力和機械

一、力

1、力的作用效果：（1）力可以改變物體的運動狀態(tài)。（2）力可以使物體發(fā)生形變。

注：物體運動狀態(tài)的改變指物體的運動方向或速度大小的改變或二者同時改變，或者物體由靜止到運動或由運動到靜止。形變是指形狀發(fā)生改變。

2、力的概念

（1）力是物體對物體的作用，力不能脫離物體而存在。一切物體都受力的作用。

（2）有的力必須是物體之間相互接觸才能產(chǎn)生，比如物體間的推、拉、提、壓等力，但有的力物體不接觸也能產(chǎn)生，比如重力、磁極間、電荷間的相互作用力等。

（3）力的單位：牛頓，簡稱：牛，符號是N。

（4）力的三要素：力的大小、方向、作用點叫做力的三要素。力的三要素都會影響力的作用效果。

3、力的示意圖

（1）用力的示意圖可以把力的三要素表示出來。

（2）作力的示意圖的要領(lǐng)：①確定受力物體、力的作用點和力的方向；②從力的作用點沿力的方向畫力的作用線，用箭頭表示力的方向；③力的作用點可用線段的起點，也可用線段的終點來表示；④表示力的方向的箭頭，必須畫在線段的末端。

4、力的作用是相互的：物體間力的作用是相互的，比如甲、乙兩個物體間產(chǎn)生了力的作用，那么甲對乙施加一個力的同時，乙也對甲施加了一個力。由此我們認(rèn)識到：①力總是成對出現(xiàn)的；②相互作用的兩個物體互為施力物體和受力物體。

二、牛頓第一定律

1、牛頓第一定律

（1）內(nèi)容：一切物體在沒有受到外力作用時，總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。這就是牛頓第一定律。

（2）牛頓第一定律不可能簡單從實驗中得出，它是通過實驗為基礎(chǔ)、通過分析和科學(xué)推理得到的。

（3）力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持運動的原因。

 （4）探究牛頓第一定律中，每次都要讓小車從斜面上同一高度滑下，其目的是使小車滑至水平面上的初速度相等。

（5）牛頓第一定律的意義：①揭示運動和力的關(guān)系。②證實了力的作用效果：力是改變物體運動狀態(tài)的原因。③認(rèn)識到慣性也是物體的一種特性。

2、慣性

（1）慣性：一切物體保持原有運動狀態(tài)不變的性質(zhì)叫做慣性。

（2）對“慣性”的理解需注意的地方：

①“一切物體”包括受力或不受力、運動或靜止的所有固體、液體氣體。

②慣性是物體本身所固有的一種屬性，不是一種力，所以說“物體受到慣性”或“物體受到慣性力”等，都是錯誤的。

③要把“牛頓第一定律”和物體的“慣性”區(qū)別開來，前者揭示了物體不受外力時遵循的運動規(guī)律，后者表明的是物體的屬性。

④慣性有有利的一面，也有有害的一面，我們有時要利用慣性，有時要防止慣性帶來的危害，但并不是“產(chǎn)生”慣性或“消滅”慣性。

⑤同一個物體不論是靜止還是運動、運動快還是運動慢，不論受力還是不受力，都具有慣性，而且慣性大小是不變的。慣性只與物體的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量大的物體慣性大，而與物體的運動狀態(tài)無關(guān)。

（3）在解釋一些常見的慣性現(xiàn)象時，可以按以下來分析作答：

①確定研究對象。②弄清研究對象原來處于什么樣的運動狀態(tài)。③發(fā)生了什么樣的情況變化。④由于慣性研究對象保持原來的運動狀態(tài)于是出現(xiàn)了什么現(xiàn)象。

三、二力平衡

1、力的平衡

 （1）平衡狀態(tài)：物體受到兩個力（或多個力）作用時，如果能保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，我們就說物體處于平衡狀態(tài)。

（2）平衡力：使物體處于平衡狀態(tài)的兩個力（或多個力）叫做平衡力。

（3）二力平衡的條件：作用在同一物體上的兩個力，如果大小相等，方向相反，并且作用在同一直線上，這兩個力就彼此平衡。二力平衡的條件可以簡單記為：等大、反向、共線、同體。物體受到兩個力的作用時，如果保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，則這兩個力平衡。

2、一對平衡力和一對相互作用力的比較

平衡力和相互作用力

平衡力       相互作用力

定義

物體受到兩個力作用而處于平衡狀態(tài)，這兩個力叫做平衡力

物體間發(fā)生相互作用時產(chǎn)生的兩個力叫做相互作用力

不同點

①受力物體是同一物體

②性質(zhì)可能不相同的兩個力

①分別作用在兩個物體上，它們互為受力物體和施力物體

②性質(zhì)相同的兩個力

共同點

①兩個力大小相等，方向相反，作用在一條直線上

②施力物體分別是兩個物體

3、二力平衡的應(yīng)用

 （1）己知一個力的大小和方向，可確定另一個力的大小和方向。

（2）根據(jù)物體的受力情況，判斷物體是否處于平衡狀態(tài)或?qū)で笪矬w平衡的方法、措施。

4、力和運動的關(guān)系

（1）不受力或受平衡力:物體保持靜止或做勻速直線運動

（2）受非平衡力 :運動狀態(tài)改變

四、彈力和彈簧測力計

1、彈力

（1）彈力是物體由于發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生的力。壓力、支持力、拉力等的實質(zhì)都是彈力。

（2）彈力的大小、方向和產(chǎn)生的條件：

①彈力的大?。号c物體的材料、形變程度等因素有關(guān)。②彈力的方向：跟形變的方向相反，與物體恢復(fù)形變的方向一致。③彈力產(chǎn)生的條件：物體間接觸，發(fā)生彈性形變。

2、彈簧測力計

（1）測力計：測量力的大小的工具叫做測力計。

 （2）彈簧測力計的原理：彈簧所受拉力越大彈簧的伸長就越長；在彈性限度內(nèi)，彈簧的伸長與所受到的拉力成正比。

（3）彈簧測力計的使用：①測量前，先觀察彈簧測力計的指針是否指在零刻度線的位置，如果不是，則需校零；所測的力不能大于彈簧測力計的測量限度，以免損壞測力計。②觀察彈簧測力計的分度值和測量范圍，估計被測力的大小，被測力不能超過測力計的量程。③測量時，拉力的方向應(yīng)沿著彈簧的軸線方向，且與被測力的方向在同一直線。④讀數(shù)時，視線應(yīng)與指針對應(yīng)的刻度線垂直。

五、重力

1、重力的由來：

（1）萬有引力：宇宙間任何兩個物體，大到天體，小到灰塵之間，都存在互相吸引的力，這就是萬有引力。

（2）重力：由于地球的吸引而使物體受到的力，叫做重力。地球上的所有物體都受到重力的作用。

2、重力的大小

（1）重力也叫重量。（2）重力與質(zhì)量的關(guān)系：物體所受的重力跟它的質(zhì)量成正比。公式：G=mg，式中，G是重力，單位牛頓（N）；m是質(zhì)量，單位千克（kg）。g=9、8N/kg。（3）重力隨物體位置的改變而改變，同一物體在靠近地球兩極處重力最大，靠近赤道處重力最小。

3、重力的方向

（1）重力的方向：豎直向下。（2）應(yīng)用：重垂線，檢驗墻壁是否豎直。

4、重心：

（1）重力的作用點叫重心。

（2）規(guī)則物體的重心在物體的幾何中心上。有的物體的重心在物體上，也有的物體的重心在物體以外。

六、摩擦力

1、摩擦力

兩個相互接觸的物體，當(dāng)它們要發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生相對運動時在接觸面產(chǎn)生一種阻礙相對運動的力，叫摩擦力。

2、摩擦力產(chǎn)生的條件

（1）兩物接觸并擠壓。（2）接觸面粗糙。（3）將要發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生相對運動。

3、摩擦力的分類

（1）靜摩擦力：將要發(fā)生相對運動時產(chǎn)生的摩擦力叫靜摩擦力。

（2）滑動摩擦力：相對運動屬于滑動，則產(chǎn)生的摩擦力叫滑動摩擦力。（3）滾動摩擦力：相對運動屬于滾動，則產(chǎn)生的摩擦力叫滾動摩擦力。

4、滑動摩擦力

（1）決定因素：物體間的壓力大小、粗糙程度。（2）方向：與相對運動方向相反。（3）探究方法：控制變量法。

5、增大與減小摩擦的方法

（1）增大摩擦的主要方法：①增大壓力；②增大接觸面的粗糙程度；③變滾動為滑動。

（2）減小摩擦的主要方法：①減少壓力；②使接觸面光滑些；③用滾動代替滑動；④使接觸面分離。

七、杠桿

1、杠桿

（1）杠桿：在力的作用下能繞著固定點轉(zhuǎn)動的硬棒就是杠桿。

（2）杠桿的五要素：

①支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點（O）；

②動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力（F1）；                  

③阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力（F2）；

④動力臂：從支點到動力作用線的距離（l1）；      

⑤阻力臂：從支點到阻力作用線的距離（l2）。

2、杠桿的平衡條件

（1）杠桿的平衡：當(dāng)有兩個力或幾個力作用在杠桿上時，杠桿能保持靜止或勻速轉(zhuǎn)動，則我們說杠桿平衡。

（2）杠桿平衡的條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂，即：F1l1=F2l2

3、杠桿的應(yīng)用

（1）省力杠桿：動力臂大于阻力臂的杠桿，省力但費距離。

（2）費力杠桿：動力臂小于阻力臂的杠桿，費力但省距離。

（3）等臂杠桿：動力臂等于阻力臂的杠桿，既不省力也不費力。

八、其他簡單機械

1、定滑輪

（1）實質(zhì)：是一個等臂杠桿。支點是轉(zhuǎn)動軸，動力臂和阻力臂都等于滑輪的半徑。

（2）特點：不能省力，但可以改變動力的方向。

2、動滑輪

（1）實質(zhì)：是一個動力臂是阻力臂二倍的省力杠桿。支點是上端固定的那段繩子與動滑輪相切的點，動力臂是滑輪的直徑，阻力臂是滑輪的半徑。

（2）特點：能省一半的力，但不能改變動力的方向，且多費一倍的距離。

3、滑輪組

（1）連接：兩種方式，繩子可以先從定滑輪繞起，也可以先從動滑輪繞起。

（2）作用：既可以省力又可以改變動力的方向，但是費距離。

（3）省力情況：由實際連接在動滑輪上的繩子段數(shù)決定。繩子段數(shù)：“動奇定偶”。拉力            ，繩子自由端移動的距離s=nh，其中n是繩子的段數(shù)，h是物體移動的高度。

4、輪軸和斜面

（1）輪軸：實質(zhì)是可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)的杠桿，是一種省力機械。輪和軸的中心是支點，作用在軸上的力是阻力F2，作用在輪上的力是動力F1，軸半徑r，輪半徑R，則有F1R=F2r，因為R>r，所以F12。

（2）斜面：是一種省力機械。斜面的坡度越小，省力越多。