自然科学基础物理课件物理篇-第一章运动和力学习资料

第一章运动和力我们生活在一个运动的世界中，白云在空中飘荡，鸟儿在蓝天白云间翱翔，小鱼儿在流淌的河水中欢快的畅游，汽车在高速公路上奔驰……可是，大家还不知道为什么能这样。我们学习了本章知识，就可以解答生活中类似的现象。第一节运动的描述InsertLOGO2025/4/159:22自然科学基础知识

新课引入：毛主席1958年7月1日创作的七律诗《送瘟神》中著名诗句“坐地日行八千里，巡天按遥看一千河”。这句诗中描述的人到底是运动的还是静止的呢？

我们根据什么说这些物体是运动的?3飞奔的猎豹穿梭宇宙的彗星缓慢爬行的蜗牛它们的共同特点：位置随时间不断地变化。一、机械运动：物理学里把物体的位置随时间的变化叫机械运动。珠穆朗玛峰由于地壳运动高度在变化1.8cm/年

日本茨城县鹿岛町与中国上海市的距离由于板块运动缩短2.9cm/年奔腾的江水天体的运动除了机械运动，还有分子、原子的运动、电磁运动、生命的运动……宇宙中的万物都在以各种不同的形式运动着。机械运动是所有运动中最简单、最基本的运动形式，是学习其他各种运动的基础。[思考]怎样判断物体是运动还是静止的?

实例一：坐在行驶的汽车中，感觉路边的树木高速后退，感觉车内的物体是静止的。路边的人觉得树不动，车运动得很快。

实例二：高速路上超车时感觉对方车辆慢慢后退。错车时却感觉对方车辆速度很快的冲过来。为什么对物体的判断上会出现这样的不同呢？标准不同二、参考系1.定义：在描述一个物体的运动时，选来作为参考的假定为不动的物体叫做参考系。2.注意：①描述物体是否运动是看相对于参考系的位置是否改变，事先假定参考系不动；②选取不同的参考系来观察同一物体的运动，结果往往不同；③参考系的选取可以是任意的，实际解决问题应以观测方便和使物体的运动尽可能简单为原则；④通常选取地面为参考系；⑤比较两个物体的运动，应选同一参考系。

实例分析：

匀速飞行的飞机上，驾驶员看跳伞员是直线下落还是曲线下落?地面上的人观测跳伞员，和驾驶员看到的是一样的吗？选择不同的参考系来观察同一物体的运动，结果不一样。三、物体和质点物体总有一定的大小和形状，物体运动时，物体上每一点的运动情况是不完全相同的，由此可见，要描述物体的运动是很麻烦的。但是，有时物体的大小和形状对研究问题的结果并没有多大的影响，比如：研究一辆汽车从郴州开往长沙的运动时间。这时，完全可以用一个点的运动来代替物体的运动，这个点叫质点。1.质点定义：没有形状和大小，用来代替物体的有质量的点。显然，质点在我们现实生活中是不存在的（是人们想象的）。2.物体可以看作质点的条件：物体的形状、大小、体积对所研究的问题没有影响或影响可以忽略不计。3.注意：①质点是一种科学抽象的理想模型；②一个物体能否看成质点，要具体情况具体分析。例如：一列火车从北京开往上海，在计算运行时间时，可以忽略列车的长短，可把它视为质点；但是同样这列火车，要计算它通过黄河大桥所需的时间时，必须考虑列车的长度，不可把它视为质点；③物体本身大小不是能否看成质点的标准。例如：研究电子绕原子核的运动时，就不能把原子看作质点；研究地球绕太阳公转时，可把整个地球看作质点。4.物体能看成质点的两种情形：①物体各部分运动的情况相同，即物体做平动；②物体有转动，但因转动引起的各部分的差异，对我们研究的问题不起主要作用。如研究地球公转是就可以把地球看成质点。不能认为某个物体在任何情况下都能当质点，而另一物体不论什么情况都不能当质点。四、时间间隔和时刻时间间隔和时刻既有联系又有区别。在表示时间的数轴上，时刻对应的是一个点，时间间隔对应的是两个点间的间隔，即一线段。由于受习惯用法的影响，我们平时说的“时间”，有时指的是时刻，有时指的是时间间隔，具体应用时需根据上下文认清它的含义。例如：上午第一节课下课时间是8时45分，第二节课上课时间是8时55分，中间是10分钟课间休息时间。这三句话中前两个“时间”都是指时刻，第三个“时间”是指时间间隔。两节课开始和结束的时刻及两节课和课间休息所持续的时间间隔

五、路程和位移1.路程：物体（质点）运动轨迹的长度。2.位移：物体运动中由初始位置指向末位置的有向线段。位移通常用s表示，在国际单位制中，位移的单位是米，符号是m。常用的单位还有千米（km）、厘米（cm）等。3.路程与位移区别：路程是质点运动轨迹的长度，只有大小，没有方向；位移是有向线段，既有大小又有方向。六、矢量和标量1.矢量：既有大小又有方向的物理量，如位移。2.标量：只有大小，没有方向的物理量，如路程，时间等。3.两个标量相加遵从算术加法法则，矢量相加遵从几何法则。练习完成P20思考与练习1-5题第二节匀变速直线运动永恒的运动一、匀速直线运动1.匀速直线运动：物体在一条直线上运动，如果在相等的时间里通过的位移相等，这种运动就叫匀速直线运动。（1）匀速直线运动的轨迹是直线。（2）“匀速”是任何相等的时间内的位移都相等。2.匀速直线运动的速度:做匀速直线运动的物体的速度等于它发生的任意一段位移与发生这段位移所用时间的比值，一般用符号v表示。依据生活常识，我们知道兔子比乌龟跑得快。但是在“龟兔赛跑”的故事中兔子却输了，也就是兔子比乌龟运动慢．到底它们谁运动得快？要说清楚运动的快慢，必须研究对运动快慢的描述．v＝

单位：米每秒(m/s)、千米每时(km/h)、厘米每秒(cm/s)等速度是用来表示物体运动快慢的物理量。速度既有大小又有方向，是矢量。速度的方向就是物体运动的方向。二、变速直线运动

1.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，位移不相等，这种运动就叫做变速直线运动。2.平均速度：在变速直线运动中，运动物体的位移和所用时间的比值，叫做这段时间(或这段位移)的平均速。矢量

用平均速度表示做匀变速直线的物体在某一段时间内的平均快慢程度，只能粗略地描述物体的运动。要精确地描述变速直线运动，就要知道物体经过某一位置（或某一时刻）时运动的快慢程度。

3．瞬时速度:

运动物体在经过某一时刻（或某一位置）速度，叫做物体在此时刻（或此位置）的瞬时速度。瞬时速度是矢量，其方向与物体经过某一位置时的运动方向相同。瞬时速度的大小教瞬时速率。4.举例辨析平均速度与瞬时速度速度显示器显示的是：平均速度速率瞬时速度常见物体的运动速度：自行车约5人步行约1.3蜗牛爬行约4×10－3大陆板块漂移约10－9了解三、匀变速直线运动1.什么是匀变速直线运动在变速直线运动中，如果在相等的时间内速度的改变相等，这种运动就叫匀变速直线运动.

举例说明什么是匀加速直线运动和匀减速直线运动。2.加速度

①定义：加速度等于速度的改变跟发生这一改变所用时间的比值，即：③单位：在国际单位制中，加速度的单位是米每二次方秒，符号是m/s2.

②物理意义：加速度是表示速度变化快慢的物理量。

④加速度不但有大小，而且有方向，是矢量，加速度的方向与速度改变量Δv的方向相同.⑤当速度改变量Δv＞0，a与v0的方向相同，a为正，物体做匀加速直线运动；当速度改变量△v＜0，a与v0的方向相反，a为负，物体做匀减速直线运动。3.速度公式和位移公式匀变速直线运动的加速度是恒定的，即a为常量又Vt=v0+at这就是匀变速直线运动的速度公式。教材P8例1解析2位移和时间的关系：1.公式的推导：运动过程：S=Vt①V=(V0+Vt)/t②注意：②式只适用于匀变速直线运动（？）由①②式可得S=(V0+Vt)t/2又Vt=V0+a

t

这就是匀变速直线运动的位移公式得:

s=v0t+at2

12.公式的理解和运用：①匀变速直线运动的位移公式反映了做匀变速直线运动的物体的位移随时间变化的关系；②从公式可以看出，物体的位移不随时间均匀变化。教材P8例2解析

课本P21思考与练习第7、9题作业第三节有关力的知识物体作用物体运动员大象渔翁推土机举起压拉起推杠铃泥土鱼网跷跷板分析与论证：1.力是物体对物体的作用。受力物体施力物体一、力1)一个物体受到了力,一定有别的物体对它施力.施力物体与受力物体总是同时存在的。2)产生力的条件:至少要有两个物体；

物体间要有相互作用。①对物体施加力时，会使物体发生形变；②对物体施加力时，会使物体的运动状态发生改变。一个物体对另一个物体施加了力，会产生什么效果呢？形变包括形状和体积的改变,形变可以是很明显的也可以是非常微小的。运动状态改变

(a)速度大小发生改变；

(b)运动方向发生改变；(c)速度大小和运动方向同时发生改变。（1）力有大小，力的大小可以用弹簧测力计来测量，力的单位：牛顿，符号：N。（2）力不仅有大小，还有方向，所以力是矢量。可以根据力的作用效果去判断力的方向。举例：2.力是矢量。在排球运动中，二传手用力向上托球，球就向上运动．力的作用效果跟力的方向有关．主攻手用力向下扣球，球就改变运动方向，急速下落．3.力的图示：用一根带箭头的线段，把力的三要素表示出来；线段的长短表示力的大小；箭头表示力的方向，线段的起点或终点表示力的作用点。例：用40N的拉力沿水平方向向右拉动箱子前进F=40N10N1.重力：由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力。重力的大小：G=mg，g＝9.8N/kg。重力的方向：总是竖直向下。物体的重心：重力的作用点。（1）对于质地均匀、外形规则的物体，其重心位于它的几何中心上；学生举例（2）质量分布不均匀的物体，重心位置除跟形状有关外，还跟物体的质量分布有关。学生举例二、常见的几种力2.弹力形变：举例弹性形变：举例弹力：发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它

接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。弹力的大小：F=-kx，k:弹簧的劲度系数（单位：N/m），x：弹簧的伸长（或缩短）量。弹力的方向：总是与物体形变的方向相反，而指向受力物体，且与接触面垂直。几种常见的弹力：压力、支持力、拉力。

人能在地上行走而不是一步一滑，是因为人与地面存在摩擦；行驶的自行车要停下来，需要刹车，也是因为闸皮与轮圈之间有摩擦；琴弓在琴弦上拉动，奏出美妙的音乐，也是因为摩擦……3.摩擦力

——当相互接触且相互挤压的物体之间有相对运动或相对运动趋势时，接触面间产生的阻碍相对运动或相对运动趋势的力，称为摩擦力。摩擦力的分类：在自然界中，摩擦力无处不在。滚动摩擦力例如，用一个较小的力推箱子，箱子没有被推动。根据物体平衡条件可知，此时一定有一个力与推力大小相等，方向相反，从而抵消了推力的作用。这个力就是地面对箱子的静摩擦力，常用Ff

来表示。静摩擦力有一个最大限度，这个限度叫做最大静摩擦力。当推力大于最大静摩擦力时，箱子就不能再保持静止，而要滑动了。(1)静摩擦力当一个物体在另一物体表面滑动时，总会受到另一物体对它产生的阻碍它运动的力，这种力叫做滑动摩擦力。滑动摩擦力的方向总是沿着接触面，并且跟物体的相对运动方向相反，如下图所示。(2)滑动摩擦力实验表明：滑动摩擦力Ff的大小跟外力无关，只跟接触面间的正压力的大小成正比，可用下式来表示：Ff=μFN上式中的μ

是比例常数，称为动摩擦因数。它的数值与接触面的材料及粗糙程度等因素有关。还有一种摩擦力叫做滚动摩擦力。滚动摩擦力是一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦力。当压力相同时，滚动摩擦力比滑动摩擦力小很多。如右图所示的是生产中常见的滚动轴承。课堂练习

1.画出下图中所示的几个力的图示：（1）马对车的拉力1000N；（2）铁锤对钉子的打击力300N；（3）电线对电灯的拉力8N。答：受力图如下所示：

课本P21思考与练习第10题作业第四节力的合成与分解一、力的合成二、力的分解一、力的合成在物理学中，如果有一个力的作用效果与几个力的作用效果相同，我们就把这一个力叫做那几个力的合力，那几个力都叫做分力。合力与分力是一种等效替代关系。生活情境：一桶水，需要两个小孩才能提得动，而大人，一个人就可以把它提起来。此时我们可以说，两个小孩的力的作用效果与一个大人的力的作用效果相同。1.合力与分力F1=4N0F2=3NF=F1+F2=7Na.同向相加大小F=F1+F2，方向与两力方向相同(1)同一直线上两个力的合成2.力的合成求几个力的合力的过程，叫做力的合成。b.反向相减0F1=4NF2=3NF=F1-F2=1N1.同一直线上两个力的合成大小F=|F1-F2|，方向与较大力的方向相同。实验研究：（1）器材：橡皮条、细绳套、钩码、滑轮（2）步骤：①用两个力F1、F2将橡皮条GE沿直线EC拉长到O点，橡皮条伸长了EO这样的长度，记下O点的位置和F1、F2的大小和方向。（图甲）②撤去F1、F2，用一个力F拉橡皮条使它沿同一直线伸长同样的长度EO，记下F的大小和方向（图乙）。③选定标度，分别作出F1、F2、F的图示（图丙）探究求互成角度力的合力的方法

2.互成角度的两个力的合成力F对橡皮条作用与F1、F2对橡皮条作用的效果相同，所以F等于F1、F2的合力。效果相同F2F合·F1O求互成角度的两个力的合力时，可分别用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，这叫做力的平行四边形定则。结论：二、力的分解求一个已知力的分力的过程，叫做力的分解。力的分解是力的合成的逆运算，仍然遵循力的平行四边形定则。F如果没有其它限制，对于同一条对角线，可以作出无数个不同的平行四边形。理论上，同一个力可以分解成无数对大小、方向不同的力。一个已知力究竟应该怎样分解？要按力的实际作用效果去确定两个分力的方向FFF1F2例如，一个人斜拉着木块匀速前进，如左图所示。斜向的拉力对木块有两个作用，一个使木块向前进，另一个将木块向上提，减小了对地面的压力。拉力在这两个方向上产生的作用力如右图所示。若已知合力F及其与水平方向的夹角

，则两个分力的大小分别为：课堂练习教材P21（14）、（15）题第五节牛顿运动定律(一）

一、牛顿第一定律长期以来，在研究物体运动的原因时，人们凭直觉认为：要使一个物体运动，必须推或拉它。当不再推或拉时，运动的物体便会停下。在公元前4世纪，古希腊的哲学家亚里士多德由此得出结论：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就保持静止。直到16世纪末，意大利物理学家伽利略对亚里士多德的论断提出了质疑。他注意到，当一个球沿斜面向下滚动时，它的速度增大，而向上滚动时，它的速度减小。他由此猜想：当球沿水平面滚动时，它的速度应该不增不减。实际上，伽利略通过研究发现，当球在水平面上滚动时，球的速度越来越慢，最后停下来。他认为，这是由于受摩擦阻力的缘故，因为他还观察到，水平表面越光滑，球便会滚得越远。于是，他推断：若没有摩擦阻力，球将永远滚下去。英国物理学家牛顿在总结伽利略等人的研究成果基础上，并根据自己的研究，得出下述结论：

一切物体总保持静止或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。----牛顿第一定律牛顿（1642-1727)牛顿第一定律表明，物体具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，我们把这种性质叫惯性。因而，牛顿第一定律又叫惯性定律。1.普遍性：惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。惯性的理解:2.无关性：惯性与运动状态无关,与是否受力无关，与物体所处位置无关。生活中的惯性实例:

在公共汽车中的乘客，当汽车突然开动或突然停止时乘客会怎么样？牛顿第一定律告诉我们，物体如果不受外力，它将保持原来的运动状态。由此可知，如果物体受到外力作用，物体的运动状态必将改变。二、牛顿第二定律生活实例：汽车出站时，在牵引力作用下，速度不断增大；汽车进站时，由于受阻力作用，速度不断减小，最后停止下来；投出的铅球、射出的炮弹，由于受到重力的作用，速度的大小和方向都不断发生改变，做曲线运动。可见，物体运动状态的改变，是由于受到了力的作用，力是物体运动状态改变的原因。物体运动状态发生改变时，物体具有加速度，所以，力是使物体产生加速度的原因。质量不同的物体，运动状态改变的难易程度不同，或者说它们的惯性大小不同。质量大的物体获得的加速度小，它的运动状态难改变，即惯性大；质量小的物体获得的加速度大，它的运动状态容易改变，即惯性小。因此，质量是物体惯性的大小的量度。应用实例：歼击机战斗前抛掉副油箱；体操运动员都比较瘦小；摔跤运动员和日本相扑运动员都是肥嘟嘟的，浑身是肉。通过上述知识可知，物体的加速度与它所受的力和本身的质量有关。研究表明：物体的加速度跟所受的外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟外力的方向相同。这就是牛顿第二定律。

用数学公式表示为F合是物体(研究对象)所受的合外力，a为研究对象在合力F合作用下产生的加速度；a与F合的方向一致。例题1：一个静止在水平面上的物体，质量是2kg，在水平方向受到5.0N的拉力，物体跟水平面的滑动摩擦力是2.0N,求物体在4.0秒末的速度.分析:物体的运动情况：由静止在恒力作用下做匀加速直线运动。受力情况：F=5.0N，f=2.0N，G=N；初始条件：v0=0；研究对象：m=2.0kg。求解4秒末的速度vt。解：研究对象为物体，其受力情况如图所示：

根据牛顿第二定律列方程：

水平方向F-f=ma

竖直方向N-G=0

代入数值解得a=1.5m/s2

Vt=at=1.4×4.0m/s=6.0m/s

[例题2]吊车要在10s内将地面上的货物吊到10m高处，货物的质量是2.0×103kg，假设货物被匀加速吊起，问吊车缆绳对货物的拉力是多少？分析

以货物为研究对象。货物匀加速向上运动，可判断货物受到的合力向上。由货物的运动状态和匀变速直线运动的规律，我们可以求出它的加速度。再对货物进行受力分析，如右图所示，货物受到两个力的作用：竖直向上的拉力F和竖直向下的重力G，应用牛顿第二定律即可解出拉力的大小。

解

由匀变速直线运动的位移公式及

，得由货物的受力分析，可知F合＝F－G=maF＝G+ma=mg+ma=(2.0×103×9.8+2.0×103×0.20)N=2.0×104N牛顿第二定律的应用很广泛:当我们要求物体能够迅速改变物体的运动状态时，应该尽可能减小物体的质量或增大对物体的作用力。相反，当我们要求物体的运动状态不易改变时，就应该尽可能增大物体的质量。作业P21第19题第六节牛顿运动定律(二）一、作用力与反作用力我们学过，力是物体间的相互作用。两个物体之间的作用总是相互的，一个物体对另一个物体有力的作用，后一个物体一定同时对前一个物体也有力的作用。物体间相互作用的这一对力，通常叫做作用力和反作用力。我们把其中的一个力叫做作用力，另一个力就叫做反作用力。例举生活实例：划船、踢足球、马拉车等。演示实验相互作用的两个力之间有什么关系呢大量实验证明：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。这就是牛顿第三定律。用公式可表示为：

F=－F＇

二、牛顿第三定律上式中，F、F＇分别表示作用力和反作用力，负号表示它们的方向相反。人走路时，脚总是不断地向后蹬地，地面受到了向后的摩擦力，同