第一章運動和力我們生活在一個運動的世界中，白云在空中飄蕩，鳥兒在藍天白云間翱翔，小魚兒在流淌的河水中歡快的暢游，汽車在高速公路上奔馳……可是，大家還不知道為什么能這樣。我們學習了本章知識，就可以解答生活中類似的現象。第一節運動的描述InsertLOGO2025/4/159:22自然科學基礎知識

新課引入：毛主席1958年7月1日創作的七律詩《送瘟神》中著名詩句“坐地日行八千里，巡天按遙看一千河”。這句詩中描述的人到底是運動的還是靜止的呢？

我們根據什么說這些物體是運動的?3飛奔的獵豹穿梭宇宙的彗星緩慢爬行的蝸牛它們的共同特點：位置隨時間不斷地變化。一、機械運動：物理學里把物體的位置隨時間的變化叫機械運動。珠穆朗瑪峰由于地殼運動高度在變化1.8cm/年

日本茨城縣鹿島町與中國上海市的距離由于板塊運動縮短2.9cm/年奔騰的江水天體的運動除了機械運動，還有分子、原子的運動、電磁運動、生命的運動……宇宙中的萬物都在以各種不同的形式運動著。機械運動是所有運動中最簡單、最基本的運動形式，是學習其他各種運動的基礎。[思考]怎樣判斷物體是運動還是靜止的?

實例一：坐在行駛的汽車中，感覺路邊的樹木高速后退，感覺車內的物體是靜止的。路邊的人覺得樹不動，車運動得很快。

實例二：高速路上超車時感覺對方車輛慢慢后退。錯車時卻感覺對方車輛速度很快的沖過來。為什么對物體的判斷上會出現這樣的不同呢？標準不同二、參考系1.定義：在描述一個物體的運動時，選來作為參考的假定為不動的物體叫做參考系。2.注意：①描述物體是否運動是看相對于參考系的位置是否改變，事先假定參考系不動；②選取不同的參考系來觀察同一物體的運動，結果往往不同；③參考系的選取可以是任意的，實際解決問題應以觀測方便和使物體的運動盡可能簡單為原則；④通常選取地面為參考系；⑤比較兩個物體的運動，應選同一參考系。

實例分析：

勻速飛行的飛機上，駕駛員看跳傘員是直線下落還是曲線下落?地面上的人觀測跳傘員，和駕駛員看到的是一樣的嗎？選擇不同的參考系來觀察同一物體的運動，結果不一樣。三、物體和質點物體總有一定的大小和形狀，物體運動時，物體上每一點的運動情況是不完全相同的，由此可見，要描述物體的運動是很麻煩的。但是，有時物體的大小和形狀對研究問題的結果并沒有多大的影響，比如：研究一輛汽車從郴州開往長沙的運動時間。這時，完全可以用一個點的運動來代替物體的運動，這個點叫質點。1.質點定義：沒有形狀和大小，用來代替物體的有質量的點。顯然，質點在我們現實生活中是不存在的（是人們想象的）。2.物體可以看作質點的條件：物體的形狀、大小、體積對所研究的問題沒有影響或影響可以忽略不計。3.注意：①質點是一種科學抽象的理想模型；②一個物體能否看成質點，要具體情況具體分析。例如：一列火車從北京開往上海，在計算運行時間時，可以忽略列車的長短，可把它視為質點；但是同樣這列火車，要計算它通過黃河大橋所需的時間時，必須考慮列車的長度，不可把它視為質點；③物體本身大小不是能否看成質點的標準。例如：研究電子繞原子核的運動時，就不能把原子看作質點；研究地球繞太陽公轉時，可把整個地球看作質點。4.物體能看成質點的兩種情形：①物體各部分運動的情況相同，即物體做平動；②物體有轉動，但因轉動引起的各部分的差異，對我們研究的問題不起主要作用。如研究地球公轉是就可以把地球看成質點。不能認為某個物體在任何情況下都能當質點，而另一物體不論什么情況都不能當質點。四、時間間隔和時刻時間間隔和時刻既有聯系又有區別。在表示時間的數軸上，時刻對應的是一個點，時間間隔對應的是兩個點間的間隔，即一線段。由于受習慣用法的影響，我們平時說的“時間”，有時指的是時刻，有時指的是時間間隔，具體應用時需根據上下文認清它的含義。例如：上午第一節課下課時間是8時45分，第二節課上課時間是8時55分，中間是10分鐘課間休息時間。這三句話中前兩個“時間”都是指時刻，第三個“時間”是指時間間隔。兩節課開始和結束的時刻及兩節課和課間休息所持續的時間間隔

五、路程和位移1.路程：物體（質點）運動軌跡的長度。2.位移：物體運動中由初始位置指向末位置的有向線段。位移通常用s表示，在國際單位制中，位移的單位是米，符號是m。常用的單位還有千米（km）、厘米（cm）等。3.路程與位移區別：路程是質點運動軌跡的長度，只有大小，沒有方向；位移是有向線段，既有大小又有方向。六、矢量和標量1.矢量：既有大小又有方向的物理量，如位移。2.標量：只有大小，沒有方向的物理量，如路程，時間等。3.兩個標量相加遵從算術加法法則，矢量相加遵從幾何法則。練習完成P20思考與練習1-5題第二節勻變速直線運動永恒的運動一、勻速直線運動1.勻速直線運動：物體在一條直線上運動，如果在相等的時間里通過的位移相等，這種運動就叫勻速直線運動。（1）勻速直線運動的軌跡是直線。（2）“勻速”是任何相等的時間內的位移都相等。2.勻速直線運動的速度:做勻速直線運動的物體的速度等于它發生的任意一段位移與發生這段位移所用時間的比值，一般用符號v表示。依據生活常識，我們知道兔子比烏龜跑得快。但是在“龜兔賽跑”的故事中兔子卻輸了，也就是兔子比烏龜運動慢．到底它們誰運動得快？要說清楚運動的快慢，必須研究對運動快慢的描述．v＝

單位：米每秒(m/s)、千米每時(km/h)、厘米每秒(cm/s)等速度是用來表示物體運動快慢的物理量。速度既有大小又有方向，是矢量。速度的方向就是物體運動的方向。二、變速直線運動

1.變速直線運動:物體在一條直線上運動，如果在相等的時間內，位移不相等，這種運動就叫做變速直線運動。2.平均速度：在變速直線運動中，運動物體的位移和所用時間的比值，叫做這段時間(或這段位移)的平均速。矢量

用平均速度表示做勻變速直線的物體在某一段時間內的平均快慢程度，只能粗略地描述物體的運動。要精確地描述變速直線運動，就要知道物體經過某一位置（或某一時刻）時運動的快慢程度。

3．瞬時速度:

運動物體在經過某一時刻（或某一位置）速度，叫做物體在此時刻（或此位置）的瞬時速度。瞬時速度是矢量，其方向與物體經過某一位置時的運動方向相同。瞬時速度的大小教瞬時速率。4.舉例辨析平均速度與瞬時速度速度顯示器顯示的是：平均速度速率瞬時速度常見物體的運動速度：自行車約5人步行約1.3蝸牛爬行約4×10－3大陸板塊漂移約10－9了解三、勻變速直線運動1.什么是勻變速直線運動在變速直線運動中，如果在相等的時間內速度的改變相等，這種運動就叫勻變速直線運動.

舉例說明什么是勻加速直線運動和勻減速直線運動。2.加速度

①定義：加速度等于速度的改變跟發生這一改變所用時間的比值，即：③單位：在國際單位制中，加速度的單位是米每二次方秒，符號是m/s2.

②物理意義：加速度是表示速度變化快慢的物理量。

④加速度不但有大小，而且有方向，是矢量，加速度的方向與速度改變量Δv的方向相同.⑤當速度改變量Δv＞0，a與v0的方向相同，a為正，物體做勻加速直線運動；當速度改變量△v＜0，a與v0的方向相反，a為負，物體做勻減速直線運動。3.速度公式和位移公式勻變速直線運動的加速度是恒定的，即a為常量又Vt=v0+at這就是勻變速直線運動的速度公式。教材P8例1解析2位移和時間的關系：1.公式的推導：運動過程：S=Vt①V=(V0+Vt)/t②注意：②式只適用于勻變速直線運動（？）由①②式可得S=(V0+Vt)t/2又Vt=V0+a

t

這就是勻變速直線運動的位移公式得:

s=v0t+at2

12.公式的理解和運用：①勻變速直線運動的位移公式反映了做勻變速直線運動的物體的位移隨時間變化的關系；②從公式可以看出，物體的位移不隨時間均勻變化。教材P8例2解析

課本P21思考與練習第7、9題作業第三節有關力的知識物體作用物體運動員大象漁翁推土機舉起壓拉起推杠鈴泥土魚網蹺蹺板分析與論證：1.力是物體對物體的作用。受力物體施力物體一、力1)一個物體受到了力,一定有別的物體對它施力.施力物體與受力物體總是同時存在的。2)產生力的條件:至少要有兩個物體；

物體間要有相互作用。①對物體施加力時，會使物體發生形變；②對物體施加力時，會使物體的運動狀態發生改變。一個物體對另一個物體施加了力，會產生什么效果呢？形變包括形狀和體積的改變,形變可以是很明顯的也可以是非常微小的。運動狀態改變

(a)速度大小發生改變；

(b)運動方向發生改變；(c)速度大小和運動方向同時發生改變。（1）力有大小，力的大小可以用彈簧測力計來測量，力的單位：牛頓，符號：N。（2）力不僅有大小，還有方向，所以力是矢量。可以根據力的作用效果去判斷力的方向。舉例：2.力是矢量。在排球運動中，二傳手用力向上托球，球就向上運動．力的作用效果跟力的方向有關．主攻手用力向下扣球，球就改變運動方向，急速下落．3.力的圖示：用一根帶箭頭的線段，把力的三要素表示出來；線段的長短表示力的大?。患^表示力的方向，線段的起點或終點表示力的作用點。例：用40N的拉力沿水平方向向右拉動箱子前進F=40N10N1.重力：由于地球的吸引而使物體受到的力叫重力。重力的大小：G=mg，g＝9.8N/kg。重力的方向：總是豎直向下。物體的重心：重力的作用點。（1）對于質地均勻、外形規則的物體，其重心位于它的幾何中心上；學生舉例（2）質量分布不均勻的物體，重心位置除跟形狀有關外，還跟物體的質量分布有關。學生舉例二、常見的幾種力2.彈力形變：舉例彈性形變：舉例彈力：發生形變的物體，由于要恢復原狀，對與它

接觸的物體會產生力的作用，這種力叫做彈力。彈力的大?。篎=-kx，k:彈簧的勁度系數（單位：N/m），x：彈簧的伸長（或縮短）量。彈力的方向：總是與物體形變的方向相反，而指向受力物體，且與接觸面垂直。幾種常見的彈力：壓力、支持力、拉力。

人能在地上行走而不是一步一滑，是因為人與地面存在摩擦；行駛的自行車要停下來，需要剎車，也是因為閘皮與輪圈之間有摩擦；琴弓在琴弦上拉動，奏出美妙的音樂，也是因為摩擦……3.摩擦力

——當相互接觸且相互擠壓的物體之間有相對運動或相對運動趨勢時，接觸面間產生的阻礙相對運動或相對運動趨勢的力，稱為摩擦力。摩擦力的分類：在自然界中，摩擦力無處不在。滾動摩擦力例如，用一個較小的力推箱子，箱子沒有被推動。根據物體平衡條件可知，此時一定有一個力與推力大小相等，方向相反，從而抵消了推力的作用。這個力就是地面對箱子的靜摩擦力，常用Ff

來表示。靜摩擦力有一個最大限度，這個限度叫做最大靜摩擦力。當推力大于最大靜摩擦力時，箱子就不能再保持靜止，而要滑動了。(1)靜摩擦力當一個物體在另一物體表面滑動時，總會受到另一物體對它產生的阻礙它運動的力，這種力叫做滑動摩擦力。滑動摩擦力的方向總是沿著接觸面，并且跟物體的相對運動方向相反，如下圖所示。(2)滑動摩擦力實驗表明：滑動摩擦力Ff的大小跟外力無關，只跟接觸面間的正壓力的大小成正比，可用下式來表示：Ff=μFN上式中的μ

是比例常數，稱為動摩擦因數。它的數值與接觸面的材料及粗糙程度等因素有關。還有一種摩擦力叫做滾動摩擦力。滾動摩擦力是一個物體在另一個物體表面上滾動時產生的摩擦力。當壓力相同時，滾動摩擦力比滑動摩擦力小很多。如右圖所示的是生產中常見的滾動軸承。課堂練習

1.畫出下圖中所示的幾個力的圖示：（1）馬對車的拉力1000N；（2）鐵錘對釘子的打擊力300N；（3）電線對電燈的拉力8N。答：受力圖如下所示：

課本P21思考與練習第10題作業第四節力的合成與分解一、力的合成二、力的分解一、力的合成在物理學中，如果有一個力的作用效果與幾個力的作用效果相同，我們就把這一個力叫做那幾個力的合力，那幾個力都叫做分力。合力與分力是一種等效替代關系。生活情境：一桶水，需要兩個小孩才能提得動，而大人，一個人就可以把它提起來。此時我們可以說，兩個小孩的力的作用效果與一個大人的力的作用效果相同。1.合力與分力F1=4N0F2=3NF=F1+F2=7Na.同向相加大小F=F1+F2，方向與兩力方向相同(1)同一直線上兩個力的合成2.力的合成求幾個力的合力的過程，叫做力的合成。b.反向相減0F1=4NF2=3NF=F1-F2=1N1.同一直線上兩個力的合成大小F=|F1-F2|，方向與較大力的方向相同。實驗研究：（1）器材：橡皮條、細繩套、鉤碼、滑輪（2）步驟：①用兩個力F1、F2將橡皮條GE沿直線EC拉長到O點，橡皮條伸長了EO這樣的長度，記下O點的位置和F1、F2的大小和方向。（圖甲）②撤去F1、F2，用一個力F拉橡皮條使它沿同一直線伸長同樣的長度EO，記下F的大小和方向（圖乙）。③選定標度，分別作出F1、F2、F的圖示（圖丙）探究求互成角度力的合力的方法

2.互成角度的兩個力的合成力F對橡皮條作用與F1、F2對橡皮條作用的效果相同，所以F等于F1、F2的合力。效果相同F2F合·F1O求互成角度的兩個力的合力時，可分別用表示這兩個力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個鄰邊之間的對角線就代表合力的大小和方向，這叫做力的平行四邊形定則。結論：二、力的分解求一個已知力的分力的過程，叫做力的分解。力的分解是力的合成的逆運算，仍然遵循力的平行四邊形定則。F如果沒有其它限制，對于同一條對角線，可以作出無數個不同的平行四邊形。理論上，同一個力可以分解成無數對大小、方向不同的力。一個已知力究竟應該怎樣分解？要按力的實際作用效果去確定兩個分力的方向FFF1F2例如，一個人斜拉著木塊勻速前進，如左圖所示。斜向的拉力對木塊有兩個作用，一個使木塊向前進，另一個將木塊向上提，減小了對地面的壓力。拉力在這兩個方向上產生的作用力如右圖所示。若已知合力F及其與水平方向的夾角

，則兩個分力的大小分別為：課堂練習教材P21（14）、（15）題第五節牛頓運動定律(一）

一、牛頓第一定律長期以來，在研究物體運動的原因時，人們憑直覺認為：要使一個物體運動，必須推或拉它。當不再推或拉時，運動的物體便會停下。在公元前4世紀，古希臘的哲學家亞里士多德由此得出結論：必須有力作用在物體上，物體才能運動；沒有力的作用，物體就保持靜止。直到16世紀末，意大利物理學家伽利略對亞里士多德的論斷提出了質疑。他注意到，當一個球沿斜面向下滾動時，它的速度增大，而向上滾動時，它的速度減小。他由此猜想：當球沿水平面滾動時，它的速度應該不增不減。實際上，伽利略通過研究發現，當球在水平面上滾動時，球的速度越來越慢，最后停下來。他認為，這是由于受摩擦阻力的緣故，因為他還觀察到，水平表面越光滑，球便會滾得越遠。于是，他推斷：若沒有摩擦阻力，球將永遠滾下去。英國物理學家牛頓在總結伽利略等人的研究成果基礎上，并根據自己的研究，得出下述結論：

一切物體總保持靜止或勻速直線運動狀態，直到有外力迫使它改變這種狀態為止。----牛頓第一定律牛頓（1642-1727)牛頓第一定律表明，物體具有保持勻速直線運動狀態或靜止狀態的性質，我們把這種性質叫慣性。因而，牛頓第一定律又叫慣性定律。1.普遍性：慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性。慣性的理解:2.無關性：慣性與運動狀態無關,與是否受力無關，與物體所處位置無關。生活中的慣性實例:

在公共汽車中的乘客，當汽車突然開動或突然停止時乘客會怎么樣？牛頓第一定律告訴我們，物體如果不受外力，它將保持原來的運動狀態。由此可知，如果物體受到外力作用，物體的運動狀態必將改變。二、牛頓第二定律生活實例：汽車出站時，在牽引力作用下，速度不斷增大；汽車進站時，由于受阻力作用，速度不斷減小，最后停止下來；投出的鉛球、射出的炮彈，由于受到重力的作用，速度的大小和方向都不斷發生改變，做曲線運動?？梢?，物體運動狀態的改變，是由于受到了力的作用，力是物體運動狀態改變的原因。物體運動狀態發生改變時，物體具有加速度，所以，力是使物體產生加速度的原因。質量不同的物體，運動狀態改變的難易程度不同，或者說它們的慣性大小不同。質量大的物體獲得的加速度小，它的運動狀態難改變，即慣性大；質量小的物體獲得的加速度大，它的運動狀態容易改變，即慣性小。因此，質量是物體慣性的大小的量度。應用實例：殲擊機戰斗前拋掉副油箱；體操運動員都比較瘦??；摔跤運動員和日本相撲運動員都是肥嘟嘟的，渾身是肉。通過上述知識可知，物體的加速度與它所受的力和本身的質量有關。研究表明：物體的加速度跟所受的外力成正比，跟物體的質量成反比，加速度的方向跟外力的方向相同。這就是牛頓第二定律。

用數學公式表示為F合是物體(研究對象)所受的合外力，a為研究對象在合力F合作用下產生的加速度；a與F合的方向一致。例題1：一個靜止在水平面上的物體，質量是2kg，在水平方向受到5.0N的拉力，物體跟水平面的滑動摩擦力是2.0N,求物體在4.0秒末的速度.分析:物體的運動情況：由靜止在恒力作用下做勻加速直線運動。受力情況：F=5.0N，f=2.0N，G=N；初始條件：v0=0；研究對象：m=2.0kg。求解4秒末的速度vt。解：研究對象為物體，其受力情況如圖所示：

根據牛頓第二定律列方程：

水平方向F-f=ma

豎直方向N-G=0

代入數值解得a=1.5m/s2

Vt=at=1.4×4.0m/s=6.0m/s

[例題2]吊車要在10s內將地面上的貨物吊到10m高處，貨物的質量是2.0×103kg，假設貨物被勻加速吊起，問吊車纜繩對貨物的拉力是多少？分析

以貨物為研究對象。貨物勻加速向上運動，可判斷貨物受到的合力向上。由貨物的運動狀態和勻變速直線運動的規律，我們可以求出它的加速度。再對貨物進行受力分析，如右圖所示，貨物受到兩個力的作用：豎直向上的拉力F和豎直向下的重力G，應用牛頓第二定律即可解出拉力的大小。

解

由勻變速直線運動的位移公式及

，得由貨物的受力分析，可知F合＝F－G=maF＝G+ma=mg+ma=(2.0×103×9.8+2.0×103×0.20)N=2.0×104N牛頓第二定律的應用很廣泛:當我們要求物體能夠迅速改變物體的運動狀態時，應該盡可能減小物體的質量或增大對物體的作用力。相反，當我們要求物體的運動狀態不易改變時，就應該盡可能增大物體的質量。作業P21第19題第六節牛頓運動定律(二）一、作用力與反作用力我們學過，力是物體間的相互作用。兩個物體之間的作用總是相互的，一個物體對另一個物體有力的作用，后一個物體一定同時對前一個物體也有力的作用。物體間相互作用的這一對力，通常叫做作用力和反作用力。我們把其中的一個力叫做作用力，另一個力就叫做反作用力。例舉生活實例：劃船、踢足球、馬拉車等。演示實驗相互作用的兩個力之間有什么關系呢大量實驗證明：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。這就是牛頓第三定律。用公式可表示為：

F=－F＇

二、牛頓第三定律上式中，F、F＇分別表示作用力和反作用力，負號表示它們的方向相反。人走路時，腳總是不斷地向后蹬地，地面受到了向后的摩擦力，同