资源简介

(共45张PPT)
第一章
运动和力
目录
运动的描述
匀变速直线运动
重力　弹力　摩擦力
第三节　
力的合成与分解
第二节　
第一节　
第四节　
牛顿运动定律及其应用
第五节　
测量运动物体的速度和加速度
学生实验　
学习目标
◎了解质点的概念，体会物理模型在探索自然规律中的作用。
◎了解时间与时刻、路程与位移、速度与速率、矢量与标量的概念。
◎ 了解匀变速直线运动、自由落体运动的概念及特点。
◎了解重力、弹力、静摩擦力和滑动摩擦力的概念及特点。
◎了解力的合成与分解。
◎了解运动与力的关系，能分析常见物体的受力情况，并能进行简单计算。
学习目标
力学是一门古老的学科，它是研究运动与力及其相互关系和规律的一门学科。
这门学科虽然古老，但仍然是物理学的基础，也是科学和工程技术的基础。 在本章中，我们要学习运动和力及其规律，了解描述运动的基本概念，重点研究物体做匀变速直线运动的规律以及运动状态变化和力的重要关系，掌握牛顿运动定律在生产和生活中的应用。
学生实验
测量运动物体的速度和加速度
实验目的
1. 掌握打点计时器的原理及其使用方法。
2. 能对纸带上记录的原始数据进行处理。
3. 能利用打出的纸带测定某段时间内的平均速度。
实验目的
6. 培养学生养成良好的实验习惯和实验态度；培养学生尊重原始测量数据这一实事求是的科学态度。
5. 掌握建立图像的一般规律，了解用图像研究物理问题的方法。
4. 掌握在极短的时间内物体的瞬时速度近似等于这段时间内的平均速度这一近似方法，并利用测出的速度画出 v-t 图像，通过图像来分析物体的运动情况。
实验器材
打点计时器、学生电源、细线、纸带、复写纸、刻度尺、滑板和小车各一个，砝码若干。
实验器材
打点计时器的概念
打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它每隔 0.02 s 打一个点（电源频率为 50 Hz）。 纸带上的点表示了相应运动物体在不同时刻的位置。研究纸带上所打点的间隔，就可以了解 物体运动的情况。
实验器材
2. 打点计时器的种类
（1）电磁打点计时器。图 1-55 所示为电磁打点计时器的构造，图中标出了主要部件的名称。当给电磁打点计时器通电后，线圈产生磁场，放在线圈中的振片被磁化，由于线圈通的是交变电流，电流方向不断变化，振片就会因反复地受到向上、向下的吸引而不停地振动起来。当交变电流的频率为 50 Hz 时，电磁打点计时器的振针每 0.02 s 打一个点。
实验器材
2. 打点计时器的种类
（2）电火花计时器。图 1-56 所示为电火花计时器的构造，图中标出了主要部件的名称。
实验器材
2. 打点计时器的种类
（2）电火花计时器。图 1-56 所示为电火花计时器的构造，图中标出了主要部件的名称。电火花计时器是利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显示出点迹的计时仪器。当电源的频率为 50 Hz 时，它的脉冲放电周期也是 0.02 s，即每隔 0.02 s 打一个点。
实验器材
45%
68%
75%
（1）电磁打点计时器的使用方法。
① 用限位孔限定纸带，复写纸压在纸带的上面。通电，振片带动振针打点。若纸带运动，其 上就会留下一行小点。
② 如由物体带动纸带运动，物体的位移就对应为纸带上相应点间的距离。运动时间可由该距离上点痕的数目计算。
（2）电火花计时器的使用方法。
① 使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，把纸带穿过限位孔。当接通电源、按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上打出一行点迹。
② 这种计时器工作时，纸带在运动过程中受到的阻力比较小，因此实验误差也比较小。
实验器材
（3）两种打点计时器的异同比较，如图 1-57 所示。
实验原理
实验装置如图 1-58 所示，用钩码拖动小车在滑板上运动，用打点计时器测出小车的加速度，
从而证明牛顿第二定律。
（1）当物体的质量固定不变时，加速度的大小与物体所受外力的大小成正比。
（2）当物体所受外力的大小不变时，加速度的大小与物体质量的大小成反比。
实验原理
从纸带上的某点开始，每隔 5 个间距标记一个点，连续标记为 0、1、2、3……计数点，如图 1-59 所示，则相邻两个计数点之间的时间为 t=0.02×5=0.1 s。
实验原理
设小车做匀加速直线运动，加速度为 a ，相应于 0、1、2、3……，各点的瞬时速度分别为 v0 、v1 、v2 、v3 ……，各计数点间的位移分别为 s1 、s2 、s3 ……。根据匀变速直线运动的规律，可以这样计算各点的瞬时速度：
v1 = v2 = v3 = ……
这样计算小车的加速度：
a1 = a2 = a3 = ……
实验步骤
（1）将滑板放在桌上，使滑轮伸出桌面。把打点计时器固定在滑板的另一端，连接好电路。
将穿过打点计时器的纸带固定在小车上。
（2）将滑板在桌面内的一端略微垫高一些，用以平衡摩擦力。闭合打点计时器的开关，用手轻推小车，使打点计时器在纸带上打下一系列小点。检查小点的分布情况，调节滑板所垫的高度，直至轻推小车，打点计时器能在纸带上打下间隔均匀的一系列小点。
实验步骤
（3）将细线的一端拴在小车上，另一端经过滑轮后挂上一个钩码。将另一个钩码放在小车上，使其与小车一起运动。闭合打点计时器的开关，让小车在一个钩码的重力作用下做匀加速直线运动，获得一条打点纸带。对纸带进行处理、测量，询问老师实验小车和钩码的质量，将数据填入表 1-3 中。计算结果，完成表格。
实验步骤
（4）将另一个钩码从小车上取下，也挂在细线上。接通打点计时器的开关，让小车在两个钩码的重力作用下做匀加速直线运动，再获得一条打点纸带。对纸带进行处理、测量，将相关数据 填入表 1-4 中。计算结果，完成表格。
实验步骤
（5）在小车上增加质量与小车相近的砝码，将两个钩码挂在细线上。接通打点计时器的开关， 让小车及其上的砝码在两个钩码的重力作用下做匀加速直线运动，再获得一条打点纸带。对纸带 进行处理、测量，将相关数据填入表 1-5 中。计算结果，完成表格。
实验步骤
（6）实验结论。 通过上述实验操作，并分析数据后，可得出如下实验结论：
实验步骤
（2）打点计时器在滑板上的位置要放正，以便纸带能顺畅地通过。
（3）纸带要压在复写纸下面，并且复写纸能顺畅地绕定轴转动。
（4）要平衡摩擦力，使小车能在无拉力的作用下做匀速直线运动。
（5）钩码的质量要远小于小车的质量。
（6）小车被拉到滑轮附近时，要用手将小车挡住，防止小车撞击滑轮或跌落。 .
（1）学生电源要给打点计时器提供适当的工作电压。
实验思考
1. 在实验步骤（3）中，当用一个钩码拖动小车时，为什么要将另一个钩码放在小车上？
3. 本实验的误差主要产生在什么地方？
2. 本实验的加速度还可以用什么方法求出？
实验二 用气垫导轨进行测量
1. 学会使用气垫导轨和数字计时器。
2. 掌握在气垫导轨上测量速度和加速度的方法。
3. 研究力、质量和加速度之间的关系。
实验目的
实验器材
气垫导轨设备、细线、钩码等。气垫导轨设备如图 1-60 所示，图中标出了主要部件的名称。
气垫导轨是利用气源将压缩空气吹入导轨管腔，再由导轨表面上的小孔喷出气流，在导轨和滑块之间形成很薄的气膜将滑块托起，使滑块能在导轨上做近似无阻力的直线运动，使实验结果 更接近理论值。
实验原理
实验装置如图 1-61 所示，用钩码拖动滑块在气垫导轨上运动，用数字计时器测出小车的加速度，从而证明牛顿第二定律。
（1）当物体的质量固定不变时，加速度的大小与其所受外力的大小成正比。
（2）当物体所受外力的大小不变时，加速度的大小与其质量的大小成反比。
实验原理
选择数字计时器的“计时 1”功能，当滑块上的挡光片经过光电门时，数字计时器的显示窗口可以自动显示出挡光片经过两个光电门的挡光时间 Δt 1和 Δt2 。结合挡光片的宽度 可分别计算出l滑块经过两个光电门时的瞬时速度： v1= v 2 =
再利用两个光电门之间的距离 s ，即可求出滑块在两个光电门之间的加速度 a ：
a=
实验步骤
1
2
4
3
（1）将气垫导轨连接好，打开数字计时器的开关，选择“计时 1”功能。调节两个光电门之间
的距离 s ≈0.60 m。
（3）将挡光片安装在大滑块上，在导轨上尝试让大滑块经过光电门，调节光电门的高度，使挡光片可以顺利通过。轻轻地将大滑块从导轨的一端推向有滑轮的另一端，继续调节导轨下部一侧的底脚螺丝，使大滑块经过两个光电门的时间近似相等。
（4）将大滑块放在远离滑轮的导轨一端，拴上细线，让细线经过滑轮后，挂上一个钩码。放开大滑块，让其从静止开始，在一个钩码的重力作用下做匀加速直线运动，分别经过两个光电门，及时记下数字计时器显示窗口中所显示的挡光时间 Δt1 和 Δt2 。共测 3 次。询问老师大滑块、挡光片、钩码的质量及挡光片的宽度 l ，将数据填入表 1-6 中。计算结果，完成表格。
（2）打开气源开关，给导轨送气。把大滑块轻轻地放在导轨上，调节导轨下部一侧的底脚螺丝，使滑块可以在导轨上保持静止。
实验步骤
实验步骤
（5）在细线另一端挂上两个钩码，让其拉着大滑块从静止开始做匀加速直线运动，分别经过两个光电门，记下挡光时间 Δt1 和 Δt2 。共测 3 次，将数据填入表 1-7 中。计算结果，完成表格。
实验步骤
（6）将挡光片从大滑块上拆下，安装在小滑块上。在细线上挂一个钩码，让其拉着小滑块做匀加速直线运动，分别经过两个光电门，记下挡光时间 Δt1 和 Δt2 。共测3次，将数据填入表1-8中。计算结果，完成表格。
实验步骤
（7）实验结论。通过上述实验操作，并分析数据后，可得出如下实验结论：
注意事项
（6）钩码的质量要远小于滑块的质量。
（5）使用完毕后，应先取下滑块，然后再关闭气源。
（1）导轨工作面和滑块内表面应有较好的光洁度，且两者精密吻合。导轨表面与滑块内表 面的精度要求很高，在实验中严禁敲、碰、划，以免破坏表面的光洁度。
（2）要注意保护光电门，需要仔细调节其高度，不允许与挡光片发生擦碰。
（4）使用时要先通气，再把滑块放到气垫导轨上。严禁在通气之前就将滑块放置在导轨工 作面上滑动，以免擦伤导轨表面。
（3）滑块要轻拿轻放，切忌摔碰。
实验思考
实验中需要注意哪些问题？
（1）
（2）
本实验的误差主要产生在什么地方？
本章小结
一 运动的描述
质点是一种理想化模型。在物理学研究中，为突出物体的质量属性，忽略物体的大小和形状等次要因素，而建立的“代表物体质量的点”称为质点。
在表示时间的数轴上，一个点表示一个时刻，而两个点之间对应的线段表示时间。时刻是指某一瞬间，而时间是指两个时刻之间的间隔。
物体运动的轨迹长度叫作路程，是标量；从物体的初始位置指向末位置的有向线段叫作位移，是矢量。
物体沿一直线运动，如果在任何相同时间内的位移都相等， 这种运动称为匀速直线运动，简称匀速运动。
一 运动的描述
5. 速度是既有大小，又有方向的物理量。速度的方向就是其运动方向。
6. 运动物体经过某一时刻（或某一位置）的速度，叫作瞬时速度，简称速度。瞬时速度的方向与物体经过某一位置时的运动方向相同，它的大小叫作瞬时速率，简称速率。
7. 既有大小又有方向，且它的合成遵守平行四边形定则的物理量叫作矢量；只有大小没有方向的物理量叫作标量。
二 匀变速直线运动
匀变速直线运动分为两类：一类是速度均匀增加的匀变速直线运动，叫作匀加速直线运动；另一类是速度均匀减少的匀变速直线运动，叫作匀减速直线运动。
加速度是表示速度改变快慢的物理量，它的大小等于单位时间内速度变化的大小。用v0 表示物体运动的初速度，用vt 表示经过一段时间后的末速度，用 a表示加速度，则有 在国际单位制中，加速度的单位是米每二次方秒，符号是 m/s 。
二 匀变速直线运动
3. 匀变速直线运动的速度公式为v =v0 +at 如果初速度为零，则上式可简化为 v =at,它说明：在初速度为零的匀变速直线运动中，速度与时间成正比。
4. 匀变速直线运动的位移公式为S=v0 t+at2 如果 v0=0 ，则上式可简化为 S=at2，它说明：在初速度为零的匀变速直线运动中，位移与时间的平方成正比。
二 匀变速直线运动
5. 物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫作自由落体运动。自由落体运动发生在真空中。当空气阻力与物体自身重力相比较小，可以忽略不计时，物体的下落也可看作自由落体运动。
6. 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。自由落体运动是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动，因此将匀变速直线运动的公式做相应的变动，则有 vt =gt；h=gt2 这就是自由落体运动的公式。
三 重力　弹力　摩擦力
1. 人们常用有向线段表示力。线段是按一定标度画出的，它的长短表示力的大小，它的箭头指向表示力的方向，箭尾表示力的作用点。这种表示力的方法，叫作力的图示。
2. 由于地球的吸引而使物体受到的力称为重力，用字母G 表示。物体所受重力 G 与物体的质量 m 的关系为G=mg 式中， g为重力加速度。
重力不仅有大小，而且有方向。重力的方向是竖直向下的。
三 重力　弹力　摩擦力
3. 发生形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体要产生力的作用，这种力称为弹力。弹力只能产生在直接接触并发生形变的物体之间。
4. 当一个物体在另一个物体表面滑动时，要受到另一个物体的阻碍，这种阻碍两个物体间相对滑动的力叫作滑动摩擦力。滑动摩擦力的方向总是跟接触面相切，并且与物体的相对滑动方向相反。滑动摩擦力与压力成正比。如果用f表示滑动摩擦力，用N表示压力，则有 f =μN
式中，μ 为动摩擦因数，没有单位，它的数值大小跟两个相互接触表面的材料及接触面情况（如粗糙程度）有关。
四 力的合成与分解
1. 如果一个力作用在物体上，与几个力作用的效果相同，这个力就叫作那几个力的合力，那几个力叫作这个力的分力。求几个力的合力叫作力的合成，遵守力的平行四边形定则。
2. 力的分解是力的合成的逆运算，同样遵守力的平行四边形定则。
五 牛顿运动定律及其应用
1. 一切物体总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。这就是牛顿第一定律。牛顿第一定律指出了物体具有保持匀速直线运动或静止状态的性质，称为惯性。因此，牛顿第一定律又称为惯性定律。
2. 物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与外力的方向相同，这就是牛顿第二定律，即F=ma
3. 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，作用在一条直线上，这就是牛顿第三定律。

展开更多......

收起↑