《初中物理力学现象》课件

初中物理力学现象课程目标与学习要点课程目标学习要点理解力学的基本概念，如力、重力、摩擦力等掌握力的测量方法，熟悉弹簧测力计的使用了解压强、浮力的概念及计算方法掌握杠杆、滑轮组的工作原理及应用培养科学探究能力和解决实际问题的能力什么是力学现象力学现象是指物体之间由于力的作用而产生的各种物理现象这些现象包括物体的运动状态变化、形变以及平衡状态的维持力学现象贯穿于我们生活的方方面面，例如，走路、跑步、投掷物体等都涉及力学原理生活中的力学现象举例行走与奔跑汽车行驶物体下落12人通过脚与地面之间的摩擦力推动汽车发动机提供的动力通过车轮与身体前进，涉及到力的作用和运动地面之间的摩擦力转化为前进的动状态的改变力，同时受到空气阻力等力的作用力的定义力是物体对物体的作用，是改变物体运动状态的原因力不能离开物体而独立存在，任何力都伴随着施力物体和受力物体力是矢量，既有大小，又有方向例如，推门时手对门的作用，地球对物体的吸引力等都是力力的作用效果可以使物体发生形变，也可以改变物体的运动状态形变是指物体形状或体积的改变，运动状态的改变包括速度大小和方向的改变力是物理学中一个非常重要的概念力的基本特征相互性矢量性同时性力总是成对出现，一个物体对另一个物体力既有大小，又有方向，是矢量力的方力的作用是同时发生的，施力物体施力的施加力的同时，也受到另一个物体的反作向对作用效果有重要影响同时，受力物体也受到力的作用用力力的三要素详解大小力的大小决定了力的作用效果的强弱，通常用数值表示方向力的方向决定了力的作用方向，对作用效果有重要影响作用点力的作用点是指力作用在物体上的位置，对作用效果有重要影响力的作用点力的作用点是指力作用在物体上的具体位置作用点不同，力的作用效果可能不同例如，用同样大小的力推门，作用在门轴附近和作用在远离门轴的位置，开门的效果明显不同在分析力学问题时，准确确定力的作用点非常重要作用点的位置会影响力的力矩，从而影响物体的平衡和运动状态作用点是力的三要素之一力的方向力的方向是指力作用的方向，是矢量的重要组成部分力的方向用箭头表示，箭头的指向代表力的方向力的方向可以是水平方向、竖直方向或任意角度的方向例如，重力的方向总是竖直向下，摩擦力的方向总是与物体运动方向相反力的方向对物体的运动状态和受力情况有重要影响在分析力学问题时，必须准确判断力的方向，才能正确分析物体的受力情况力的大小力的大小是指力作用的强弱程度，是力的一个基本要素力的大小可以用数值表示，数值越大，表示力越大，作用效果越明显例如，10牛的力比5牛的力作用效果更强力的大小可以用测力计测量，常用的测力计是弹簧测力计在分析力学问题时，需要明确力的大小，才能准确计算物体的受力情况和运动状态力的单位介绍在国际单位制（SI）中，力的单位是牛顿，简称牛，符号为N1牛顿的力是指使质量为1千克的物体产生1米/秒²加速度的力牛顿是一个导出单位，由质量、长度和时间的单位组合而成力的单位牛顿是为了纪念英国物理学家艾萨克·牛顿在力学方面的杰出贡献而命名的牛顿是力学研究的基础单位，广泛应用于各种力学计算和分析中测量力的工具弹簧测力计弹簧测力计工作原理弹簧测力计是一种常用的测量力弹簧测力计通过测量弹簧的伸长的工具，主要由弹簧、刻度盘和量来反映力的大小，伸长量越大指针组成利用弹簧的伸长量与，表示受到的力越大所受拉力成正比的原理制成用途弹簧测力计可以测量拉力、压力等各种力的大小，广泛应用于物理实验和工程实践中弹簧测力计的使用方法校零1使用前检查指针是否指在零刻度线，若不在，进行校零选择量程2根据待测力的大小选择合适的量程，避免超过量程或读数不准确正确读数3读数时视线与指针垂直，读取指针指示的刻度值重力的概念重力是由于地球吸引而使物体受到的力地球上的所有物体都会受到重力作用，重力的大小与物体的质量成正比重力是日常生活中最常见的力之一，我们走路、站立都离不开重力的作用重力的施力物体是地球，受力物体是地球附近的物体重力的方向总是竖直向下，指向地心在物理学中，重力用符号G表示，计算公式为G=mg，其中m表示质量，g表示重力加速度重力的方向特点竖直向下指向地心重力的方向总是竖直向下，无论物体严格来说，重力的方向指向地球球心处于什么位置或状态，由于地球半径很大，通常近似为竖直向下质量与重力的关系质量是物体所含物质的多少，是物体的一种属性，不随位置、状态和形状的变化而变化重力是由于地球吸引而使物体受到的力，与物体的质量成正比质量越大，物体受到的重力越大质量和重力是两个不同的概念，但又密切相关重力的大小可以通过质量和重力加速度计算得到，公式为G=mg质量是决定重力大小的因素，重力加速度g在地球上近似为常数，约为

9.8牛/千克练习计算重力题目解题步骤一个物体的质量为5千克，求它受到的重力大小（g取

9.8牛/千已知质量m=5千克，重力加速度g=

9.8牛/千克根据公式克）G=mg，代入数据得G=5千克×

9.8牛/千克=49牛所以，物体受到的重力大小为49牛弹力的概念弹力是指物体由于发生弹性形变而产生的力当物体受到外力作用发生形变时，会产生一个恢复原状的力，这个力就是弹力弹力的大小与形变程度有关，形变越大，弹力越大弹力的常见例子有弹簧的弹力、橡皮筋的弹力、物体之间的压力和支持力等弹力是一种常见的力，广泛应用于各种机械装置和工程结构中弹力产生的条件直接接触1发生弹力的物体必须相互接触，物体之间存在相互作用发生形变2物体发生弹性形变，产生恢复原状的趋势，才会产生弹力形变包括拉伸、压缩、弯曲等弹力的方向特点与形变方向相反垂直于接触面弹力的方向总是与物体形变的方向相反，是恢复原状的力对于接触面产生的弹力，方向总是垂直于接触面，指向受力物体胡克定律介绍胡克定律是指在弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的伸长量或压缩量成正比这是弹力研究中的一个重要定律，为弹力的计算提供了理论基础胡克定律由英国物理学家罗伯特·胡克提出胡克定律的适用范围是在弹性限度内，超过弹性限度后，弹簧的形变将不再与弹力成正比，弹簧可能会发生永久形变因此，在使用弹簧时，应注意不要超过弹性限度胡克定律的数学表达公式胡克定律的数学表达式为F=kx，其中F表示弹力大小，k表示劲度系数，x表示弹簧的伸长量或压缩量劲度系数劲度系数k是描述弹簧弹性的物理量，表示弹簧每伸长或压缩单位长度所需要的力劲度系数越大，表示弹簧越硬弹簧伸长量与弹力关系根据胡克定律F=kx，弹簧的弹力与弹簧的伸长量成正比当弹簧伸长量增大时，弹力也随之增大；当弹簧伸长量减小时，弹力也随之减小这种正比例关系在弹性限度内成立弹簧伸长量与弹力关系的应用非常广泛，例如，在弹簧秤中，可以通过测量弹簧的伸长量来确定物体所受的力的大小在机械装置中，可以利用弹簧的弹力来实现各种功能摩擦力的概念摩擦力是指两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或有相对运动趋势时，在接触面上产生的阻碍相对运动的力摩擦力是生活中常见的力之一，对我们的生活和工作有着重要影响例如，走路时脚与地面之间的摩擦力，汽车刹车时刹车片与车轮之间的摩擦力等摩擦力分为静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力不同类型的摩擦力具有不同的特点和规律，需要分别进行研究摩擦力的产生原因接触面粗糙压力物体接触面越粗糙，摩擦力越大微物体之间的压力越大，摩擦力越大观上看，物体表面存在凹凸不平的结压力是物体之间相互作用的力，对摩构，相互接触时会产生阻碍擦力的大小有重要影响静摩擦力特点静摩擦力是指两个相互接触的物体，当它们有相对运动趋势但尚未发生相对运动时，在接触面上产生的摩擦力静摩擦力的大小随外力的变化而变化，但不能超过最大静摩擦力静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反静摩擦力在生活中应用广泛，例如，人站在地面上，脚与地面之间的摩擦力就是静摩擦力静摩擦力使人能够保持平衡，不会滑动滑动摩擦力特点大小滑动摩擦力的大小与接触面之间的正压力成正比，与接触面的材料和粗糙程度有关，与相对运动的速度无关方向滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反，阻碍物体之间的相对运动影响摩擦力大小的因素正压力接触面粗糙程度正压力越大，摩擦力越大正压力是指物体之间相互作用的力，接触面越粗糙，摩擦力越大粗糙的接触面会增加物体之间的阻垂直于接触面碍作用摩擦力在生活中的应用行走1人通过脚与地面之间的摩擦力推动身体前进，没有摩擦力就无法行走刹车2汽车刹车时，刹车片与车轮之间的摩擦力使汽车减速或停止皮带传动3皮带传动中，皮带与轮子之间的摩擦力传递动力，使机器正常运转减小摩擦力的方法减小压力1减小物体之间的压力，可以减小摩擦力例如，减轻物体重量使接触面光滑2使接触面光滑，可以减小摩擦力例如，打磨物体表面变滑动为滚动3将滑动摩擦变为滚动摩擦，可以大大减小摩擦力例如，使用滚珠轴承加润滑剂4在接触面之间加入润滑剂，可以减小摩擦力例如，给机器加润滑油增大摩擦力的方法增大压力使接触面粗糙增大物体之间的压力，可以增大摩擦使接触面粗糙，可以增大摩擦力例力例如，增加物体重量如，增加轮胎花纹压强的概念压强是指物体单位面积上受到的压力，是描述压力作用效果的物理量压强越大，表示压力作用效果越明显例如，用同样的力压钉子，钉尖越细，压强越大，越容易钉入木板压强是标量，只有大小，没有方向压强的单位是帕斯卡，简称帕，符号为Pa1帕斯卡表示1牛顿的力作用在1平方米的面积上产生的压强压强的计算公式公式压强的计算公式为p=F/A，其中p表示压强，F表示压力，A表示受力面积单位压强的单位是帕斯卡（Pa），1Pa=1N/m²影响压强大小的因素压力大小压力越大，压强越大在受力面积一定的情况下，压力与压强成正比受力面积大小受力面积越小，压强越大在压力一定的情况下，压强与受力面积成反比压强单位换算压强的常用单位有帕斯卡（Pa）、千帕斯卡（kPa）、兆帕斯卡（MPa）、标准大气压（atm）等这些单位之间可以进行换算，常用的换算关系如下1kPa=1000Pa，1MPa=1000000Pa，1atm=101325Pa在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的压强单位，并进行单位换算例如，在测量轮胎气压时，常用单位是千帕斯卡（kPa）；在描述深海压力时，常用单位是兆帕斯卡（MPa）生活中的压强应用钉子1钉子尖细，减小受力面积，增大压强，容易钉入木板刀2刀刃锋利，减小受力面积，增大压强，容易切割物体坦克3坦克履带宽大，增大受力面积，减小压强，避免陷入泥地液体压强特点内部各个方向都有压强同一深度，压强相等12液体内部各个方向都有压强，在同一深度，液体向各个方向压强随深度增加而增大的压强相等压强与密度有关3不同液体在同一深度，密度越大，压强越大帕斯卡定律帕斯卡定律是指加在密闭液体上的压强，能够大小不变地被液体向各个方向传递这是液体压强的一个重要规律，为液压技术提供了理论基础帕斯卡定律由法国物理学家布莱兹·帕斯卡提出帕斯卡定律的应用非常广泛，例如，液压千斤顶、液压刹车等都是利用帕斯卡定律工作的通过帕斯卡定律，可以用较小的力产生较大的压强，实现力的放大大气压强现象马德堡半球实验用吸管吸饮料证明了大气压强的存在，并显示了大气压强的巨大力量吸管吸饮料是利用大气压强将饮料压入吸管浮力的概念浮力是指浸在液体或气体中的物体受到的竖直向上的力浮力是由于液体或气体对物体上下表面的压力差产生的例如，轮船漂浮在水面上，气球升空等都与浮力有关浮力的施力物体是液体或气体，受力物体是浸在液体或气体中的物体浮力的大小与液体的密度、物体排开液体的体积有关浮力产生的原因压力差物体浸在液体中，上下表面受到的压力不同，压力差就是浮力液体压强液体压强随深度增加而增大，下表面受到的压力大于上表面受到的压力，产生浮力阿基米德原理内容浸在液体中的物体受到的浮力，大小等于它排开的液体所受的重力公式F浮=ρ液gV排，其中F浮表示浮力，ρ液表示液体密度，g表示重力加速度，V排表示物体排开液体的体积浮力大小的计算方法一方法二根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算浮力大小利用称重法F浮=G-F示计算浮力大小，其中G表示物体重力，F示表示物体浸在液体中时弹簧测力计的示数物体漂浮条件当物体受到的浮力等于物体的重力时，物体处于漂浮状态漂浮时，物体部分浸在液体中，部分露出液面漂浮的物体密度小于液体的密度例如，木块漂浮在水面上，气球漂浮在空气中等漂浮条件是物体处于平衡状态的一种特殊情况，即合力为零漂浮的物体受到重力和浮力的作用，这两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上物体悬浮条件浮力等于重力完全浸没物体受到的浮力等于物体的重力，物物体完全浸没在液体中，没有露出液体处于悬浮状态面物体沉底条件浮力小于重力物体受到的浮力小于物体的重力，物体将沉到液体底部物体密度大于液体密度通常情况下，物体密度大于液体密度，物体会沉底平衡的概念平衡是指物体处于静止状态或匀速直线运动状态平衡是一种特殊的运动状态，是物体受力情况的一种反映当物体处于平衡状态时，所受的合力为零例如，静止在桌面上的书本，匀速行驶的汽车等平衡分为静态平衡和动态平衡静态平衡是指物体处于静止状态，动态平衡是指物体处于匀速直线运动状态无论是静态平衡还是动态平衡，物体所受的合力都为零力的平衡条件二力平衡作用在同一物体上的两个力，大小相等，方向相反，作用在同一直线上，物体处于平衡状态多力平衡作用在同一物体上的多个力，其合力为零，物体处于平衡状态二力平衡案例分析静止在桌面上的书1书受到重力和支持力的作用，这两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上，书处于静止状态悬挂在绳子上的物体2物体受到重力和绳子拉力的作用，这两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上，物体处于静止状态受力分析方法确定研究对象隔离物体12明确要分析受力情况的物体，将研究对象从周围物体中隔离即研究对象出来，只考虑研究对象受到的力分析受力3按照重力、弹力、摩擦力的顺序分析研究对象受到的力，并画出受力示意图共点力的平衡概念作用在同一物体上的多个力，如果力的作用线交于一点，这些力称为共点力平衡条件共点力作用下的物体处于平衡状态时，所受的合力为零力的合成同一直线上的力不在同一直线上的力方向相同，合力大小等于两力之和，方向与两力方向相同；可以用平行四边形法则或三角形法则求合力大小和方向方向相反，合力大小等于两力之差，方向与较大力方向相同力的分解明确分解方向1根据力的作用效果确定力的分解方向画出分解图2按照平行四边形法则或三角形法则画出力的分解图计算分力大小3根据几何关系计算分力的大小杠杆原理力臂杠杆平衡条件力臂是指从支点到力的作用线的距离动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1L1=F2L2杠杆的应用省力杠杆费力杠杆等臂杠杆动力臂大于阻力臂，省力但费距离例动力臂小于阻力臂，费力但省距离例动力臂等于阻力臂，不省力也不费力如，撬棒、起子如，钓鱼竿、镊子例如，天平滑轮组的原理省力特点使用滑轮组可以省力，省力多少取决于承担物重的绳子段数绳子拉力计算绳子拉力F=（G物+G动）/n，其中n表示承担物重的绳子段数机械效率概念机械效率是指有用功与总功的比值，是衡量机械做功效率的物理量机械效率越高，表示机械的能量利用率越高机械效率通常用百分数表示，总是小于1影响机械效率的因素包括机械自身的摩擦、重力等减小机械自身的摩擦，可以提高机械效率在实际应用中，需要尽量提高机械效率，节约能源机械效率计算公式滑轮组效率计算机械效率η=W有用/W总，其中W有用表示有用功，W总表示总滑轮组效率η=Gh/Fs，其中G表示物体重力，h表示物体上升高功度，F表示拉力，s表示绳子拉动的距离综合练习题解析题目一个重为100牛的物体，用一个滑轮组匀速提升2米，拉力为60牛，绳子自由端移动了4米，求

（1）有用功；

（2）总功；

（3）机械效率解析

（1）有用功W有用=Gh=100牛×2米=200焦耳；

（2）总功W总=Fs=60牛×4米=240焦耳；

（3）机械效率η=W有用/W总=200焦耳/240焦耳≈

83.3%重点知识回顾力的概念与特征1力是物体对物体的作用，具有相互性、矢量性和同时性重力、弹力、摩擦力2掌握重力方向、弹力产生条件、摩擦力分类及影响因素压强、浮力3理解压强定义、计算公式，掌握阿基米德原理及应用杠杆、滑轮组4熟悉杠杆平衡条件、滑轮组省力特点及机械效率计算。