• 沒有找到結果。

物理

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "物理"

Copied!
132
0
0

加載中.... (立即查看全文)

全文

(1)

广东教育出版社

(2)

经全国中小学教材审定委员会

义务教育教科书

物理

八年级(下册)

华东地区初中物理教材编写组 编著

上 海 科 学 技 术 出 版 社 广 东 教 育 出 版 社

P H Y S I C S

25856目录.indd 1 2019/7/22 15:42:25

广东教育出版社

(3)

目 录

6.1  怎样认识力 ……… 2

6.2  怎样测量和表示力 ……… 8

6.3  重力 ……… 12

6.4  探究滑动摩擦力 ……… 18

6.5  探究杠杆的平衡条件 ………… 24

6.6  探究滑轮的作用 ……… 30

8.1  认识压强 ……… 62

8.2  研究液体的压强 ……… 70

8.3  大气压与人类生活 ……… 75

7.1  怎样描述运动 ……… 38

7.2  怎样比较运动的快慢 ………… 42

7.3  探究物体不受力时怎样运动 … 49 7.4  探究物体受力时怎样运动 …… 56

第六章 力和机械

第七章 运动和力

第八章 神奇的压强

广东教育出版社

(4)

2

9.1  认识浮力 ……… 84 9.2  阿基米德原理 ……… 90 9.3  研究物体的浮沉条件 …… 94 9.4  神奇的升力 ……… 97

10.1  认识分子 ……… 104 10.2  分子动理论的初步知识 …… 108 10.3  “解剖”原子 ……… 113 10.4  飞出地球 ……… 118 10.5  宇宙深处 ……… 123

25856目录.indd 4 2019/7/22 15:42:27

第九章 浮力与升力 第十章 从粒子到宇宙

广东教育出版社

(5)

第六章

力和机械 给我一根足够长的杠杆

我就能撬动地球 阿基米德的豪言壮语 至今在我们的耳边回响

知识就是力量 真理就是这样——

朴实无华 造福人类

6.1 怎样认识力

6.2 怎样测量和表示力 6.3 重力

6.4 探究滑动摩擦力 6.5 探究杠杆的平衡条件

6.6 探究滑轮的作用

广东教育出版社

(6)

怎样认识力

6.1

在我们周围,到处都有力 ( force ) 的作用。

你还能再举出一些“力的作用”的事例吗?

图6-1  力的作用

(d)起重机提升重物

(a)蚂蚁搬运食物 (b)运动员举起杠铃

(c)同名磁极相斥使磁环悬浮

力的作用效果

人们最初是从人体的肌肉对外界物体的作用来认识力的,物理学是从力的 作用效果来认识力的。

2

22848第六章.indd 2 2019/7/22 15:43:58

广东教育出版社

(7)

请仔细观察图6-2和图6-3中的各个事例,结合自己的经验研究一下,

力作用在物体上会产生怎样的效果?

研究力的作用效果 

活动 1

图6-2  力使物体发生形变

在图6-2中,拉力器的弹簧、球拍的网、竹子等物体在力的作用下,形 状发生了变化。类似的事例有很多,请你再举出一些事例,并加以分析。

图6-3  力使物体的运动状态发生改变

(b)飞来的网球使球拍的网变形

(a)用力拉会使拉力器 的弹簧拉长

(c)竹子被拉弯

(a)运动员踢球,球由静止变为运动 (b)运动员用脚停住足球,

球由运动变为静止

(c)运动员用头顶球,

使球改变运动方向

在图6-3中,运动员用脚踢或用头顶足球,使足球运动的速度或方向 ( 运动状态 ) 发生了改变。关于这方面类似的事例,请你加以补充。

广东教育出版社

(8)

综上所述,力的作用效果是:

力可以使物体发生     ,也可以使物体的

      

发生改变。

研究表明,力是不能脱离物体而存在的。当一个物体受到力的作用时,一 定有另一个物体对它施加这种作用。受到力的物体叫做受力物体,施加力的物 体叫做施力物体。

力是有大小的。为了比较力的大小,需要规定力的单位。在国际单位制 中,力的单位是牛顿 ( newton ),简称牛,符号为N。力的单位是人们为了纪 念英国科学家牛顿而命名的。

1 N的力有多大呢?请看如图6-4所示的一些力的大小。

图6-4 一些力的大小

(f)“长征二号”火箭的推 力约6×10

7

N

(e)大型拖拉机的拉力 为30 000~40 000 N

(d)球拍的网击球的力约2 000 N

(c)打开易拉罐 的力约20 N

(b)手托两个鸡蛋 的力约1 N

(a)一只蚂蚁的拉力 约0.001 N

你是怎样判断一个物体是否受到力的作用的?

想一想

4

22848第六章.indd 4 2019/7/22 15:44:14

广东教育出版社

(9)

甲、乙两位同学穿着旱冰鞋,站在平整的水泥 地上;两人手掌相对合在一起 ( 图6-5 ) 。先让甲主 动用力推乙,这时甲、乙有什么感觉?甲、乙各自 将怎样运动?再让乙主动用力推甲,甲、乙又有什 么感觉?甲、乙各自又将怎样运动?( 做这个游戏 时,请注意安全。 )

类似的事例还有很多:用手拍打桌子,手会感到疼痛;用手提起物体 时,物体也用力把手向下拉;开碰碰车,你的车撞别人的车,别人的车也撞你 的车 ( 图6-6 );两人掰手腕比力气,你压对方的手,对方的手也压你……

推手游戏 

活动 2

图6-6 碰碰车相互碰撞

综上所述,可以得到结论:

当甲物体对乙物体施力时,乙物体同时也对甲物体      ,因 此,力的作用是        。

上述结论表明,一个物体对另一个物体施力时,同时也受到另一个物体对 它施加的力。

力的作用是相互的

人们常说“马拉车”,而不说“车拉马”。难道只有马对车施力,而车就 不对马施力吗?让我们来做一个游戏。

图6-5 甲、乙两人互推

甲 乙

广东教育出版社

(10)

如图6-7所示的门,先请两位同学分别按以下 要求推门,然后向全班汇报,在什么情况下更容易 推动门,最后大家一起讨论力的作用效果与力的哪 些要素有关。

(1)用不同大小的力在图中点A处按箭头所指 的方向施力。

(2)再用同样大小的力依次在点A、B、 C三处 按箭头所指的方向施力。

怎样用力效果好 

活动 3

上述活动表明,力的作用效果不仅跟力的大小有关,还跟力的方向和作用 点有关。物理学中,把力的大小、方向和作用点叫做力的三要素。

图6-7 怎样用力好

力的三要素

用扳手拧螺母

(

图6-8

)

时,怎样用力效果会更好?

想一想

图6-8 用扳手拧螺母

(a) (b)

C A B

6

22848第六章.indd 6 2019/7/22 15:44:16

广东教育出版社

(11)

自我评价与作业

甲 乙

图6-10

图6-11

3. 在跳板跳水运动中 ( 图6-10 ) ,运动员对跳 板向下施力的同时,也受到跳板向上的作用力。但 这两个力的作用效果并不相同,前者主要改变了跳 板的      ,而后者则主要改变了运动员的      。

4. 踢足球时,脚对足球施力的同时,脚会感 到痛,这说明物体间力的作用是   的,使脚 感到痛的力的施力物体是   。

5. 将甲、乙两把刷子的刷毛合在一起,再错 开,两者的刷毛都会发生变形 ( 图6-11 ) 。这说 明什么?

(a)

(b)

(c)

图6-9

1. 在生活中常常接触到力,以前你是如何认识力的?学过本节后,你对 力有什么新的认识?

2. 图6-9 ( a ) ( b ) ( c ) 分别表示以下三种情况:投球手将静止的棒球投掷 出去;接球手将飞来的棒球接住;击球手将迎面飞来的棒球击出。请分析图中 棒球的运动情况各发生怎样的变化?由此可以归纳得出什么结论?

广东教育出版社

(12)

必 做 实 验

活动 1

怎样测量力的大小

怎样测量和表示力

6.2

我们知道,力是有大小的。那么,怎样测量力的大小?在分析、研究具体 问题时,怎样方便地表示力呢?

人们常用弹簧测力计来测量力的大小。

实验表明,在一定的范围内,弹簧受到的拉 力越大,就被拉得越长 ( 图6-12 ) ,弹簧测力 计就是根据这个道理制成的。

A. 观察弹簧测力计的结构

(1)仔细观察如图6-13所示的弹簧测力 计,它主要由       等组成。

刻度板上的字母“N”是国际单位制中力的 单位。

(2)这个弹簧测力计的量程 ( 测量范围 ) 是     ,分度值是     。

认识弹簧测力计 

图6-13 弹簧测力计及其结构图 图6-12 哪个用力大

指针

刻度板

弹簧 指针

(a) (b)

8

22848第六章.indd 8 2019/7/22 15:44:19

广东教育出版社

(13)

必 做 实 验

B. 阅读“弹簧测力计的使用说明 ( 摘要 ) ”

(1)测量前要使指针对准零刻度线,若有偏差要进行校正,这一步骤叫 做校零。

(2)测量时,先要明确弹簧测力计的量程和分度值,被测力的大小应在 量程之内。

(3)测量时,弹簧测力计的弹簧伸长方向要跟所测力的方向在同一条直 线上。

17世纪,英国科学家胡克 ( R. Hooke,1635 —1703 ) 做了 大量的实验后发现:当弹簧或金属丝的伸长量不是太大时,

它的伸长量跟其所受拉力的大小成正比。这个规律后来叫做 胡克定律。

信息浏览

裁几条不同宽度的薄纸条,依次把它们挂在已校零的 弹簧测力计的挂钩上,如图6-14所示。用手向下拉纸条,

慢慢加大拉力,在纸条断裂时,读出弹簧测力计的示数,这 可以认为是纸条能承受的最大拉力。

把测量结果填入下表:

测量纸条能承受的最大拉力 

活动 2

纸条宽度

b/mm

纸条能承受的最大拉力

F/N

图6-14 测量纸条能承受的拉力

广东教育出版社

(14)

我们知道,力有三要素。怎样形象地表示力的三要素呢?物理学中,常用 一段带箭头的线段来表示力。

如图6-15 ( a ) 所示,手指用5 N的力向下拉钩子;如图6-15 ( b ) 就是手 指拉力的示意图。

怎样用图表示力

在这个力的示意图中,力的方向、大小和作用点是怎样 表示的?

想一想

(c)用300 N的力沿着斜向上的方 向拉小车,小车受到的拉力

(a)10 N重的书放在水平桌面 上,桌面受到的压力

(b)用100 N的力水平向右推小 车,小车受到的推力

图6-16 画力的示意图

请参照图6-15 ( b ),画出图6-16中各力的示意图。

图6-15 手指拉钩及拉力的示意图

F=5 N

(b)

(a)

10

22848第六章.indd 10 2019/7/22 15:44:23

广东教育出版社

(15)

1. 如图6-17所示的弹簧测力计,其分度值和量程各是多 少?这个弹簧测力计能否马上用来测量力的大小?为什么?

2. 试用弹簧测力计测量一根头发所能承受的最大拉力大约 是多少。

3. 如图6-18所示,在水平桌面上放有一木 块,其

A点受到一个大小为20 N、方向跟水平面成 θ=30°角的斜向上推力,画出这个推力的示意图。

4. 将一薄钢条的下端固定,分别用不同的力去 推它,使其发生如图6 - 19 ( a ) ( b ) ( c ) ( d ) 所示 的各种形变。

(1)能说明力的作用效果跟力的大小有关的是图  和图  。

(2)能说明力的作用效果跟力的方向有关的是图  和图  。

(3)能说明力的作用效果跟力的作用点有关的是图  和图  。

图6-19

课外活动

1. 探究弹簧测力计的原理。

参照如图6-20所示的装置,将弹簧悬挂起来,下面挂上不同的钩码,

分别量出弹簧各次的伸长量 ( 图6-21 ) 。

自我评价与作业

(a)

F1

图6-18

A

图6-17

(c)

F3

(d)

F4

(b)

F2

广东教育出版社

(16)

重力的产生

6.3 重  力

你想过没有,熟透了的苹果为什么总是 从树上竖直向下落?抛出去的石块为什么最 终要落回到地面?水为什么总是从高处向低 处流?……

(a)苹果下落

通过这个实验,你得出的结论是:       

       。 2. 制作橡皮筋测力计。

橡皮筋类似于弹簧,在一定范围内,它的伸长量跟受到拉力的大小成 正比。请用橡皮筋、铁丝、硬纸板等,设计制作一个橡皮筋测力计,并用 橡皮筋测力计完成上面的探究实验。

l0

x1 x2

x3

x4

图6-20 弹簧测力计与钩码 图6-21 弹簧测力计原理示意图

12

22848第六章.indd 12 2019/7/22 15:44:29

广东教育出版社

(17)

图6-22 地球的吸引作用

地球

月球

(d)包围地球的大气不会逃逸 (e)月球绕着地球转动

原来,地球对地面附近的一切物体都有吸 引作用。物理学中,把地面附近物体因地球的 吸引而受到的力,叫做重力 ( gravity ) 。

重力对我们非常重要。如果没有重力,树 上的苹果不会落到地面,河水就不能流动,人 类赖以生存的大气便会从地球周围逃逸。

(b)抛石落地 (c)水往低处流

图6-23  假如没有重力,还能依 靠水力发电吗

重力的方向

物体从静止开始自由下落的方向,或者是将物体悬挂起来静止时悬线的方 向,就是重力的方向 ( 图6-24 ) 。

重力的方向总是竖直向下的,即垂直于水平面。

广东教育出版社

(18)

A. 用铅垂线检查你的课桌:桌腿是否 竖直?桌面是否水平?

B. 先目测墙壁上的画是否挂正,再用 铅垂线检查 ( 图6-26 ),看看自己的目测 能力如何。

铅垂线的应用 

活动 1

(b)悬挂着的吊灯 图6-24  重力的方向

由于悬挂重物的线总是竖直下垂的,我们把它叫做铅垂线。在生产和生 活中,常用铅垂线来检查物体的放置是否垂直于水平面,以及台面是否水平 等 ( 图6-25 ) 。

图6-25  铅垂线及其应用示例

(b)用铅垂线检查墙是否砌得竖直 (c)用铅垂线检查工作台面是否水平

(a)铅垂线

(a)苹果自由下落的频闪照片

图6-26 用铅垂线校正悬挂的画框 水平仪

14

22848第六章.indd 14 2019/7/22 15:44:37

广东教育出版社

(19)

A. 用弹簧测力计测量你的文具盒和教科书等物体的重力,把测量结果填入 下表中。

被测物体名称 测得的重力

G/N

B. 用弹簧测力计测量钩码的重力,填入下表中。

被测钩码质量

m/g

50 100 150 200 测得的重力

G/N

用弹簧测力计测量重力 

活动 2

物体所受重力的大小,简称物重,可以直接用弹簧测力计测量。

重力的大小

分析上述测量数据,找出物体的重力跟它的质量之间的关系,完成下面填 空。

物体的重力大小跟它的质量成    。

研究表明,物体的质量越大,它受到的重力也越大。物体重力的大小跟 它的质量成正比。若用字母

G 表示重力,m 表示质量,g 表示重力跟质量的比

值,它们的关系可表示为

G = mg

在地球表面通过实验测得 g≈ 9.8 N/kg,它表示质量为 1 kg 的物体,在地球 上所受到的重力大小约为 9.8 N,或者说它重约 9.8 N。在粗略计算的情况下,

g 可取 10 N/kg。

广东教育出版社

(20)

在地球上,不同纬度的地方测定的 g 略有差异,因此,同一个物体在地球 上不同地方受到的重力大小也略有差异。例如:广州的 g 为 9.788 N/kg,北京 的 g 为 9.801 N/kg。

月球上的物体由于被月球吸引也受到“重力”。对同样 的物体,月球吸引的本领比地球弱,月球上的 g大约是地球 上 g的 1

6。1969年人类首次登上月球时,航天员穿的航天服 质量约为 80 kg,若在地面上,人会感到很重,但航天员在月 球上却感觉很轻巧[图6-27 ( a )]。同样道理,月球上的物体 下落得会比地球上要慢些[图6-27 ( b )]。

请根据你目前的体重,算一算,假如你登上月球,你的 体重将变为多少牛?

信息浏览

图6-27 航天员在月球上

(a) 航 天员在月球上轻松行走

你身体的质量是   kg,体重是   N。

想一想

(b) 航天员在月球上做落体实验

16

22848第六章.indd 16 2019/7/22 15:44:49

广东教育出版社

(21)

从力的三要素可以知道,重力除了方向和大小 外,还有作用点。那么,重力的作用点在哪里?

我们知道,物体的各部分都要受到重力的作 用,但在处理重力问题时,通常可以把这些力看成是 作用在某一点上,这一点叫做物体的重心 ( center  of  gravity ) 。例如,一把质量分布均匀的直尺,其 重心就在尺中央位置的 O 处,当手指支在点 O 的

正下方时,尺就能平稳地静止在指头上 ( 图6-28 ) 。质量 分布均匀的物体,其重心就是它的几何中心。

在实际生产、生活中,知道物体的重心位置有很重 要的意义。从重心引出的铅垂线,如果通过支点或在物 体底部的支承面内,物体就不会倒下。意大利的比萨斜 塔 ( 图6-29 ) ,相传因伽利略在塔上做过落体实验而名扬 四海,斜塔之所以不倾倒,就是因为其铅垂线在塔基的支 承面内。

在工程技术上,增大物体底部的支承面积,降低重 心位置,都可以增加物体的稳定性。

物体的重心

图6-28  直尺为什么能平稳 地静止在指头上

O

图6-29  比萨斜塔

图6-30

A. B. C. D.

1. 一位同学的质量是48 kg,他受到的重力是多大?

2. 下列物体中,物重约为10 N的可能是( )。

A. 一头牛 B. 一个鸡蛋 C. 一只鸡 D. 一本物理教科书

3. 四位同学分别画出放在斜面上的均质小球所受重力的示意图 ( 图6-

30 ) ,其中正确的是( )。

自我评价与作业

广东教育出版社

(22)

4. 桥头上竖立着如图6-31所示的标志牌 ( t表示吨 ) ,它表 示这座桥允许通过的车的最大重力是    N。

5. 参照图6-25 ( c ) ,制作一个小水平仪,用它来检查学

校的讲台和乒乓球桌的台面是否水平。

图6-31

生活中的摩擦

探究滑动摩擦力

6.4

(a)运动员为什么能在冰面上快速滑行 (b)汽车轮胎表面为什么常有凹凸的花纹

图6-32 生活中的摩擦

(c)机场里的传送带为什么能用来传送行李 (d)登山时为什么要穿防滑靴

摩擦现象在生活中随处可见,图6-32中的问题都与摩擦有关。

18

22848第六章.indd 18 2019/7/22 15:44:53

广东教育出版社

(23)

人在冰面上滑行比在水泥地上容易,在地板上推动大木箱滑行比推动小木 块困难,这些都与滑动摩擦力的大小有关。怎样测量滑动摩擦力的大小呢?

探究滑动摩擦力

一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦,叫做滑动摩擦 ( sliding  friction ) 。滑动摩擦中阻碍物体相对运动的力,叫做滑动摩擦力 ( sliding  friction  force ) 。

那么,滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关呢?

必 做 实 验

如图6-33所示,使木块在弹簧测力计拉力的作用下,沿水平桌面匀速滑动。研 究表明,弹簧测力计拉力的大小就等于滑动摩擦力的大小。

测量水平运动物体所受的滑动摩擦力 

活动 1

图6-33 测量滑动摩擦力

(a) (b)

木块 弹簧测力计

水平桌面

请你按上面的实验原理选择仪器,测量滑动摩擦力。

(1)将木块置于水平桌面上,用弹簧测力计拉动木块匀速滑动。

(2)在木块匀速运动的过程中,观察并记录弹簧测力计的示数。

(3)重复测量几次,你测量到的滑动摩擦力是     N。

与同学交流各自测量的结果。

木块

Ff F

广东教育出版社

(24)

请你将手掌压在桌面上,边压边向前推,比较在压力大和压力小时,手掌感 受到的阻力。再将手掌分别放在光滑的桌面上和粗糙的木板上,感受两种情况下 手掌受到的阻力。由此,你猜想滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关?

根据生活中的摩擦现象,有同学认为:滑动摩擦力的大小跟两个物体相 互挤压的程度有关;也有同学认为,它跟接触面的粗糙程度有关。你认为他们 的猜想有道理吗?

由于我们猜想影响滑动摩擦力大小的因素有两个,所以可以分两步来进 行研究:先保持接触面的粗糙程度不变,研究滑动摩擦力的大小跟压力大小的 关系;再保持压力不变,研究滑动摩擦力的大小跟接触面粗糙程度的关系;最 后,把研究的结果综合起来。

请根据计划的思路,利用如图6-34所示的器材设计实验,拟订实验步 骤,对上述猜想进行实验研究。

探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关 

活动 2

毛巾

木板 砝码

木块 弹簧测力计

将你的实验结果与同学讨论交流后,完成下列填空。

滑动摩擦力的大小跟物体间接触面的粗糙程度以及压力的大小有关。在压 力一定的情况下,接触面越   ,滑动摩擦力越   ;在接触面粗糙程度 相同的情况下,压力越大,滑动摩擦力越      。

图6-34 实验器材 

制订计划

设计实验与收集证据

20

22848第六章.indd 20 2019/7/22 15:45:03

广东教育出版社

(25)

实验时,怎样保持接触面的粗糙程度不变而改变压力的 大小?又 如何保持压力的大小不变而改变接触面的粗糙程度?

想一想

滚动摩擦

一 个 物 体 在 另 一 个 物 体 上滚动时所产生的摩擦,叫做 滚动摩擦 ( rolling friction ) 。

实 验 证 明 , 在 相 同 压 力 的情况下,滚动摩擦要比滑动 摩擦小得多。

在 机 器 的 转 动 轴 上 大 都 安装有滚动轴承。轴承的内圈

套在转轴上,外圈固定在轴承座上,两圈之间有许多光滑的 钢珠或钢柱 ( 图6-35 ) 。机器运转时,轴带着内圈转动,钢珠 或钢柱在两圈之间滚动,摩擦就明显减小。滚动轴承的摩擦 大约是滑动轴承摩擦的 1

30~ 1 20。

信息浏览

图6-35 滚动轴承

摩擦与人们的生活、生产密切相关,人们时时处处都离不开它。摩擦有时 是有益的,不可缺少的;有时是有害的,会给人增加麻烦。

人走路、骑车、握笔等都要靠摩擦。如果摩擦太小,人行走时就容易滑 倒,传送皮带上的产品也运送不出去,这时就要设法增大摩擦。

在机器内部有许多转动和滑动的部件,摩擦不但会使机器发热,而且还会 使机器磨损。在这些情况下,摩擦是有害的,应该设法减小摩擦。

增大摩擦与减小摩擦的方法 广东教育出版社

(26)

(b)在小提琴的弓弦上擦些松香

(d)在机器的转轴上安装滚珠轴承

(a)自行车的刹车装置中有一块橡皮

图6-36 增大摩擦与减小摩擦的方法

在如图6-36所示各现象中,哪些是为了增大摩擦,哪些是为了减小摩 擦?

你还能说出哪些增大摩擦和减小摩擦的事例?请归纳一下。

增大有益摩擦采用的方法: 减小有害摩擦采用的方法:

刹车橡皮

(c)给轮滑鞋的转轴表面加润滑剂

22

22848第六章.indd 22 2019/7/22 15:45:11

广东教育出版社

(27)

摩擦与汽车防抱死系统

(

ABS

)

假如汽车在高速行驶时紧急刹车,车轮一般会被刹车片 抱死不能转动,而只能沿着地面滑动。由于滑动中产生大量 的热,轮胎与地面的接触部分会变软、变滑,因此车要滑动 较长一段距离才能停下来。

汽车防抱死系统 ( ABS ) 是由微电脑控制的系统,它能使 车轮在紧急制动时不被抱死,避免了刹车时的跑偏和侧滑现 象,提高了汽车的安全性能。

STS

1. 通过实验探究,我们知道滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度以及 压力的大小有关。那么,怎样通过实验探究滑动摩擦力的大小跟两物体接触的 面积大小的关系呢?请简要写出你的实验方案。

2. 指出下列各种情况分别属于哪种摩擦?

(1)用钢笔写字时,笔尖跟纸之间的摩擦。 ( )

(2)用圆珠笔写字时,笔头的珠子跟纸之间的摩擦。 ( )

(3)滑雪时,滑雪板跟雪地之间的摩擦。 (   ) 3. 自行车上哪些部位要增大摩擦?哪些部位要减小摩擦?它们各是用什 么方法来增大或减小摩擦的?

4. 拔河比赛中,运动员常常穿上比较新的球鞋,而且不希望地面上有很 多的沙子或地面太平滑,否则难以取胜,这是为什么?

5. 同一水平桌面上放有质量相等的长方体木块和铁块各一块,另有量程 合适的弹簧测力计一个。请设计一个实验,探究桌面对木块和铁块的摩擦力是 否一样大。

展开想象的翅膀,以“假如没有摩擦”为题,写一篇科普短文,并在 班上交流。

课外活动

自我评价与作业

广东教育出版社

(28)

在生活、生产中,人们常常用撬棒撬物、用起重机吊物等,这其中有什么 奥秘?让我们从跷跷板开始进行探究。

探究跷跷板中的道理

探究杠杆的平衡条件

6.5

图6-37 怎样才能使跷跷板保持水平

小时候,我们都玩过跷跷板。观察如图6-37所示的情景后,讨论一下,

大人和小朋友分别坐在跷跷板的两侧,怎样才能使跷跷板保持水平呢?

为了便于探究跷跷板怎样才能保持水平 状态,需要对它简化进行实验研究。如图6-

38所示,用带有等分刻度的均质木尺代替跷 跷板,用钩码代替人。

物理学中,把能绕某一固定点转动的硬 棒 ( 直棒或曲棒 ) ,叫做杠杆 ( lever ) 。跷跷 板是一种杠杆。

图6-38 模拟跷跷板实验 我的想法是:

24

22848第六章.indd 24 2019/7/22 15:45:21

广东教育出版社

(29)

必 做 实 验

首先调节杠杆两端的螺母,使杠 杆处于水平平衡状态。接着在杠杆的两 边分别挂上数量不同的钩码,用

F

1、

F

2

表示钩码的拉力,用 L

1、

L

2

表示钩

码离开悬挂点

O 的距离 ( 图6-39 ) 。

改变钩码数量和它们离开点

O 的

距离,使杠杆处于水平静止状态。将各 次实验所得的数据填入下表中。

探究杠杆的平衡条件 

活动 1

杠杆绕着转动的点 ( 图6-40中的点O ) ,叫 做支点 ( fulcrum ) 。

从支点到力作用线的距离 L1 和 L2 叫做力臂 ( force  arm ) 。动力的力臂叫做动力臂,阻力的 力臂叫做阻力臂。

杠杆在动力和阻力作用下处于静止状态,叫 做杠杆平衡 ( balance ) 。

请运用上述概念,分析实验中的数据,用文字和公式归纳结论。

实验序号

左 边 右 边

拉力

F1

/N 距离

L1

/m 拉力 F

2

/N 距离 L

2

/m 图6-39 探究杠杆的平衡条件示意图

图6-40 杠杆

F1

F2

L1 L2

A O B

F1

F2 L2

L1 O

广东教育出版社

(30)

上式表明,杠杆平衡时,杠杆的动力乘动力臂等于阻力乘阻力臂,即杠 杆的动力臂是阻力臂的几倍,杠杆的动力 

F

1 就是阻力 

F

2 的几分之一。这就 是杠杆的平衡条件。

例题

假如图6-37中的大人重 750 N,小女孩重 250 N。当大人坐在与跷 跷板的转轴距离为 0.5 m处,小女孩应该坐在哪里才能使跷跷板水平平衡?

已知:阻力 F2=750 N,阻力臂

L

2=0.5 m,动力 F1=250 N。

求:动力臂 L1 的大小。

解:根据杠杆平衡条件 F1

L

1=F2

L

2,得

答:小女孩应该坐在离转轴 1.5 m处。

讨论:

1. 根据杠杆平衡条件,比较动力臂和阻力臂的长短,怎样的杠杆省力?怎 样的杠杆费力?怎样的杠杆既不省力又不费力?

2. 比较图6-41中三种剪刀的动力臂、阻力臂长短有什么不同?请说明其 中的道理。

L

1= F2

F

1

L

2= 750 N

250 N×0.5 m=1.5 m

图6-41 三种剪刀

(a)铁皮剪刀 (b)理发剪刀 (c)普通剪刀

动力× (     ) =阻力× (     )

即 

F

1× (     ) =F2× (     )  或   =

F

1

F

2

(     ) (     )

26

22848第六章.indd 26 2019/7/22 15:45:27

广东教育出版社

(31)

讨论:上图中哪些杠杆省力,哪些杠杆费力,哪些杠杆既不省力也不费 力?使用这三类杠杆各有什么好处?

图6-42 生活中的杠杆

生活和生产中有许多不同形式的杠杆。

请画出图6-42中各种器具的支点和力臂。画力臂时要注意,它应该是支 点到力的作用线的距离。

认识生活中的杠杆 

活动 2

杠杆的作用

(c)托盘天平 (d)缝纫机踏脚板

(b)开酒瓶的起子

(a)撬棒

(f)手动抽水机

(e)铡刀

O

F1

F2

O

F1

F2

F1 F2 O

F1 F2

F1 F2

F1 F2

广东教育出版社

(32)

人体内许多部位的骨骼和肌肉组 织也构成杠杆。如图6-43所示,手上 握着或托着重物时,可将手、手腕、

尺骨和桡骨看作一个整体,它的作用 相当于杠杆 ( 肘关节相当于支点 ) 。

机械手操作时,模仿手的动作,同 样具有杠杆的特征 ( 图6-44 ) 。

图6-44 机械手剪羊毛

传说,阿基米德 ( Archimedes,前287—前212 ) 发现了杠 杆原理后,曾产生撬动地球的遐想。他在给叙拉古国国王希 罗的信中写道:“只要给我一个支点和一根足够长的杠杆,我 就能撬动地球。”国王看信后,

立 即 召 见 了 阿 基 米 德 , 并 说:“当着众神发誓,你真的 能撬动地球吗?”阿基米德不 慌不忙地用撬石头的例子作 比喻,向国王讲了杠杆的原 理,然后坦然回答说:“不,

信息浏览

图6-43 人的前臂工作示意图

(a) (b)

图6-45 阿基米德撬动地球的遐想

28

22848第六章.indd 28 2019/7/22 15:45:51

广东教育出版社

(33)

我只是根据原理作了这样的推理。事实上,我站不到地球以 外的什么地方去,找不到这样长而坚固的杠杆,也找不到搁 这根杠杆的支点。”国王弄懂了这个道理,很高兴。

自我评价与作业

1. 你是否动手做过“探究杠杆的平衡条件”的实验?如果没有,请在家 中做一下。

2. 画出图6-46中各力的力臂。

3. 工人用一辆独轮车搬运泥土。设 车斗和泥土的总重力

G=1 000 N,独轮车

各部分如图6-47所示,那么,工人运泥 土时抬起独轮车需要用的力

F 是多少?

4. 一位体重约为500 N的同学在做俯 卧撑,如图6-48所示,点

A 为重心。请

计算地面对他双手的作用力。

图6-47 0.3 m

1.5 m

G

图6-48

F1

F2

O

A A

1.0 m 0.7 m 图6-46

5. 图6-49是拉杆式旅行箱的受力示意 图。若箱重100 N,动力臂是阻力臂的4倍,

则拉箱子时,竖直向上的拉力

F =   N。 图6-49

F

广东教育出版社

(34)

制作一个小小垃圾桶

找一个用过的饮料杯,以及硬纸板、铁丝等材料,模仿家用脚踏垃圾 桶,用杠杆原理给饮料杯加盖子,使它变成一个小小垃圾桶。做好后在班 上展览一下,看看哪位同学的作品最精美、最灵活。

课外活动

探究滑轮的作用

6.6

在建筑工地上,我们有时 会看到工人借助滑轮把物料缓 缓地提起来 ( 图6-50 ) 。这些 滑轮的作用是什么呢?

图6-50 用滑轮提物

(a) (b)

(1)观察滑轮,说出它的结构。

用滑轮把钩码提起来 

活动 1

动滑轮和定滑轮

30

22848第六章.indd 30 2019/7/22 15:46:09

广东教育出版社

(35)

从活动1可知,使用滑轮工作时,根据滑轮的轴的位置是否移动,可将滑 轮分成动滑轮和定滑轮两类。定滑轮的轴固定不动,动滑轮的轴与重物一起移 动。

在活动1的两种实验方案中,分别用定滑轮和动滑轮提起质量相等的钩 码,拉力的大小是否相同?

探究两类滑轮的作用

图6-51 实验器材

(2)参照图6-50,用滑轮、细线、铁架台等设计两种实验方案,要求利 用滑轮把钩码提起来,并在方框中画出实验装置的示意图。

用 定 滑 轮 或 动 滑轮提起质量相等 的钩码,所用的力

一样吗? 用 动 滑 轮 更 费

力 , 因 为 提 起 动 滑 轮也要用力。

滑轮的轴的位置 运动与否,可能会影 响拉力的大小。

图6-52 不同的猜想

广东教育出版社

(36)

两类滑轮的比较 

活动 2

图6-53 探究定滑轮的作用

(a)

A. 使用定滑轮有什么好处

先用弹簧测力计直接测出每一个钩码的重力,再按图6-53所示用弹簧测 力计测量拉力,改变钩码的数量或拉力的方向,比较每次拉力和钩码重力的大 小关系。实验中,钩码的重力不变时,沿不同方向的拉力大小相同吗?

从实验中可以得出结论:

使用定滑轮不    ,但可以改变拉力的     。

B. 使用动滑轮有什么好处

按图6-54所示的方法,通过动滑轮来提起钩 码,读出弹簧测力计的示数

F,并与钩码的重力G

相比较,可以得出什么结论?

使用动滑轮可以    ,但不改变   

   。

图6-54 探究动滑轮的作用

F

G

(b)

G F

32

22848第六章.indd 32 2019/7/22 15:46:37

广东教育出版社

(37)

滑轮属于杠杆类机械,上述实验得出的两个结论,可以用杠杆平衡原理 来进一步论证。

(1)使用定滑轮时,相当于一个等臂杠杆 ( 图6-55 ) ,定滑轮的轴是杠杆 的支点,动力臂和阻力臂都等于定滑轮的半径。

拉力 

F 与物重 G 的关系是:                     。

当绳子沿着倾斜方向通过定滑轮拉重物时 ( 图6-56 ) ,还是一个等臂杠 杆吗?请画出两个力臂。

使用滑轮的理论分析 

活动 3

(2)使用动滑轮时,同样可找出跟它相 当的杠杆。如图6-57所示,点

O为杠杆的支

点,滑轮的轴

A为阻力的作用点。提升重物

时,如果两边绳子平行,动力臂为阻力臂的 两倍。

当动滑轮平衡时,拉力

F与物重G的关系

是:       。

图6-56 斜拉重物的分析 图6-55 定滑轮与杠杆

图6-57 对动滑轮作用的分析

使用定滑轮能改变用力的方向,使用动滑轮能省力,把它们组合起来使 用,就可以既省力又可改变用力的方向。

滑轮组

O

O A

广东教育出版社

(38)

使用滑轮组时拉力与物重的关系 

活动 4

从表中可以找出

F、 G和n的关系

实验表明:使用滑轮组吊重物时,若动滑轮重、绳子自重和摩擦不计,

动滑轮被几股绳子吊起,所用的力就是物重的几分之一。

F=    G

图6-58 探究滑轮组的作用

实验序号 钩码的重力

G/N

弹簧测力计的拉力

F/N 吊起动滑轮的绳子股数n

( a)

( b)

( c)

杠杆还可以变形为轮轴 。

如图6-59所示,由轮和轴组成的能绕共同轴心转动的简 单机械就是轮轴。

信息浏览

请把一个定滑轮与一个动滑轮组合成如图6-58所示的滑轮组,并测出不 同情况下拉力

F和钩码的重力G,填入下表中。

(a) (b) (c)

34

22848第六章.indd 34 2019/7/22 15:47:01

广东教育出版社

(39)

生产、生活中常用的机械 ( 图6-60 ) ,往往是这些简单 机械的组合。

图 6-59 各种轮轴

(b)井上的辘轳 (c)水龙头

(a)汽车的方向盘

图6-60 简单机械的组合

(b)晾衣架

(a)起重机

(d)汽车前窗上的雨刮器

轮轴可以看成不等臂杠杆。若动力作用在轮上,阻力 作用在轴上,就省力,如汽车方向盘、井上的辘轳和水龙头 等;反之,若动力作用在轴上,阻力作用在轮上,就费力,

如汽车前窗上的雨刮器,自行车通过链条带动车轮转动等。

工 厂 的 车 间 里 常 见 一 种 特 殊 结 构 的滑轮,叫做差动滑轮 ( 俗称“神仙葫 芦”),它由两个直径相差不多的定滑轮 和一个动滑轮组成,如图6-61所示。

有 了 它 , 只 需 一 个 人 就 可 以 缓 缓 吊 起 或移动很重的物体。

STS

图6-61 差动滑轮

广东教育出版社

(40)

1. 学校升国旗的旗杆顶部有一个滑轮,升旗时往下拉动绳子,国旗就会 上升。以下对这一滑轮的说法正确的是( )。

A. 这是一个动滑轮,可以省力 B. 这是一个定滑轮,可以省力

C. 这是一个动滑轮,可以改变拉力的方向 D. 这是一个定滑轮,可以改变拉力的方向

2. 根据图6-62所示的省力要求,画出滑轮组绳子的绕法 ( 忽略动滑轮自 重和摩擦 ) 。

图6-62 图6-63

图6-64

自我评价与作业

3. 如图6-63所示,两个物体的物重分别 为

G

1和

G

2,忽略滑轮自重和摩擦,当滑轮平衡 时,

G

1与

G

2之比是多少?

4. 如图6-64所示,女孩想用一根绳子和 两个滑轮提起物体。请画出最省力的绕线方 式。

36

22848第六章.indd 36 2019/7/22 15:47:20

广东教育出版社

(41)

第七章

运动和力 日出日落、斗转星移 宇宙每时每刻都在运动

风云变幻、川流不息 我们生活在运动的世界里 宇宙万物

“惯性”常在 腾跃、驰骋、翱翔 各有千秋

这里闪烁着——

伽利略的思想光芒 牛顿第一定律的奥秘 正等待着人们探究、品味

7.1 怎样描述运动

7.2 怎样比较运动的快慢

7.3 探究物体不受力时怎样运动 7.4 探究物体受力时怎样运动

广东教育出版社

(42)

什么是运动和静止

怎样描述运动

7.1

人在路上行走,轮船在河道中航行,火车在铁轨上奔驰,飞机在天空中 飞行……这些物体相对于地面的位置都在不断地改变。物理学中,把一个物体 相对于另一个物体位置的改变叫做机械运动 ( mechanical motion ) ,简称为运 动 。因此,以上所述的人、轮船、火车、飞机等物体都在做机械运动。

如图7-1 ( a ) 所示,几个孩子在草地上做游戏。当站在大树旁的小女孩 转过身来时,每个人的位置如图7-1 ( b ) 所示。

怎样判断物体是否运动

活动 1

比较图7-1 ( a )  ( b ),请帮这个小女孩找一找,  号和  号小孩运动 了,而  号和  号小孩保持不动。你判断的根据是什么?

图7-1 运动和静止的游戏

(a) (b)

38

22848第七章.indd 38 2019/7/22 15:44:32

广东教育出版社

(43)

上面的游戏中, 1号和2号小孩运动了,因为 他们相对于大树的位置都发生了改变 ; 3号和4号 小孩都保持不动,因为她们相对于大树的位置没 有改变。

由此可见,要判断一个物体是否在运动,先 要选一个物体作参照,这个物体叫做参照物 ( reference object ) 。如果一个物体 相对于参照物的位置在改变,就可以说这个物体是运动的;如果这个物体相对于 参照物的位置没有改变,就可以说它是静止的。

如果以地面为参照物,那么:

(1) 图7-2中的青山是    的,停留 在山巅 之 上的白云 也是     的;而瀑布则是    的。

(2) 著 名 诗 句“ 暮 色 苍 茫 看 劲 松,乱 云飞 渡 仍 从容 ”,句 中“飞 渡”的“乱云”相对于地面是      的。

想一想

图7-2 青山、白云、瀑布

运动和静止是相对的

坐在奔驰列车里的乘客,若选车厢为参照物,他是静止的;若选地面为 参照物,他却是运动的。高山、森林、房屋等物体,若选地面为参照物,它们 都是静止的;若选太阳为参照物,这些物体又都是运动的。

由此可见,一个物体是运动还是静止,取决于所选的参照物。参照物不 同,得出的结论可以不相同。机械运动的这种性质,叫做运动的相对性 ( rela- tivity of motion ) 。

2011年11月,我国发射的

“神 舟八号”与“天宫一 号”

对接时,“神 舟八号”相对于

“天宫一 号”处于      状态,而它们相对于地球是 处 于     状态。

想一想

图7-3 “神舟八号”和“天宫一号”对接示意图

广东教育出版社

(44)

自然界里的万物每时每刻都在运动,运动是自然界中的普遍现象。运动的 形式多种多样。江河湖海的水流不断,现代都市中的车水马龙,浩瀚太空中的 天体运动,微观世界里的分子、原子

运动,肉眼看不见的电磁运动,引发 地表变迁的地壳运动,生机勃勃的生命 运动……这些运动使大自然绚丽多彩、

生机盎然,而机械运动只是其中最简 单、最基本的一种运动形式。

参照物应根据需要和方便选择。例如,研究地面上物体的运动时,常选 地面或固定在地面上的物体为参照物。发射宇宙飞船,研究它离开地球的运动 时,选地球为参照物;研究它进入轨道绕太阳运行时,就选太阳为参照物。

其实,太阳也不是不动的,它和其他恒星一样,在银河系里运动着。银河 系也在运动。自然界中绝对不动的物体是没有的,整个宇宙都是由运动着的物 质组成的。

图7-5 河水在不停地流动

必 做 实 验

如图7-4所示的是机场候机楼中的旅客 自动人行道,它能把站在上面的旅客自动输 送一段距离。

讨论:

(1)站在自动人行道上的旅客是运动的 还是静止的?为什么?

(2)坐在候机楼里的旅客是静止的还是 运动的?为什么?

选择参照物

活动 2

图7-4 机场候机楼中的自动人行道

自然界中运动的多样性

40

22848第七章.indd 40 2019/7/22 15:44:37

广东教育出版社

(45)

图7-6 八颗行星围绕着太阳运动

图7-7 基本粒子的运动轨迹 图7-8 无线电波传播到千家万户

自我评价与作业

1. 写出下表中描述物体做机械运动的参照物。

机械运动 参照物

小明坐在教室里不动 小明随着地球绕太阳公转 车里的乘客说: “房屋、树木在后退。 ”

地球同步卫星静止在高空中

2.“小小竹排江中游,巍巍青山两岸走。”这两句歌词中描绘的运动情 景,所选的参照物相同吗?试找出它们所选的参照物。

3.“朝辞白帝彩云间,千里江陵一日 还。两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山。” 这是李白《早发白帝城》中的诗句。如果 以   为参照物,舟中人是运动的;而 以   为参照物,则舟中人是静止的。

图7-9

广东教育出版社

(46)

4. 甲、乙两人并排站在匀速上行的自动扶梯上。下列说法正确的是(  )。

A. 甲相对于乙是运动的 B. 甲相对于乙是静止的

C. 甲相对于地面是静止的 D. 甲相对于上一级扶梯上站立的人是运动的 5. 如图7-10所示的情景是空中加油

机即将给正在飞行的两架歼击机加油。

(1)在高速飞行的条件下,要准确地 实施空中加油,从相对运动的角度看,加 油机和受油机的运动应满足什么条件?

(2)目前世界上有哪些国家解决了 空中加油的问题?

如果你对其中的一些问题不清楚,可从互联网、图书馆查找有关的资料。

图7-10

比较物体运动快慢的两种方法

怎样比较运动的快慢

7.2

田径场上,百米赛跑正在紧张 地进行中 ( 图7-12 );游泳池里,

比赛也正激烈地展开着。怎样比较 运动员们运动的快慢呢?

图7-12 百米赛跑

地球同步通信卫星是怎样实现“动中 求静”的?查阅有关同步卫星的资料,了 解我国研制、发射同步卫星的成就。

课外活动

图7-11 地球同步通信卫星

42

22848第七章.indd 42 2019/7/22 15:44:51

广东教育出版社

(47)

比较谁游得快

活动 1

图7-13 谁游得快

(a)

(b)

在活动1中,观众与裁判判断运动员游泳快慢所用的方法是不同的。观众 看谁游在前面,是用“相同时间比路程”的方法;裁判看谁先到达终点,是用

“相同路程比时间”的方法。

如果两个运动物体通过的路程和所用的时间都不相同,怎样比较它们运动 的快慢呢?只要将路程和时间相除,算出它们在单位时间内通过的路程,就可 以比较它们运动的快慢了。

请你比较图7-14中汽车和飞机运动的快慢。

图7-14 汽车、飞机运动快慢比较

(a) 汽车在 120 s 内行驶 3 600 m (b) 飞机在 2 s 内飞行 1 000 m

请认真观察图7-13 ( a) ( b ) 中停表的示数与运动员游过的路程,讨论一 下,如何确定谁游得快?

观众认定,在相同 时间内,游在前面的人 快[图7-13 ( a )];

裁判则认定,在运动员 们到达终点时,计时 少的人游得快[图7-

13 ( b )]。

你认为观众与裁 判比较快慢的方法一 样吗?为什么?

广东教育出版社

(48)

物理学中,把物体通过的路程与通过这段路程所用时间的比,叫做速 度 ( velocity ) 。

若用字母υ表示速度,

s 表示路程,t 表示时间,则上面的公式可写成

速度的单位是由长度单位和时间单位组合而成的。在国际单位制中,速度 的单位是米/秒,读作“米每秒”,符号是 m / s 或 m·s-1。例如,汽车在 1 s 内 通过 10 m,速度就记作“10 m / s”;飞机在 1 s 内飞

过 500 m,速度就记作“500 m / s”。在实际生活中,

常用的速度单位还有千米/时,符号是 km / h。

如图7-15所示的是汽车的速度表,它可以随时 指示汽车运动的速度。

这里比较物体运动快慢所用的方法类似于上述观众所用的方法,即“单位 时间比路程”。根据这样比较物体运动快慢的方法,可以引进一个重要的物理 量——速度。

速度= (   )

(   )

速度及其计算公式

υ= (   )

(   )

1 km / h= 1 000 m 3 600 s = 5

18 m / s

必 做 实 验

测量物体运动的速度

活动 2

这个实验要求用皮尺和停表测量同学们短跑时的速度。实验需要的器材 是一根皮尺和4只停表或电子表。实验的步骤如下:

(1)在室外测出40 m的路程,每隔10 m作一记号。

(2)选出4名记时员分别站在10 m、20 m、30 m、40 m处。

(3)在班上选出男、女同学各一名。

图7-15 汽车速度表

44

22848第七章.indd 44 2019/7/22 15:44:53

广东教育出版社

(49)

(4)男、女同学分别跑完40 m路程。

4名记时员分别记录男、女同学通过10 m、20 m、30 m、40 m处的时间,

并填入下表中。

10 20 30 40

男 女

根据上表中的数据,计算男、女同学10 m内、20 m内、30 m内和40 m内 的速度,填入下表中。

速度 性别

υ

1

( 10 m内)

υ

2

( 20 m内)

υ

3

( 30 m内)

υ

4

( 40 m内)

男 女

讨论:分析表中不同路程跑步的数据,描述一下这两名同学在短跑过程 中的速度是怎样变化的?男、女同学的速度变化情况有什么不同?请讨论一 下:怎样进一步提高他们的短跑成绩?

时间 路程

性别

t/s s/m

υ /(m·s

-1

)

例题 某大型喷气式客机的飞行速度为 990 km / h,它每分钟飞行多少千米?

如果骑自行车的速度约为 5 m / s,要用多长时间才能通过客机 1 min 内飞过的路程?

已知:客机速度υ1=990 km / h,时间

t

1=1 min;自行车速度υ2=5 m / s。

求:(1) 客机 1 min飞行的路程 s 。

  (2) 骑自行车通过路程

s 所需的时间 t

2。 解:(1) 该客机 1 min 飞行的路程为

s=υ1

t

1=990 km / h×1 min=990 km / h× 1

60 h=16.5 km   (2) 骑自行车通过路程

s 所需的时间为

t

2= s

υ 2 = 16 500 m

5 m/s =3 300 s=55 min 答:(1)该客机每分钟飞行的路程为 16.5 km。

(2)骑自行车通过上述路程所需的时间为 55 min。

广东教育出版社

(50)

物 体 做 机 械 运 动 , 按 照 运 动 轨 迹 的曲直可分为直线运 动 ( 图7-16 ) 和曲线 运动 ( 图7-17 ) 。在 直线运动中,按照速 度是否改变,又可分

为匀速直线运动和变速直线运动。下面来研究这两种直线运动。

图7-16 飞机起飞前在跑道 上加速滑行

匀速直线运动和变速直线运动

图7-18记录了两辆汽车在平直的公路上行驶时,在相同时间内所通过的路 程,请计算它们在各段时间中的速度。比较一下,在图7-18 ( a ) 中,汽车在各段时 间内的速度有什么特点?在图7-18 ( b ) 中,汽车在各段时间内的速度相等吗?

比较汽车速度的变化

活动 3

图7-18 两辆汽车的运动情况

(a)

(b)

图7-17 游乐场的过山车

46

22848第七章.indd 46 2019/7/22 15:45:03

广东教育出版社

(51)

图7-18 ( a ) 中汽车做直线运动时,在各段路程 中,它的速度是相等的。物理学中,把速度不变的直 线运动叫做匀速直线运动。物体做匀速直线运动时,

在相等的时间内,通过的路程是相等的。

自然界中严格地做匀速直线运动的物体是不常 见的。以上的例子只是一种理想的情况。

自动扶梯将乘客缓缓地

载送上下楼 ( 图7-19 ) ,小球在光滑水平桌面上的运动 等,通常都可近似地看作匀速直线运动。

图7-18 ( b ) 中的汽车做直线运动时,在相等的时 间内,通过的路程不相等,其速度的大小是变化的。

物理学中,把速度大小变化的直线运动叫做变速直线运 动。图7-20是小球竖直下落时的频闪照片。图中每两 次闪光之间的时间间隔是相等的。由于小球的速度逐渐 变大,在相等的时间内,它所通过的路程也逐渐变大。

小球竖直下落的运动是变速直线运动。

图7-19 自动扶梯匀速升降

图7-20 小球竖直下落 的频闪照片

一些物体运动的大致速度

信息浏览

物 体

速 度

υ

/(m · s-1

) υ

/(km · h-1

蜗牛 0.001 5 0.005 4

步行的人 1.4 5

自行车 4.2 15

高速列车 106 381.6

喷气式飞机 300 1 080

地球自转时赤道上各点 465 1 674

常态下的氢分子 1 840 6 624

广东教育出版社

(52)

图7-22

A

B

(a) (b)

物 体 速 度

υ

/(m · s-1

) υ

/(km · h-1

) 第一宇宙速度 ( 环绕地球 ) 7 900 28 440 第二宇宙速度 ( 脱离地球 ) 11 200 40 320 第三宇宙速度 ( 脱离太阳系 ) 16 700 60 120 地球公转 3.0×10

4

1.08×10

5

光和无线电波 3.0×10

8

1.08×10

9

自我评价与作业

1. 比较物体运动快慢的方法有哪几种?物理学中是怎样比较物体运动快 慢的?

2. 自然界中物体的运动是丰富多样的,有的 速度很大,有的速度很小。

(1)你知道自然界中速度的最大值是多少 吗?测得光从太阳到地球所花的时间为8 min 20 s,

则地球与太阳之间的距离是      。

(2)刺猬是哺乳动物中的“慢跑冠军”,它 用15 min跑了260 m,它的速度是     。

3. 观察汽车、摩托车等交通运输工具上的速 度表,了解表盘上的刻度,学习读速度表的方法。

4. 一辆汽车行驶在合肥到南京的高速公路上,汽车上的速度表指针始终 指在如图7-22 ( a ) 所示的位置。汽车由图7-22 ( b ) 中所示的位置

A处行驶到 B处,需要多少时间?

图7-21 刺猬

(续表)

48

22848第七章.indd 48 2019/7/22 15:45:11

广东教育出版社

(53)

5. 2010年5月底,创造世界过江隧道之最的 南京长江隧道建成通车。坐在匀速行驶汽车上的 一位乘客,为估测隧道的长度,在进、出隧道口 时,分别看了一下手表,如图7-23 ( a ) ( b ) 所 示。如果汽车通过隧道时的速度是 20 m/s,那么此 隧道长约为     km。请查阅南京长江隧道 实际长度,判断该乘客的估测是否正确。

6. 人快步行走时的速度大约是2 m/s,汽车在

一般道路上的行驶速度大约是10 m/s。人要安全横穿16 m宽的道路,并且要求 预留10 s的安全时间,至少要离行驶过来的汽车多远,才能保证安全?

请与同学一起查阅有关交通规则,并讨论横穿道路的安全问题。

图7-23

(b)

(a)

找一只小昆虫 ( 如蚂蚁 ) ,放在坐标纸上,观察并记录昆虫的运动轨 迹。请设计一个实验进行探究,粗略测量这种昆虫的运动速度。要提醒你 的是:不要伤害昆虫,还要注意自己的安全。

课外活动

探究物体不受力时怎样运动

7.3

两千多年前,古希腊思想家、哲学家亚里士多德 ( Aristotle,前384—

前322 ) 断言:要使一个静止的物体运动起来,就必须对它用力;用力使物 体运动起来后,停止用力,物体归于静止。于是,他声称:“运动者皆被推 动。”“当推一个物体的力不再推它时,原来运动的物体便归于静止。”

探究运动和力的关系

关于运动和力的关系,你同意亚里士多德的观点吗?物体的运动一定需要

广东教育出版社

(54)

图7-24 不同观点的争论

不对吧!骑自行车 时,停止用力后,它还 会运动一段距离呢!这 说明运动不一定需要力 的作用来维持。

是的,他是对的!

有 许 多 事 实 可 以 证 明

“不推不动”,如骑自 行车,不用力踏,它就 会停下来等。

有时需要用力,

有时不需要用力。

力来维持吗?

究竟哪一位同学的说法对呢?这需要用实验来验证。

探究运动和力的关系

活动 1

在地球上,完全不受力的物体是没有的。但是,可以设法使一个运动着 的物体,在运动方向上受到的力逐步减小,考察它的运动情况,再进一步推想 它不受力时的运动情况。

根据上述思路,同学们经过讨论交流,制订了计划。实验装置如图7-25所示,

分别将小车放在斜面的同一高度,让其自行滑下,并沿着粗糙程度不同的水平表面 运动,观察小车在不同表面上运动的距离。

(1)如图7-25 ( a ) 所示,让 小车从斜面某一高度处运动到用 毛巾铺垫的水平木板上,观测它 运动的距离。

(2)如图7-25 ( b ) 所示,让 小车从斜面同一高度处运动到用 纸板铺垫的水平木板上,观测它 运动的距离。

(3)如图7-25 ( c ) 所示,让 小车从斜面同一高度处运动到用 玻璃板铺垫的水平木板上,观测

它运动的距离。

图7-25 小车在不同水平面上的运动

(a) 水平木板上铺毛巾

(b) 水平木板上铺纸板

(c) 水平木板上铺玻璃

制订计划

50

22848第七章.indd 50 2019/7/22 15:45:24

广东教育出版社

(55)

根据上述步骤进行实验,把小车在水平轨道上运动时受到的摩擦力情况 和运动距离填入下表中。

接触面 小车受到摩擦力的大小

(选填“大” “较小”或“最小” )

小车运动的距离

(选填“短” “较长”或“很长” ) 毛巾

纸板 玻璃

进行实验与收集证据

分析比较上述实验结果之后,

可以得出结论:

水平面越光滑,小车受到的摩 擦力越    ,小车的速度减小 得越    ,小车运动的距离就 越    。假如水平面对小车完 全没有摩擦,小车将    。

上面进行科学探究的思路,同17世纪意大利著名物理学家伽利略的研究 相似。伽利略在实验的基础上,经过推理后认为:物体的运动并不需要力来维 持。运动的物体会停下来,是因为它受到了摩擦阻力的缘故。

后来,英国科学家牛顿总结了前人的研究成果,进一步推理、概括出下面 的结论:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动状态或静 止状态。这就是著名的牛顿第一定律 ( Newton’s first law of motion ) 。牛顿是 在他写的《自然哲学的数学原理》( 图7-26 ) 一

书中首先发表这一定律的。

牛顿第一定律表明,力不是维持物体运 动的原因。一切物体如果不受外力,都能保 持匀速直线运动状态或静止状态不变,这彻 底否定了亚里士多德以来流传了两千多年的 错误观点。

金钥匙

实际上,完全没有摩擦是做不到的。

这里,设想完全没有摩擦是一种理想化的 推理方法。物理学中把这种推理方法叫做

“理想实验”,是科学推理的一种重要方 法。

图7-26 《自然哲学的数学原理》

广东教育出版社

(56)

牛顿第一定律指出,不受力时,原来静止的物体将保持静止,原来运动的 物体将保持匀速直线运动状态不变。物理学中,把物体保持静止或匀速直线运 动状态的性质叫做惯性 ( inertia ) 。因此,牛顿第一定律又叫做惯性定律。

惯 性

做两个惯性小实验

活动 2

图7-27 硬币实验

进一步的实验和研究表明,一切物体都具有惯性。惯性是物体的一种普遍 属性,跟它是否受力的作用,以及怎样运动等都无关。

在生活中,惯性时刻伴随着我们。我们有时需要利用惯性,有时又要防 止由于惯性带来的危害。

打保龄球时,保龄球被投出后,还能直奔球瓶 ( 图7-29 ) ,这是因为保龄

生活中的惯性现象

B

A C

图7-28 小车实验

A. 在玻璃杯上放一张塑料片,塑料片上放一枚硬币,然后用手指把塑料片迅 速弹出去 ( 图7-27 ) 。塑料片被弹出去时,硬币也会一起飞出去吗?为什么?

B. 如图7-28所示,小车A上放置一个带轮的木块B。先使带轮木块与小车 一起向右运动,当小车

A 被挡板 C 制动时,小

车上的木块

B 的运动情况会发生什么变化?为

什么?

52

22848第七章.indd 52 2019/7/22 15:45:28

广东教育出版社

參考文獻

相關文件

通常把这种过去时期的,具有滞后作用的变量 叫做 滞后变量(Lagged Variable) ,含有滞后变量

物理性吸附是指吸附質與吸附劑分子間的靜電引力所形成的吸持 作用,包括引力較強的氫鍵
 (hydrogen
 bonding)
 及引力較弱之凡得 瓦爾力(van


團隊管理 (team management) 就成為專案成功 很重要的因素之一,好的團隊可以發揮一加 一大於二的功效,壞的團隊可能會將努力消

这一类系统无论是 在电路理论还是在自动控制理论的研究中 , 都占

果蔬功能成分的提取 果蔬中含有许多天然植物化学物质,

在典型 DSPs 中,和 MAPK 受質間互相作用的部分是由 rhodanese domain 來 作用。在 rhodanese domain 中的 KIM 更是互相作用中的重要區域[55]。然而互相 作用不僅需要 rhodanese

(如:周期函数域)上的对象的研究,我们可以先建立这个域

4、平面镜成像特点:(1) 平面镜成的是虚像;(2) 像与物体大小相等;