高中物理课件-力学课件

高中物理力学课件本课件将带您深入了解高中物理中的力学知识，从牛顿定律到能量守恒，从运动学到动力学，我们将以清晰的讲解和丰富的示例帮助您掌握力学的基本概念和应用力学概念

1.1在物理学中，力是一个重要的概念，它描述了物体之间的相互作用力可以使物体发生形变，也可以使物体的运动状态发生改变什么是力？定义力的作用效果力是物体之间的相互作用力可力的作用效果可以是使物体运动以改变物体的运动状态，也可以起来，也可以是使物体静止下来，改变物体的形状还可以使物体的形状发生改变力的单位力的单位是牛顿（N），简称牛1牛顿是指使质量为1千克的物体产生1米每秒平方加速度的力力是矢量量大小和方向矢量表示力的大小和方向是描述力的两个重要属性力可以用矢量来表示，矢量用带箭头的线段表示，箭头的方向代表力的方向，线段的长度代表力的的大小力的三种表示方法大小方向作用点123力的作用效果不仅与力的方向有关，力是矢量，它不仅有大小，还有方向力的作用点指的是力作用在物体上的还与力的大小有关力的单位是牛顿力的方向指的是力的作用线的方向，位置例如，一个物体受到一个10N（N），用字母“F”表示例如，一即力的作用点沿力的作用线运动的方的力，力的作用点在物体的中心，表个物体受到10N的力，表示物体受向例如，一个物体受到向右的10N示物体受到的力的大小为10牛顿，到的力的大小为10牛顿的力，表示物体受到的力的大小为力的方向为向右，力的作用点为物体10牛顿，并且力的方向为向右的中心力的合成

1.2在实际生活中，物体常常受到多个力的作用多个力共同作用的效果可以用一个力来代替，这个力叫做合力合力的概念为我们分析和解决实际问题提供了简便的方法力的合成规则合力的方向力的合成遵循平行四边形法则将两合力的方向由两个力的方向和大小决个力作为平行四边形的相邻两边，则定，通常指向两个力的方向之间这两个力的合力就是以这两个力为邻边的平行四边形的对角线力的合成规则平行力合成力的三角形法则力的平行四边形法则当两个力平行且方向相同时，合力的大小将两个力作为三角形的两条边，合力作为以两个力作为相邻的两条边，作平行四边等于两个力的大小之和，方向与两个力相三角形的第三条边，合力的大小和方向由形，合力为平行四边形的对角线，合力的同第三条边的长度和方向决定大小和方向由对角线的长度和方向决定当两个力平行且方向相反时，合力的大小力的三角形法则适用于任何两个力的合成等于两个力的大小之差，方向与较大的力力的平行四边形法则适用于任何两个力的相同合成合力的大小及方向12平行四边形法则三角形法则当两个力的大小和方向已知，可以用三角形法则适用于两个力的大小和方平行四边形法则求出合力的大小和方向已知，也可以求出合力的大小和方向向3力的分解将一个力分解成两个或多个力的过程，称为力的分解力的矢量图表示力的矢量图表示，就是用带箭头的线段来表示力，线段的长度表示力的**大小**，箭头的方向表示力的**方向**例如，一个大小为10牛顿的力，方向水平向右，可以用一个长度为10厘米的箭头来表示箭头的起点表示力的作用点，箭头指向力的方向这种表示方法直观形象，可以方便地进行力的合成和分解力的分解

1.3力的分解是指将一个力分解成两个或多个力的过程，这些力称为该力的分力，分力的合力等于原力分解力的目的是为了更方便地分析和解决问题，例如，将一个斜向上的拉力分解成水平方向和竖直方向的分力，可以更容易地分析物体在水平和竖直方向上的运动力的分解将一个力分解为两个或力的分解是力的合成的力的分解可以将一个力多个力的过程，叫做力逆过程，遵循平行四边分解为不同方向的多个的分解形法则或三角形法则分力，方便分析和解决问题合力的分解定义原则将一个力分解为两个或多个力的力的分解遵循平行四边形法则，过程称为力的分解分解后的每即合力的作用效果与所有分力共个力称为分力，分力的合力等于同作用的效果相同原来的力应用力的分解在实际问题中应用广泛，例如计算斜面上的物体所受的重力的分力，分析物体在不同方向上的运动情况斜交力的分解斜交力的分解分解步骤斜交力是指一个力与两个坐标轴都不平行，而是与它们成一定角度•过力的作用点作两个坐标轴的平行线的力•以力为对角线作平行四边形分解斜交力通常使用平行四边形法则或三角形法则•平行四边形的两邻边分别代表力的两个分力平衡的条件

1.4在物理学中，平衡是指一个物体保持静止或匀速直线运动的状态当物体处于平衡状态时，其合外力为零也就是说，作用在物体上的所有力的矢量和为零物体的平衡平衡的概念平衡的分类在物理学中，物体的平衡指的是物体处于静止状态或匀速直线运平衡可以分为两种类型静力平衡和动态平衡静力平衡指的是动状态当物体受到多个力的作用时，如果这些力相互抵消，合物体处于静止状态，而动态平衡指的是物体处于匀速直线运动状力为零，物体就会保持平衡状态平衡状态是物体的一种稳定状态生活中常见的平衡现象，如静止的书本、匀速行驶的汽车等，态，在没有外力作用的情况下，物体将一直保持平衡都是平衡的例子受力平衡的条件静止或匀速直线运动合力为零12当物体处于静止状态或做匀速直线运动时，物体处于受力平当作用在物体上的所有力的合力为零时，物体处于受力平衡衡状态状态这表明所有力的矢量和为零应用平衡条件解决问题平衡条件是解决力学问题的重要工具，它可以帮助我们分析物体的受力情况，并判断物体是否处于平衡状态确定研究对象1首先要明确研究的对象，即需要分析其平衡状态的物体分析受力情况2分析物体受到的所有外力，包括重力、弹力、摩擦力等将这些力用力的示意图表示出来，并标明力的方向和大小建立平衡方程3根据物体受力平衡的条件，建立方程组一般情况下，对于一个物体，我们可以建立两个平衡方程水平方向上的力平衡和竖直方向上的力平衡求解未知量4通过解方程组，求解出未知量例如，求解物体受到的某个力的方向、大小或物体运动状态等通过应用平衡条件，我们可以解决许多实际问题，例如分析桥梁的受力情况、计算吊车的承载能力等重力

2.1重力是地球对物体吸引力的一个分力，它使物体具有向下的加速度，也就是我们常说的重力加速度重力的方向重力的大小重力的方向总是指向地心，在地球表重力的大小与物体的质量成正比，可面，重力的方向就是竖直向下以用公式G=mg计算，其中g为重力加速度什么是重力？重力是地球对物体万有重力的方向总是指向地重力的大小与物体的质引力的一个分力，是由心，也就是我们通常所量成正比，可以用公式于地球的质量而产生的说的“竖直向下”G=mg计算，其中g为重力加速度，约为

9.8m/s²重力的方向和大小重力是地球对物体的吸引力，它总是指向地心重力的大小与物体的质量成正比，用公式G=mg表示，其中g是重力加速度，其值约为

9.8m/s2这意味着物体在地球表面受到的重力与其质量成正比，质量越大的物体，受到的重力也越大重力加速度重力加速度是描述物体由于重力作用而产生的加速度，符号为g它的大小取决于地球的质量和半径，通常取值为

9.8m/s²概念描述物体由于重力作用而产生的加速度符号g大小约

9.8m/s²方向竖直向下重力加速度是指物体在重力场中自由下落时所获得的加速度，它与物体的质量无关摩擦力

2.2摩擦力是一种阻碍物体相对运动或相对运动趋势的力它存在于两个相互接触的物体表面之间，是由于物体表面之间的微观凸凹不平而产生的静摩擦力滑动摩擦力当物体处于静止状态时，物体之间会当物体处于滑动状态时，物体之间会产生静摩擦力，它的大小与外力大小产生滑动摩擦力，它的大小与正压力相等，方向与外力方向相反，最大值大小成正比，方向与物体相对运动方等于最大静摩擦力向相反什么是摩擦力？定义分类当两个物体相互接触并发生相对运动或有相对运动趋势时，会在•静摩擦力当物体处于静止状态时，物体受到的摩擦力叫做静接触面上产生一种阻碍相对运动的力，这种力就叫做摩擦力摩擦力•滑动摩擦力当物体在另一个物体表面上滑动时，物体受到的摩擦力叫做滑动摩擦力•滚动摩擦力当物体在另一个物体表面上滚动时，物体受到的摩擦力叫做滚动摩擦力摩擦力的性质方向大小摩擦力总是与物体相对运动或相摩擦力的大小通常与接触面的压对运动趋势的方向相反例如，力成正比，即压力越大，摩擦力当推一个箱子在地板上滑动时，越大此外，摩擦力的大小还与摩擦力会阻止箱子运动，因此摩接触面的粗糙程度有关，接触面擦力的方向与箱子的运动方向相越粗糙，摩擦力越大反类型摩擦力主要分为两种静摩擦力和动摩擦力静摩擦力是指物体处于静止状态时，阻止物体运动的摩擦力，而动摩擦力是指物体处于运动状态时，阻止物体继续运动的摩擦力影响摩擦力的因素接触面的粗糙程度压力接触面的材料123接触面越粗糙，摩擦力越大例如，压力越大，摩擦力也越大例如，如不同的材料具有不同的摩擦系数例在光滑的冰面上更容易滑行，而在粗果你用力压住一个物体，它就会更难如，金属与金属之间的摩擦力比木头糙的沙地上行走就更难这是因为粗滑动这是因为压力会使物体与接触与木头之间的摩擦力更大这是因为糙的表面会产生更多的接触点，从而面之间的接触点增多，从而增大摩擦不同材料的表面性质不同，导致了不增大摩擦力力同的接触点和摩擦力弹力

2.3弹力是物体由于形变而产生的力当物体发生形变时，它会产生恢复原状的趋势，这种趋势表现为力的作用，这个力就叫做弹力弹力的大小和方向取决于物体的形变程度和性质，通常情况下，形变越大，弹力就越大弹力的方向总是指向恢复形变的方向，也就是说，弹力总是与形变的方向相反什么是弹力？弹力是指物体由于发生弹力的方向总是与物体弹力的大小与物体的形弹性形变而产生的力，的形变方向相反，例如变程度有关，形变程度比如弹簧、橡皮筋等拉伸弹簧时，弹簧产生越大，弹力就越大弹当物体受到外力作用发的弹力方向指向弹簧缩力的大小可以通过测量生形变时，物体内部的短的方向；压缩弹簧时，形变的大小来确定，例分子间距发生变化，从弹簧产生的弹力方向指如可以通过测量弹簧的而产生恢复形变的力，向弹簧伸长方向伸长量来确定弹簧的弹这种力就是弹力力胡克定律弹力与形变的关系公式表达实验验证胡克定律描述了弹簧在弹性限度内，弹力的胡克定律可以用公式表达F=kx，其中F可以通过实验验证胡克定律将弹簧悬挂起大小与形变的大小成正比简单来说，就是代表弹力，k代表弹簧的劲度系数，x代表来，用不同的力拉伸或压缩弹簧，测量弹力弹簧拉伸或压缩的距离越大，弹力就越强弹簧的形变劲度系数k反映了弹簧的刚度，和形变实验结果会显示弹力与形变成正比，k越大，弹簧越硬，需要更大的力才能使其验证了胡克定律的正确性产生相同的形变弹簧的刚度系数定义弹簧的刚度系数是指弹簧在发生弹性形变时，单位形变量所需要的力的大小符号k单位牛顿每米N/m公式k=F/Δx解释其中F为弹力，Δx为弹簧的形变量意义弹簧的刚度系数反映了弹簧的硬度，刚度系数越大，弹簧越硬，需要更大的力才能使弹簧发生相同的形变牛顿第一定律牛顿第一定律，也称为惯性定律，是经典力学的基本定律之一它描述了物体在不受外力作用的情况下保持其运动状态的趋势牛顿第一定律指出任何物体都将保持静止或匀速直线运动状态，除非受到外力的作用迫使它改变这种状态牛顿第一定律惯性定律力的作用应用牛顿第一定律也被称为惯性定律，它描述了该定律表明，物体只有在受到外力的作用下牛顿第一定律在生活中有很多应用，例如汽物体在不受外力作用的情况下保持静止或匀才会改变运动状态，无论是从静止到运动，车行驶时需要发动机的动力才能加速，刹车速直线运动的趋势还是从运动到静止，或者改变运动方向，都时需要摩擦力才能减速，以及物体从高处落需要外力的作用下时会受到重力的作用惯性的概念定义解释物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质叫做惯性也就是当物体不受外力作用时，它将保持静止或匀速直线运动状态例说，物体抵抗运动状态改变的性质叫做惯性如，一辆静止的汽车，只有在受到发动机力的作用下才会运动当汽车在行驶过程中，如果司机突然踩刹车，汽车会继续向前运动一段时间，这是因为汽车具有惯性实例分析例如，一辆汽车在平直公路上行驶，当司机松开油门后，汽车由于惯性会继续向前运动，但由于受到摩擦力的作用，汽车最终会停下来这个例子说明了，物体在不受外力作用时，将保持静止或匀速直线运动状态牛顿第二定律牛顿第二定律是经典力学中最重要的定律之一，它描述了物体在受外力作用下的运动规律定律内容公式表示物体加速度的大小跟作用力成正比，F=ma，其中F为作用力，m为物跟物体的质量成反比，加速度的方向体的质量，a为物体的加速度跟作用力的方向相同牛顿第二定律物体在斜坡上的运动物体的抛射运动物体在水中的运动当物体在斜坡上运动时，受重力、支持力、在空气阻力忽略不计的情况下，物体在水平物体在水中运动时，受到水的浮力和阻力，摩擦力的作用，其运动状态会发生改变牛方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自其运动状态会发生改变牛顿第二定律可以顿第二定律可以用来分析物体在斜坡上的运由落体运动牛顿第二定律可以用来分析物用来分析物体在水中的运动情况，并计算其动情况，并计算其加速度体的抛射运动轨迹，并计算其落地时间和水加速度平距离动量定义动量定义动量公式动量是物体运动状态的量度，它动量的大小可以通过公式p=mv表示物体在运动中所含有的惯性来计算，其中m是物体的质量，大小动量的大小等于物体的质v是物体的速度量和速度的乘积，方向与速度方向相同动量是一个矢量，用符号p表示动量的单位动量的单位是千克米每秒kg·m/s，也称为牛顿秒N·s力与加速度的关系12正比方向相同在质量一定的情况下，物体所受合力的大小与加速度的大小成正比合力的方向与加速度的方向相同牛顿第二定律表明，物体受到的合力越大，加速度就越大；合力方向与加速度方向一致也就是说，力是使物体产生加速度的原因，加速度是力作用的结果牛顿第三定律牛顿第三定律，也称为作用力与反作用力定律，是力学中重要的基本定律之一定律内容核心概念当两个物体相互作用时，彼此施加于•力的相互作用对方的力总是大小相等，方向相反，•作用力与反作用力大小相等，方作用在同一条直线上向相反•作用力与反作用力同时存在，同时消失牛顿第三定律作用力与反作用力力的相互性12牛顿第三定律指出，当两个物作用力与反作用力总是成对出体相互作用时，它们之间会产现的，且作用于不同的物体上生大小相等、方向相反的力例如，当你推墙时，墙也会反这两个力分别称为作用力与反过来推你，这两个力大小相等、作用力方向相反，但作用在不同的物体上，分别作用于你和墙力的同时性3作用力和反作用力是同时存在的，它们同时产生、同时消失也就是说，一个物体对另一个物体施加了作用力，同时也会受到另一个物体对它的反作用力相互作用力作用力与反作用力同时产生、同时存在牛顿第三定律指出，当两个物体作用力和反作用力总是同时产生、相互作用时，它们之间会产生一同时存在，它们是相互作用的两对大小相等、方向相反的力我个物体之间的相互作用力们称其中一个力为作用力，另一个力为反作用力作用在不同物体上重要的是，作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，而不是作用在同一个物体上实例分析例如，当我们用手推墙时，手对墙施加了向前的力，而墙对我们的手施加了向后的力这两个力大小相等，方向相反，作用在不同的物体上，这就是一对相互作用力另一个例子是，当我们用脚踢足球时，脚对足球施加了向前的力，而足球对脚施加了向后的力这两个力大小相等，方向相反，作用在不同的物体上，也是一对相互作用力机械能

4.1机械能是物体运动状态和位置状态的综合反映，是物体做功能力的量度动能势能物体由于运动而具有的能量，称为动物体由于位置或形状而具有的能量，能动能的大小与物体的质量和速度称为势能势能的大小与物体的质量、有关，速度越大，质量越大，动能越高度和形变有关，高度越高，形变越大大，势能越大动能定义概念公式12动能是物体由于运动而具有的动能的计算公式为Ek=1/2能量它表示物体运动状态改*mv²，其中Ek表示动能，m变的能力，也称为运动能量表示物体的质量，v表示物体的速度单位3动能的单位与功的单位相同，为焦耳J势能定义势能重力势能弹性势能势能是物体由于其位置重力势能是物体由于其弹性势能是物体由于其或状态而具有的能量，高度而具有的能量它形变而具有的能量它它与物体所处的位置或与物体的高度和质量有与物体的形变程度和弹状态有关势能的大小关，越高，势能越大性系数有关，形变越大，取决于物体的位置或状势能越大态，并且可以通过物体的位置或状态的变化来计算机械能定义动能势能机械能物体由于运动而具有的能，称为动能动物体由于它的位置或状态而具有的能，称物体动能和势能的总和，称为机械能机能的大小与物体的质量和速度的平方成正为势能势能有重力势能和弹性势能两种，械能是描述物体运动状态和位置状态的物比重力势能的大小与物体质量和高度成正比，理量，它反映了物体做功的本领弹性势能的大小与物体的形变程度和弹性系数成正比功和能量

4.2在物理学中，功和能量是两个紧密相关的概念，它们描述了物体运动和相互作用时的能量变化功是力对物体所做的功，它可以改变物体的动能，即物体运动时的能量能量是物体做功的本领，它可以转化为不同的形式，例如动能、势能、热能等功能量功的定义是力在物体位移方向上的分能量是物体做功的本领，它可以表现量乘以物体的位移，即W=F*s*为多种形式，例如动能、势能、热能cosθ，其中W代表功，F代表力，s等能量的单位是焦耳J代表位移，θ代表力与位移方向之间的夹角功的概念功的定义功的计算在物理学中，功是指力在力的方向上移动的距离换句话说，功是功的大小等于力的大小乘以物体在力的方向上移动的距离公式为力和位移的乘积功是一个标量，其单位为焦耳（J）W=F*d，其中W为功，F为力，d为位移如果力与位移方向一致，功为正值；如果力与位移方向相反，功为负值功率的概念定义公式功率是指物体在单位时间内所做功率的公式为P=W/t，其中P的功，即功与时间的比值功率表示功率，W表示功，t表示时越大，表示物体做功的能力越强，间单位时间内完成的功越多单位功率的单位是瓦特W，1瓦特等于1焦耳/秒J/s能量转换定理能量守恒功和能的关系12能量转换定理是能量守恒定律能量转换定理指出，一个系统的体现，它指出在一个封闭的所做的功等于其能量的减少量，系统中，能量既不会凭空产生，而外界对一个系统所做的功等也不会凭空消失，只会从一种于其能量的增加量这意味着，形式转化为另一种形式，或者当一个物体做功时，它会损失从一个物体转移到另一个物体能量，而当一个物体被做功时，它会获得能量应用领域3能量转换定理在物理学、工程学和日常生活中的许多领域都有重要的应用它可以用来解释和预测各种物理现象，例如机械运动、热能传递、电能转换等动量定理动量定理是力学中的一个重要定理，它揭示了物体动量的变化与它所受的冲量的关系动量定理是牛顿第二定律的另一种表达形式，在处理变力做功的问题时，运用动量定理比运用牛顿第二定律更加方便动量定理指出，物体动量的变化量等于它所受的合外力的冲量动量定义动量动量公式动量是描述物体运动状态的物理量，它反映了物体运动的惯性大用符号表示p=mv小动量的定义为•p动量（单位千克米/秒，kg·m/s）•动量=质量×速度•m质量（单位千克，kg）•v速度（单位米/秒，m/s）冲量概念冲量定义冲量与动量变化的关系冲量是表示力对物体作用时间长短的物理量，用符号I表示它等冲量的大小等于物体动量变化的大小，冲量的方向与动量变化的方于力F与力的作用时间t的乘积，即I=Ft冲量是矢量，其方向向一致这表明冲量是改变物体动量的量度与力的方向相同动量定理动量定理表明，物体动量的变化量等于它所用公式表示为Δp=FΔt这意味着物体动量变化的大小取决于合外力受合外力的冲量的冲量大小。