮之间

的绳子上悬挂物体M,当a=90°时，三个物体都处于平衡状态。求物体M的重力是多大？

分析与解答：由图1-39可知，O点受到OA、OB、OC三段绳子的拉力B、F2sF3作

用。当各物体处于静止状态时，F2=15N,F3=20N,F1等于物体M的重力。0点在拉力B、

F2、F3作用下处于平衡状态，它们的合力等于零，即F2和F3的合力F与F1大小相等、方向

相反.因此，只要求出F2和F3的合力F,就可以知道物体M受到的重力。

作O点的受力分析图，用平行四边形定则求出F2和F3的合力F

F=《F；+F；=^152+202N=25N

根据共点力平衡条件可知，力F与F|相等且方向相反，故F]=F=25N,即物体M的重

力是25N。

1.4.2力的分解

•如果几个力共同作用的效果，与原来一个力产生的效果相同，这几个力就称为原来那

个力的分力。求一个已知力的分力，称为力的分解。

力的分解是力的合成的逆运算，同样遵循力的平行四边形定则。只是现在要根据对角线

来求平行四边形的两个邻边。如果不加限制，同一条对角线可作出无数个平行四边形。但在

处理实际问题时，可以根据已知力所产生的实际效果(形变、运动等)，先判定出两个分力

的方向，就可以作出确定的分解了。

・把一个已知力沿两个互相垂直的方向分解，称为正交分解法。运用正交分解法时，通

常可引入平面直角坐标系。

例如，放在水平面上的物体受到一个斜向上方的拉力F的作用，F与水平方向夹角为

0o这个力产生两个效果：水平向前拉物体，同时竖直向上拉物体，因此，力F可以分解

为沿水平方向的分力Fx和沿竖直方向的分力Fy,两个分力的大小为

Fx=Fcos0,Fy=Fsin9

例如，放在光滑斜面上的物体，受到竖直向下的重力作用，重力产生两个效果：使物体

沿着斜面下滑，同时使斜面受到压力。因此，重力G可以分解为这样两个力：平行于斜面

使物体下滑的力Gx,垂直于斜面使物体压紧斜面的力Gy,重力的这两个分力的大小为

Gx=Gsin0,Gy=Gcos。

用正交分解法求合力，就是将原有的力沿X、丫两个互相垂直的方向进行分解，然后用

代数运算分别求出X、Y方向的合力Fx和Fy,最后求出Fx和Fy的合力F,F就是原有各

个力的合力。

如果物体的平衡条件用正交分解法来表示，就是合力F的两个分力Fx和Fy都为零：

即Fx=0,Fy=0o

例(1-12)倾角为0的斜面上，物块受重力G、支持力FN和摩擦力Ff作用，如图1-46

所示，求它们的合力。

分析与解答：选择如图1*46所示的X轴和丫轴方向，把重力G分解为

Gx=Gsin。，Gy=Gcos0

则X方向和丫方向上的合力为

Fx=Gx-Ff,Fy=Gy-FN

本题中，即使物体沿斜面方向不平衡，它在垂直斜面方向仍是平衡的，即Fy=0,所以，

Fx就等于合力F。即F=Fx=Gsin0-Ff

例(1-13)木箱重600N,放在水平地面上，一个人用大小为200N与水平方向成30°

向上的力拉木箱，木箱沿地平面匀速运动，求木箱受到的摩擦力和地面所受压力。

分析与解答：木箱受到重力G、地面对它的支持力FN和摩擦力Ff及人的拉力F四个

力的共同作用，如图147所示。

力F产生两个效果：一个是沿水平方向拉木箱，另一个是沿竖直方向提木箱。将力F

进行正交分解，则

Fx=Fcos30°=200X0.866=173(N)

Fy=Fsin30°=200X0.5=100((N)

因木箱在X方向处于平衡，所以，由平衡条件可知，木箱在X方向的合力为零，即

Fx-Ff=0,则Ff=Fx=173((N)

又因木箱在丫方向也处于平衡，所以

FN+Fy-G=0

FN=G-Fy=600-100=500(N)

因为地面所受压力FN'与木箱所受支持力FN是作用力与反作用力，其大小相等、方

向相反,所以，FN'=FN=500(N)

【教学重点与难点】

1.重点：力的合成

2.难点：力的分解

【教学方法与教学手段】

1.利用试样、挂图等教具。

2.利用多媒体资料进行短时演示.

【小结与布置作业】

1.小结

熟悉基本定义，注重将基本知识与生活经验相联系，加深对所学知识的理解.

2.布置作业

尽量独立完成相应章节中的习题，必要时可相互交流与探讨问题。

教案五

【教学组织】

1.提问10分钟

2.讲解70分钟

3.小结5分钟

4.布置作业5分钟

【教学内容】

1.5牛顿运动定律

1.5.1牛顿第一定律

【牛顿第一定律】

一切物体总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。

这就是牛顿第一定律。物体的这种保持原来的匀速直线运动或静止状态的性质称为惯性，因

此，牛顿第一定律又称为惯性定律。

一切物体在任何情况下都具有惯性，惯性是物体的固有属性。

在实际问题中，我们所看到的匀速直线运动状态或静止状态，都是物体在平衡力作用

下的结果。

1.5.2物体受力分析

在具体分析某个物体的受力情况时，应先把这个物体从与它发生相互作用的物体中隔离

开来，找出周围物体对它的每一个作用力，确定这些作用力的作用方向和作用点，并且用力

的图示把这些力一表示出来。这种分析物体受力的方法称为空力分析与学力图。

【水平面上物体的受力分析】

如果用绳子沿水平方向拉着木块在水平桌面上运动，这时木块除了受到重力G、支持力

FN和滑动摩擦力Ff作用外，还要受到绳子的拉力F,如图1-54所示。此时木块一共受4个

力的作用。

【斜面上物体的受力分析】

若有一木块沿着光滑斜面下滑，它会受到哪些力的作用呢？很明显，木块要受到竖直向

下的重力G和斜面对木块产生的支持力FN的作用，支持力FN的方向垂直于斜面向上，如

图1-55所示。

假如木块沿着不光滑的斜面下滑，木块除了受到重力G和支持力FN以外，还受到滑动

摩擦力R的作用。滑动摩擦力的方向与木块相对于斜面运动的方向相反，即方向是沿着斜

面向上，如图1-56所示。

【连接体受力分析】

・几个物体通过某种方式联接起来，其中一个物体运动，使其它物体也随之运动，这样

的几个物体所组成的体系，称为连搔俗。

分析连接体的受力情况时,往往需要把各物体隔离出来，逐个分析每个物体的受力情况。

分析物体受力情况和画受力图，大致可按下列思路进行：

（1）根据要求确定研究对象，并把被研究对象从周围物体中隔离出来，画出其示意图。

（2）分析物体受力情况时，应根据力是物体间的相互作用这概念去分析，不能多画

一个力，也不能少画或画错一个力。可按重力、弹力和摩擦力的顺序逐步分析，将各个力按

方向和大小画在物体上。

（3）必须注意的是：在受力图只画被研究物体所受到的力，它对周围物体的作用力不

要画在它的受力图上。必须确定一个力的施力者是“谁”，如果找不到施力者，该''力"肯

定不存在。

1.5.3牛顿第二定律

，质量是指物体所含物质的多少。

【加速度与力的关系】

。与尸成正比：a8八

一般说来，一个物体不只是受到一个力的作用，当物体同时受到几个力的共同作用时，

总可以找出这几个外力的合力来等效代替它们。因此，在关系式。8尸中，尸是作用在物体

上的外力的合力。实验还表明，。的方向总与合外力尸的方向相同。例如，水平地拉动平面

上的静止物体时，你向哪一方向用力，物体就向哪一方向运动。

【加速度与质量的关系】

a与加成反比关系：—»

m

【牛顿第二定律】

物体的加速度跟所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度方向跟合外力的方

向相同。这就是牛顿第二定律。牛顿第二定律用数学公式表示是：

FA-