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人教版八年级物理下册教学课件第一部分力的认识与应用力的基本概念力的定义力的三要素力的作用效果力是物体对物体的作用,能够改变物体的运完整描述一个力必须包含三个要素力的作用会产生两种主要效果动状态或形状大小-力的强弱程度改变物体运动状态-静止变运动,运动变静•力总是成对出现止,改变速度或方向方向-力的作用方向•力的作用是相互的改变物体形状-产生弹性或塑性形变作用点-力作用在物体上的位置•力不能脱离物体而存在弹力的特点与应用弹力的产生与特征弹力是物体由于弹性形变而产生的力,它有着独特的性质和广泛的应用当物体受到外力作用发生形变时,物体内部会产生一个试图恢复原状的力,这就是弹力0102产生条件方向特点物体必须发生弹性形变,且形变不能超过弹性限度弹力的方向总是指向使物体恢复原状的方向03大小规律在弹性范围内,弹力大小与形变量成正比(胡克定律)弹簧测力计的使用要点•使用前检查指针是否指零•不能超过最大测量范围•读数时视线要与刻度线垂直•测力计轴线要与所测力方向一致实验小贴士重力及其计算重力的本质重力计算公式生活中的重力重力是地球对物体的引力地球表面附近的所有G=mg苹果从树上落下、雨滴向下降落、人走路需要克物体都会受到重力作用,重力的方向始终竖直向服重力等现象都体现了重力的作用重力使物体其中G表示重力大小(单位牛顿N),m表示下,指向地心重力是我们日常生活中最常见的具有重量,是许多机械运动的根本原因物体质量(单位千克kg),g表示重力加速度力之一(地球表面约为
9.8N/kg)给我一个支点,我可以撬动地球!-阿基米德这句名言体现了力与支点的重要关系,而重力正是我们需要克服的主要力之一生活中各种力的示意图弹力现象重力现象摩擦力现象弹簧拉伸、橡皮筋变形、弓箭拉弦等都是弹力自由落体运动、物体的重量、天体运行等都受物体滑动、汽车制动、行走时的抓地力等都与的典型表现弹力的大小与形变程度直接相重力影响重力是维持宇宙秩序的基本力摩擦力相关摩擦力既可以阻碍运动,也可以关帮助运动第二部分运动和力运动和力的关系是物理学中的核心内容之一从古代哲学家的思辨到牛顿力学体系的建立,人类对运动和力关系的认识经历了漫长的发展过程在本部分中,我们将学习牛顿运动定律,理解惯性的概念,探索力与运动状态变化的关系,以及平衡力、摩擦力等重要概念这些知识不仅是物理学的基础,更是现代科技发展的理论支撑牛顿第一定律(惯性定律)惯性物体的固有属性——牛顿第一定律,也称为惯性定律,是力学的基石它告诉我们一切物体在没有受到外力作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态惯性的表现形式静止惯性静止的物体会保持静止状态,直到有外力改变它运动惯性运动的物体会保持匀速直线运动,直到有外力改变它生活中的惯性现象汽车急刹车-乘客身体前倾,体现了运动惯性拍打灰尘-灰尘脱离衣物,体现了静止惯性投掷物体-物体离手后继续前进,体现了运动惯性安全提醒理解惯性有助于我们在日常生活中注意安全,如乘车时系安全带、避免急启急停等惯性的大小只与物体的质量有关质量越大,惯性越大,改变运动状态就越困难这就是为什么重型卡车需要更长的制动距离,而羽毛容易被风吹动的原因二力平衡平衡力的定义二力平衡的条件平衡力的应用作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反、且作用在同一直线上,这两个力同体、等大、反向、共线是判断二力平衡的四个必要条件,缺一不可悬挂的物体、静止在桌面上的书本、匀速直线运动的汽车等都是二力平衡的典型例子就是平衡力力的合成与分解基础合力的概念当多个力共同作用在一个物体上时,可以用一个力来代替它们的共同作用效果,这个力叫做那几个力的合力₁₂•同方向合力=F+F₁₂•反方向合力=|F-F|•垂直方向需要用平行四边形法则摩擦力摩擦力影响运动的重要因素——摩擦力是我们日常生活中无处不在的力,它既可能阻碍物体运动,也可能帮助物体运动理解摩擦力的特点和规律,对于解决实际问题具有重要意义滑动摩擦力物体相对滑动时产生的摩擦力•方向与相对运动方向相反•大小与正压力和摩擦系数相关静摩擦力•计算公式f=μN物体相对静止时产生的摩擦力•方向与相对运动趋势相反•大小可在0到最大静摩擦力之间变化滚动摩擦力•静摩擦力通常大于滑动摩擦力物体滚动时产生的摩擦力•通常比滑动摩擦力小很多•这就是轮子发明的重要意义•广泛应用于交通运输工具影响摩擦力大小的因素增大摩擦力的方法减小摩擦力的方法•增大压力(如汽车载重增加摩擦)•减小压力或改用滚动代替滑动•增大接触面粗糙程度(如轮胎花纹)•使接触面更光滑(如打蜡)•使用摩擦系数大的材料•使用润滑剂(如机油、肥皂水)摩擦力实验装置与示意图摩擦力测量实验通过实验我们可以定量研究摩擦力的规律实验装置包括长木板、木块、弹簧测力计、砝码等器材实验步骤
1.将木块放在水平长木板上
2.用弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动
3.读取弹簧测力计示数(即摩擦力大小)
4.改变压力和接触面,重复实验第三部分压强的认识压强是描述压力作用效果的重要物理量从尖锐的针尖轻易刺破气球,到宽大的雪鞋帮助人在雪地中行走,从深海鱼类的特殊结构到高原反应的生理现象,压强的概念帮助我们理解许多自然现象和技术应用本部分将系统学习固体压强、液体压强、大气压强等内容,探索压强在生产生活中的广泛应用压力与压强的区别压力F压力是垂直作用在物体表面上的力•单位牛顿N•是力的一种,具有力的所有特征•方向垂直于受力面且指向被压物体•大小可直接用弹簧测力计测量压强p压强是描述压力作用效果的物理量•单位帕斯卡Pa=N/m²•计算公式p=F/S•反映单位面积上受到的压力大小•压强越大,压力的作用效果越明显压强与受力面积的关系压力一定时受力面积一定时受力面积越小,压强越大;受力面积越大,压强越小这就压力越大,压强越大;压力越小,压强越小例如是为什么•用力大小不同,手指按压的感觉不同•刀要磨得锋利才好切东西•重物对地面的压强比轻物大•钉子要做成尖头才容易钉入•载重汽车对路面的压强更大•注射器的针头要做得很细液体的压强液体压强的独特规律液体由于具有流动性,其压强规律与固体有很大不同液体压强不仅与深度有关,还表现出向各个方向的特征产生原因1液体受重力作用,具有流动性,对容器底部和侧壁都产生压强方向特点2液体对容器底部和侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强大小规律3在同一深度,液体向各个方向的压强相等;深度越深,压强越大计算公式4p=ρgh,其中ρ是液体密度,g是重力加速度,h是深度液体压强的应用连通器原理-茶壶、水位计等液压技术-汽车刹车系统、液压千斤顶深海探测-潜水器抗压设计水坝设计-底部比顶部厚以承受更大压强大气压强无处不在的大气压我们生活在大气的海洋中,无时无刻不受到大气压强的作用虽然我们通常感觉不到它的存在,但大气压强对我们的生活有着深刻的影响大气压强的特点01产生原因地球周围的大气层受到重力作用,对地面及地面上的物体产生压强02数值大小标准大气压约为101325Pa,相当于76厘米汞柱高03变化规律随高度增加而减小,随天气变化而波动大气压的测量生活应用托里拆利实验是人类第一次准确测量大气压强的经典实验实验证明了大气压的存在,并测得其数值气压计可以预报天气变化气压上升通常意味着晴好天气,气压下降可能预示着阴雨天气的到来生活中的大气压强现象吸盘吸附吸管喝饮料高原反应吸盘能够吸附在光滑表面上,正是利用了大气压强的作用当吸盘内用吸管喝饮料时,我们先减小管内气压,然后大气压将饮料压入吸在高海拔地区,大气压强较低,空气稀薄,人体可能出现高原反应部空气被排出后,外部大气压将吸盘紧紧压在表面上管这不是吸上来的,而是被大气压上来的这说明我们的身体已经适应了海平面的大气压强流体压强与流速的关系伯努利原理流体的奇妙规律——18世纪瑞士数学家伯努利发现了流体运动的一个重要规律在流体中,流速越大的地方压强越小,流速越小的地方压强越大这个看似简单的原理,却解释了许多复杂的自然现象和技术应用流体的定义液体和气体统称为流体,它们都具有流动性流体在运动过程中遵循特殊的压强规律伯努利原理流体流速与压强成反比关系这个原理广泛应用于航空、气象、工程等领域实际应用飞机升力、帆船航行、喷雾器工作等都基于这一原理理解它有助于解释许多生活现象生活中的伯努利原理技术应用实例两张纸的实验-向两张纸中间吹气,纸会靠拢汽车造型-流线型设计减小风阻火车站台-人不能距离高速列车太近通风系统-利用风压差实现空气流动香水喷雾器-挤压橡皮球产生气流体育器材-足球的弧线、乒乓球的旋转龙卷风形成-高速旋转的气流中心压强很低飞机机翼升力示意图飞机升力的物理原理飞机能够飞行的关键在于机翼产生的升力机翼的特殊形状——上表面凸起、下表面相对平直,使得空气流过上下表面时产生压强差,从而产生向上的升力机翼形状机翼上表面弯曲凸起,下表面相对平直,形成不对称的翼型截面气流分离气流遇到机翼前缘时分成两股一股沿上表面流动,一股沿下表面流动流速差异上表面路径长,气流速度快;下表面路径短,气流速度慢压强差异根据伯努利原理,上表面压强小,下表面压强大,产生向上的压强差升力产生压强差作用在机翼面积上,产生向上的升力,当升力大于重力时飞机起飞莱特兄弟在1903年实现人类首次动力飞行,他们的成功不仅需要勇气和毅力,更需要对空气动力学原理的深刻理解现代航空技术的发展,正是建立在这些基础物理原理之上第四部分浮力与机械能浮力和机械能是力学中两个重要的概念从古希腊阿基米德在浴缸中发现浮力定律,到现代轮船、潜艇的设计;从瀑布的势能转化为动能,到风力发电机将风能转化为电能,这些现象都体现了能量守恒和转化的普遍规律本部分将深入学习浮力的产生机制、阿基米德原理的应用,以及功、功率、机械能等基本概念,为进一步学习能量守恒定律打下坚实基础浮力的产生与测量浮力液体对物体的神奇作用——当物体浸入液体中时,会受到液体向上的托力,这个力就是浮力浮力的存在使得钢制的轮船能够浮在水面,也使得我们在游泳时感到身体变轻浮力的基本特征方向性作用点浮力的方向始终竖直向上,与重力方向相反浮力作用在物体的重心位置,称为浮心普遍性只要物体浸入液体中,无论部分浸入还是全部浸入,都会受到浮力浮力产生的根本原因浮力实际上是液体对物体上下表面压力差的结果物体下表面受到的液体压强大于上表面,因此下表面受到的压力大于上表面,两个压力的差值就是浮力实验技巧测量浮力时要保证物体完全静止在液体中,读数才准确动态测量会影响弹簧测力计的示数浮力的测量方法阿基米德原理古代智慧的现代应用阿基米德原理浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体的重力这个2000多年前发现的原理至今仍是现代船舶设计、潜艇制造的理论基础数学表达式关键理解浮沉条件F浮=ρ液gV排浮力只与排开液体的重力有关,与物体本身的重力、密F浮G物体时上浮;F浮=G物体时悬浮或漂浮;F浮度、形状等无关G物体时下沉其中ρ液是液体密度,g是重力加速度,V排是排开液体的体积物体浮沉条件的详细分析漂浮状态悬浮状态下沉状态物体浮在液面上,部分体积浸入液体物体完全浸没在液体中任意位置保持静止物体沉到液体底部•F浮=G物体•F浮=G物体•F浮G物体•ρ物体ρ液体•ρ物体=ρ液体•ρ物体ρ液体•V排V物体•V排=V物体•V排=V物体例子木块浮在水面上、冰山漂浮在海面上例子潜水艇在水中悬浮、鱼在水中的中性浮力状态例子石块沉入水底、铁球沉入水中功和机械能基础功力的空间累积效应——在物理学中,功是描述力的作用效果的重要物理量当力使物体在力的方向上发生位移时,我们就说力对物体做了功功的概念帮助我们定量分析力对物体运动状态的改变功的定义功的单位力作用在物体上,物体在力的方向上发生位移,力就对物体做了功焦耳J,1J=1N•m,表示1牛顿的力使物体在力方向上移动1米所做的功123功的计算W=F•s•cosθ,θ是力与位移的夹角做功的条件功率的概念必要条件1功率是描述做功快慢的物理量物体受到力的作用计算公式P=W/t必要条件单位瓦特W,1W=1J/s2功率大说明做功快,如大功率电机能快速完成工作;功率小说明做功慢物体在力的方向上发生位移两个条件缺一不可如果有力无位移(如推墙),或有位移无力在位移方向上的分量(如提着包水平匀速行走),都不做功动能和势能的初步认识动能-物体由于运动而具有的能量,与物体的质量和速度有关重力势能-物体由于被举高而具有的能量,与物体的质量和高度有关弹性势能-物体由于发生弹性形变而具有的能量,与形变程度有关机械能及其转化能量守恒的精彩展现机械能包括动能和势能,它们可以相互转化,但在没有摩擦等阻力的理想情况下,机械能的总量保持不变这就是机械能守恒定律,它是能量守恒定律在力学中的具体体现势能增加物体位置升高或发生弹性形变,势能增加动能增加物体速度增大,动能增加,通常伴随着势能的减少能量转化动能和势能相互转化,总机械能保持恒定机械能转化的经典实例单摆运动滑滑梯运动摆球在最高点时动能为零,重力势能最大;在最低点时重力势能最小,动能最大整个过程中机械能守恒儿童从滑梯顶端滑下,重力势能逐渐转化为动能如果没有摩擦,到达底部时的动能等于初始的重力势能简单机械人类智慧的结晶省力工具——简单机械是人类为了省力或改变力的方向而发明的装置从古代的杠杆、轮轴到现代的各种复合机械,它们都遵循着相同的物理原理,体现了人类改造自然的智慧杠杆滑轮斜面杠杆是最基本的简单机械,包括力点、阻力点和支点根据支点位置不同,分为省力杠定滑轮可以改变力的方向,但不省力;动滑轮可以省一半力,但不改变力的方向;滑轮组斜面是最古老的简单机械之一斜面越长越省力,但移动距离增加楔子、螺丝钉等都是杆、费力杠杆和等臂杠杆既省力又可改变方向斜面的应用₁₁₂₂杠杆平衡条件F L=F L滑轮组省力倍数等于承担物重的绳子段数理想斜面F/G=h/L(h为高度,L为斜面长度)机械效率的重要性生活中的简单机械应用机械效率η=W有用/W总×100%由于摩擦、机械自重等因素,实际机械的效率总是小于100%提高机械效率的方法包括开瓶器-省力杠杆的典型应用旗杆滑轮-定滑轮改变力方向杠杆与滑轮示意图杠杆的分类与特点滑轮组的设计要点省力杠杆滑轮组的设计需要根据实际需要选择省力要求高-增加动滑轮数量力臂阻力臂,省力但费距离改变力方向-配置适当的定滑轮例子撬棒、起子、剪铁丝的钳子提高效率-减少滑轮自重和摩擦结构紧凑-合理布置滑轮位置费力杠杆现代起重设备都是这些基本原理的复合应用力臂阻力臂,费力但省距离例子镊子、筷子、钓鱼竿等臂杠杆力臂=阻力臂,不省力也不费力例子天平、定滑轮典型实验与探究活动实践出真知物理实验的重要价值——物理学是一门实验科学,实验不仅能验证理论,更能帮助我们发现新的规律通过亲手操作实验,我们能够更深刻地理解物理概念,培养科学思维和实践能力阿基米德原理验证实验摩擦力影响因素实验弹簧测力计测力实验实验目的验证阿基米德原理,测量物体受到的浮实验目的研究滑动摩擦力与压力、接触面粗糙程力实验目的学会使用弹簧测力计,测量力的大小度的关系实验设计实验步骤实验器材长木板、木块、砝码、弹簧测力计、毛
1.用弹簧测力计测量物体在空气中的重力G巾等
1.观察弹簧测力计的量程和分度值
2.将物体完全浸入水中,读出测力计示数F实验方法
2.检查指针是否指在零刻度线上
3.计算浮力F浮=G-F
3.用手轻拉几次,检查指针是否能回到零位•控制变量法每次只改变一个变量
4.用量筒测量物体排开水的体积V排
4.测量时保持测力计轴线与拉力方向一致•保持匀速拉动,保证拉力等于摩擦力
5.计算排开水的重力G排=ρ水gV排
5.读数时视线与指针垂直•多次测量取平均值,减小实验误差
6.比较F浮与G排的大小关系注意事项不能超过最大测量值,避免损坏弹簧实验结论滑动摩擦力与压力成正比,与接触面粗实验意义通过实验验证理论,加深对浮力本质的糙程度有关,与接触面积和相对运动速度无关理解课堂互动力的合成与分解练习动手实践掌握力的运算规律——力的合成与分解是力学中的重要内容,通过实际练习和互动,我们能够更好地理解和应用这些概念下面通过几个典型例题来巩固相关知识同一直线上力的合成垂直方向力的合成例题1一个物体同时受到向东30N和向东20N两个力的作用,求合力大小和方向例题3物体受到向北12N和向东5N两个力,求合力大小解答两力方向相同,合力=30N+20N=50N,方向向东解答使用勾股定理例题2物体受到向西40N和向东25N两个力,求合力F合=√12²+5²=√144+25=√169=13N解答两力方向相反,合力=40N-25N=15N,方向向西方向与北方成角度tanθ=5/12,θ≈
22.6°力的分解方法及应用分解的基本原理典型分解应用力的分解是力的合成的逆过程一个力可以分解为两个或多个分力,这些分力的合成效果与例题重为20N的物体放在倾角为30°的斜面上,求重力沿斜面和垂直斜面的分力原来的力相同解答分解方法₁沿斜面向下的分力F=G×sin30°=20×
0.5=10N•按实际需要确定分解方向₂垂直斜面向下的分力F=G×cos30°=20×
0.866=
17.3N•通常分解为相互垂直的两个分量•利用三角函数计算分力大小重点难点突破攻克学习中的关键问题在力学学习过程中,有一些概念和规律往往成为同学们理解的难点通过系统梳理和深入分析,我们可以更好地掌握这些重要内容,为后续学习打下坚实基础力的三要素理解与应用牛顿第一定律的深入理解浮力计算的综合应用常见误区理解难点计算难点•混淆力的大小与力的作用效果•惯性与力的关系混淆•区分物体体积与排开液体体积•忽视力的方向对运动的影响•理想化条件与现实情况的区别•浮沉条件的具体应用•不能准确确定力的作用点•静止和匀速直线运动的统一性•密度、体积等物理量的综合运用突破方法解决策略解题技巧•通过实例分析强调三要素的重要性•明确惯性是物体的固有属性,不是力•画出物体受力示意图•练习用力的示意图表示各种力•理解理想化实验的科学方法•明确已知条件和所求量•结合生活实际理解力的作用效果•通过大量生活实例说明惯性现象•选择合适的公式进行计算•验证结果的合理性关键提醒改变力的任一要素,都会改变力的作重点强调力是改变物体运动状态的原因,而不用效果是维持运动的原因计算要点根据物体状态选择相应的计算方法学习物理不仅要记住公式和定律,更要理解其背后的物理意义只有真正理解了物理概念,才能在实际问题中灵活运用知识点总结构建完整的力学知识体系通过本学期的学习,我们系统掌握了力学的基本概念和规律现在让我们将这些知识点串联起来,形成完整的知识网络,为进一步学习奠定基础运动和力的关系力的基础知识•牛顿第一定律(惯性定律)•二力平衡条件•力的定义和三要素•摩擦力的规律与应用•弹力的特点与应用•力的合成与分解•重力的计算与现象•力的相互作用原理压强的核心概念•压力与压强的区别•液体压强规律•大气压强现象功与机械能•流体压强与流速关系浮力原理•功的计算与功率概念•动能和势能的认识•浮力的产生和测量•机械能转化规律•阿基米德原理•简单机械原理•物体浮沉条件•浮力的实际应用知识间的内在联系力与运动的统一能量观点的重要性力是改变物体运动状态的原因,压强体现力的作用效果,浮力是压力差的结果,这些概念相互关联,共同构成力功和能的概念为我们提供了分析问题的新视角机械能守恒定律揭示了自然界的深刻规律,是物理学统一性的体学体系现课后思考与拓展从课堂走向生活物理学的实际应用——物理学不仅存在于教室和实验室中,更广泛地应用于我们的日常生活和科技发展中通过观察、思考和探索,我们可以发现物理学的无穷魅力,培养科学思维和创新精神生活中的力学现象观察简单机械的生活应用探索物理学与科技发展鼓励同学们用物理的眼光观察生活,发现身边的力学现象寻找和分析家庭、学校、社会中的简单机械应用了解物理学原理在现代科技中的应用,激发学习兴趣•为什么高跟鞋容易陷入软地面?(压强原理)•厨房用具中的杠杆原理(开瓶器、剪刀等)•航空航天技术中的力学原理•为什么汽车转弯时乘客会向外倾斜?(惯性作用)•建筑工地的滑轮组应用•新能源技术的物理基础•为什么鸟类能在空中飞翔?(升力原理)•交通工具中的机械原理•人工智能与物理计算•为什么潜水员要慢慢上浮?(压强变化)•运动器材的力学设计•生物医学中的物理应用观察任务记录一周内观察到的5个物理现象,尝试用所学知识解释实践活动设计一个简单机械装置,解决生活中的小问题拓展思考选择一项感兴趣的技术,研究其中蕴含的物理原理培养科学素养的建议0102保持好奇心动手实践对自然现象保持敏感,勇于提出问题,敢于质疑权威通过实验验证理论,在实践中加深理解0304理论联系实际持续学习将课堂知识与生活实际相结合,提高应用能力关注科学技术发展,保持终身学习的态度谢谢聆听!期待大家在物理学习中发现更多乐趣与奥秘学习永无止境展望未来物理学是一门充满魅力的学科,它不仅能帮助我们理解自然世界,更能培养我们的逻在物理学的海洋中,我们今天所学的只是冰山一角未来还有更多精彩的内容等待我辑思维和创新能力希望同学们们去探索•保持对自然现象的好奇心和探索欲•电磁现象与电路原理•勇于在实践中验证和应用物理规律•光学与现代光技术•将物理思维融入到日常生活中•原子物理与量子世界•为将来的深入学习打下坚实基础•相对论与宇宙探索教育的目的不是传授知识,而是培养思考的能力希望大家带着物理思维,去观察世界、思考问题、创新未来!愿每一位同学都能在物理学习的道路上收获知识、收获快乐、收获成长!。
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