初中物理 运动和力.docx
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初中物理运动和力
第十二章运动和力
内容提要
运动的描述
1.机械运动：
物理学中把物体位置的变化叫做机械运动，简称为运动。
机械运动是宇宙中最普遍的运动。
2.参照物
（1）研究机械运动，判断一个物体是运动的还是静止的，要看是以哪个物体作为标准。
这个被选作标准的物体叫做参照物。
（2）判断一个物体是运动的还是静止的，要看这个物体与参照物的位置关系。
当一个物体相对于参照物位置发生了改变，我们就说这个物体是运动的，如果位置没有改变，我们就说这个物体是静止的。
（3）参照物的选择是任意的，选择不同的参照物来观察同一物体的运动，其结果可能不相同。
例如：
坐在行使的火车上的乘客，选择地面作为参照物时，他是运动的，若选择他坐的座椅为参照物，他则是静止的。
对于参照物的选择，应该遵循有利于研究问题的简化这一原则。
一般在研究地面上运动的物体时，常选择地面或者相对地面静止的物体（如房屋、树木等）作为参照物。
3.运动和静止的相对性：
宇宙中的一切物体都在运动，也就是说，运动是绝对的。
而一个物体是运动还是静止则是相对于参照物而言的，这就是运动的相对性。
4.判断一个物体是运动的还是静止的，一般按以下三个步骤进行：
（1）选择恰当的参照物。
（2）看被研究物体相对于参照物的位置是否改变。
（3）若被研究物体相对于参照物的位置发生了改变，我们就说这个物体是运动的。
若位置没有改变，我们就说这个物体是静止的。
运动的快慢
1.知道比较快慢的两种方法
（1）通过相同的距离比较时间的大小。
（2）相同时间内比较通过路程的多少。
2.速度
（1）物理意义：
速度是描述物体运动快慢的物理量。
（2）定义：
速度是指运动物体在单位时间内通过的路程。
（3）速度计算公式：
v=s/t。
注意公式中各个物理物理量的含义及单位以及路程和时间的计算。
（4）速度的单位①国际单位：
米/秒，读做米每秒，符号为m/s或m·s-l。
②常用单位：
千米/小时，读做千米每小时，符号为km/h。
③单位的换算关系：
1m/s=3.6km/h。
（5）匀速直线运动和变速直线运动
①物体沿着直线快慢不变的运动叫做匀速直线运动。
对于匀速直线运动，虽然速度等于路程与时间的比值，但速度的大小却与路程和时间无关，因为物体的速度是恒定不变的，无论通过多远的路程，也不管运动多长时间。
②运动方向不变、速度大小变化的直线运动叫做变速直线运动。
对于变速直线运动可以用平均速度来粗略的地描述物体在某段路程或某段时间的运动快慢。
③平均速度的计算公式：
v=s/t，式中，t为总时间，s为路程。
④正确理解平均速度：
A.平均速度只是粗略地描述变速运动的平均的快慢程度，它实际是把复杂的变速运动当作简单的匀速运动来处理，把复杂的问题简单化。
B.由于变速直线运动的物体的速度在不断变化，因此在不同的时间、不同的路程，物体的平均速度不同。
所以，谈到平均速度，必须指明是哪一段路程，或哪一段时间的平均速度，否则，平均速度便失去意义。
长度时间的及其测量
1.长度的测量
（1）长度的单位：
在国际单位制中，长度的单位是“米（m）”。
常用的还有“千米（km）”、“分米（dm）”、“厘米（cm）”、“毫米（mm）”、“微米（µm）”、“纳米（nm）”等。
它们之间的关系为：
1km=103m；1m=10dm；1dm=10cm；1cm=10mm；1mm=103µm；1µm=103nm。
（2）长度的测量工具：
刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、卷尺等。
（3）正确使用刻度尺：
为了便于记亿，这里将刻度尺的使用总结为六个字：
认、放、看、读、记、算。
①“认”清刻度尺的零刻度线、量程和分度值。
②“放”尺要沿着所测直线、刻度部分贴近被测长度放置。
③“看”读数看尺视线要与尺面要垂直。
④“读”估读出分度值的下一位。
⑤“记”正确记录测量结果。
⑥“算”多次测量取平均值。
（4）长度的估测：
受条件的限制，有时需要对长度进行估测，此时可以借助身边的物品进行估测，比如指头的宽度大约为1cm，拳头的宽度大约为10cm等。
2.时间的测量
（1）时间的单位：
在国际单位制中，时问的单位是“秒（s）”。
其他的单位还有“时（h）、”“分（min）”、“毫秒（ms）”、“微秒（µs）”等。
它们之间的关系为：
1h=60min；1min=60s；1s=103ms；1ms=103µs。
（2）时间的测量工具：
秒表、停表、时钟等。
（3）时间的估测：
可以借助脉搏的跳动次数等对时间进行估测。
3.误差
（1）测量值与真实值之间的差异叫做误差。
在测量中误差总是存在的。
误差不是错误，误差不可避免，只能想办法尽可能减小误差，但不可能消除误差。
（2）减小误差的方法：
多次测量取平均值。
力
1.力的作用效果：
（1）力可以改变物体的运动状态。
（2）力可以使物体发生形变。
注：
物体运动状态的改变指物体的运动方向或速度大小的改变或二者同时改变，或者物体由静止到运动或由运动到静止。
形变是指形状发生改变。
2.力的概念
（1）力是物体对物体的作用，力不能脱离物体而存在。
一切物体都受力的作用。
（2）有的力必须是物体之间相互接触才能产生，比如物体间的推、拉、提、压等力，但有的力物体不接触也能产生，比如重力、磁极间、电荷间的相互作用力等。
（3）力的单位：
牛顿，简称：
牛，符号是N。
（4）力的三要素：
力的大小、方向、作用点叫做力的三要素。
力的三要素都会影响力的作用效果。
3.力的示意图
（1）用力的示意图可以把力的三要素表示出来。
（2）作力的示意图的要领：
①确定受力物体、力的作用点和力的方向；②从力的作用点沿力的方向画力的作用线，用箭头表示力的方向；③力的作用点可用线段的起点，也可用线段的终点来表示；④表示力的方向的箭头，必须画在线段的末端。
4.力的作用是相互的：
物体间力的作用是相互的，比如甲、乙两个物体间产生了力的作用，那么甲对乙施加一个力的同时，乙也对甲施加了一个力。
由此我们认识到：
①力总是成对出现的；②相互作用的两个物体互为施力物体和受力物体。
牛顿第一定律
1.牛顿第一定律
（1）内容：
一切物体在没有受到外力作用时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。
这就是牛顿第一定律。
（2）牛顿第一定律不可能简单从实验中得出，它是通过实验为基础、通过分析和科学推理得到的。
（3）力是改变物体运动状态的原因，而不是维持运动的原因。
（4）探究牛顿第一定律中，每次都要让小车从斜面上同一高度滑下，其目的是使小车滑至水平面上的初速度相等。
（5）牛顿第一定律的意义：
①揭示运动和力的关系。
②证实了力的作用效果：
力是改变物体运动状态的原因。
③认识到惯性也是物体的一种特性。
2.惯性
（1）惯性：
一切物体保持原有运动状态不变的性质叫做惯性。
（2）对“惯性”的理解需注意的地方：
①“一切物体”包括受力或不受力、运动或静止的所有固体、液体气体。
②惯性是物体本身所固有的一种属性，不是一种力，所以说“物体受到惯性”或“物体受到惯性力”等，都是错误的。
③要把“牛顿第一定律”和物体的“惯性”区别开来，前者揭示了物体不受外力时遵循的运动规律，后者表明的是物体的属性。
④惯性有有利的一面，也有有害的一面，我们有时要利用惯性，有时要防止惯性带来的危害，但并不是“产生”惯性或“消灭”惯性。
⑤同一个物体不论是静止还是运动、运动快还是运动慢，不论受力还是不受力，都具有惯性，而且惯性大小是不变的。
惯性只与物体的质量有关，质量大的物体惯性大，而与物体的运动状态无关。
（3）在解释一些常见的惯性现象时，可以按以下来分析作答：
①确定研究对象。
②弄清研究对象原来处于什么样的运动状态。
③发生了什么样的情况变化。
④由于惯性研究对象保持原来的运动状态于是出现了什么现象。
二力平衡
1.力的平衡
（1）平衡状态：
物体受到两个力（或多个力）作用时，如果能保持静止或匀速直线运动状态，我们就说物体处于平衡状态。
（2）平衡力：
使物体处于平衡状态的两个力（或多个力）叫做平衡力。
（3）二力平衡的条件：
作用在同一物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，并且作用在同一直线上，这两个力就彼此平衡。
二力平衡的条件可以简单记为：
等大、反向、共线、同体。
物体受到两个力的作用时，如果保持静止状态或匀速直线运动状态，则这两个力平衡。
2.一对平衡力和一对相互作用力的比较
3.二力平衡的应用
（1）己知一个力的大小和方向，可确定另一个力的大小和方向。
（2）根据物体的受力情况，判断物体是否处于平衡状态或寻求物体平衡的方法、措施。
4.力和运动的关系
（1）不受力或受平衡力物体保持静止或做匀速直线运动
（2）受非平衡力运动状态改变
典型例题
例1．小明乘船去广州，睡至半夜醒来，他能判断自己乘的船是停着还是航行着的参照物是（）
A．他乘的船B．河上的其他船只
C．河水D．航标灯塔
解析：
船的停和航行是指相对于岸而言的．在海面上看不到岸，那么只能选取与岸的相对位置没有变化的物体作为参照物．故正确答案为D．
答案：
D
例2．一个美丽的氢气球吊着重物在空中缓缓上升，如图12-97所示，在上升过程中，若以气球为参照物，重物是的（填“静止”或“运动”）．
解析：
气球在上升的过程中，重物与气球的相对位置保持不变，处于相对静止状态．
答案：
静止
例3．在一列以18m／s的速度匀速行驶的火车上，某乘客以2m／s的速度在车厢内行走（车厢长20m），下列说法正确的是（）
A．乘客用ls的时间从车厢头走到车厢尾
B．乘客用11s的时间从车厢头走到车厢尾
C．乘客用10s的时间从车厢尾走到车厢头
D．乘客用1.25s的时间从车厢尾走到车厢头
解析：
研究地面上运动的物体我们首先想到的参照物是地面．本题如果以地面为参照物，火车和乘客都在运动，问题很复杂，如果我们选取匀速行驶的火车为参照物，问题就会简单许多，只剩下一个相对于参照物运动的物体——乘客，无论乘客从车头走到车尾，还是从车尾走到车头，相对车厢走的路程都为车厢长20m，相对于车的速度为2m／s，由v=
=10s，则乘客无论从车头走到车尾还是从车尾走到车头所需时间均相等．故正确答案为C．
答案：
C
例4．一列火车以20m／s的速度完全通过一个长1．54km的隧道需要1min30s，则这列火车的全长为多少米?
解析：
完全通过隧道的时间是指从火车车头进入隧道开始计时，到火车车尾穿出隧道计时结束，因此火车在这段时间内通过的路程不仅是隧道长，还要加上火车全长．
解：
设火车全长为l车，则火车通过的路程s=l车+l隧，火车速度v＝20m／s，火车通过这段路程所用时间t＝1min30s＝90s，由v＝
得s＝vt＝20m／s×90s＝1800m，则l车＝s-l隧＝1800m-1540m＝260m，所以火车全长为260m．
答案：
260m
例5．李明的家距学校600m远，某天他上学时，以1m／s的速度走完了前一半路程，为了不迟到，他改成以1．5m／s的速度走完了后一半路程，他上学时走路的平均速度是多少?
解析：
前一半路程所用时间t1＝
后一半路程所用时间t2＝
全程所用的时间t＝t1+t2=300s+200s＝500s，
全程的平均速度v＝
=
=1.2m/s
答案：
1.2m/s
例6．下列各物体的长度接近26cm的是（）
A．教室黑板长B．双人课桌长
C．物理课本长D．铅笔芯直径
解析：
对上述熟悉的物体进行估测：
教室黑板长3m多，双人课桌长1.5m左右，物理课本长26cm左右，铅笔芯直径2mm左右，由此可以看出A，B，D答案中的物体长与26cm相差较远．故正确答案为C．
答案：
C
例7.在下列几种现象中，不需要对物体施加力的是（）
A．物体从静止变运动B．物体从运动变静止
C．物体做圆周运动D．物体在光滑的水平面上做匀速直线运动
解析：
本题侧重于考查对“力可以改变物体运动状态”的理解．因为物体运动状态的改变包括三种情况：
只是速度大小在变化（而运动方向不变）；只是运动方向在变化（而速度的大小不变）；速度的大小和运动方向都在变化．圆周运动时，运动方向在时刻改变，物体从静止变运动和从运动变静止都是速度大小在变化，那么A，B，C三种情况物体必定受到力的作用．故正确答案为D．
答案：
D
例8.我国公安部规定：
小汽车驾驶员和前排的乘客都应在胸前系上安全带，这主要是为了减轻下列哪种情况出现时可能对人身造成的伤害（）
A．倒车B．车速太慢
C．突然启动D．紧急刹车
解析：
无论车速太快、大慢还是倒车时，人总和车的速度相同，不会造成危害，而车突然启动时，人由于惯性会向后仰，有靠背支撑，不会有危险，只有紧急刹车时，人由于惯性保持原来运动状态继续向前运动，驾驶员和前排的乘客容易撞到车前面的方向盘或车窗而造成伤害，系上安全带，能起到缓冲作用，可减轻对人的伤害．故正确答案为D．
答案：
D
例9.欲测量一只圆形空碗的碗口边缘的周长，你能设计几种测量方案?
解析测量碗口边缘的周长，可以用替代法中的化曲为直法和滚轮法，也可以利用工具平移法，先测出直径再计算出周长．
答案：
滚轮法：
在白纸上画一条直线，在碗的边缘某点作一记号，从这一点起沿直线的一端滚动一周，记下滚到的位置，用刻度尺测量直线上起点到滚到的终点位置的长度即是碗口边缘的长度．
化曲为直法：
取一条弹性不大的细软棉线绕过碗口一周，用刻度尺测出这段棉线长度即是碗口边缘的长度．
利用工具平移法：
把碗口倒扣在桌面上，采用如图12-101所示的方法测出碗口的直径，再利用公式C＝πd计算出碗口的周长．
例10.烧锅炉的工人师傅在用铲子添煤时，总是把带着煤的铲子送到炉膛口，铲子停下来，煤却能沿着原来的方向进入炉膛，这是为什么?
解析：
利用惯性及力的知识解释有关的物理现象．
答案：
用铲子送煤时，原来煤和铲子一起运动，当铲子受力停在炉前时，铲子上的煤由于具有惯性，仍然保持原来的运动状态，就顺着铲子和煤原来的运动方向继续运动而进入炉内．
例11.（实验探究题）如图12-103所示是伽利略著名的斜面理想实验，实验设想的步骤有：
①减小第二个斜面的倾角，小球在该斜面上仍然要达到原来的高度．
②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面．
③继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球将沿水平面做持续的匀速运动．
④如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度．
（1）请将上述步骤按照正确的顺序排列（只填写序号）．
（2）在上述设想步骤中，有的属于可靠事实，有的则是理想化的推论．下面关于这
些事实和推论的分类正确的是（）
A．①是事实，②③④是推论
B．②是事实，①③④是推论
C．③是事实，①②④是推论
D．④是事实，①②③是推论
解析：
伽利略的这个斜面理想实验是让小球由静止从一个斜面滚下，小球会滚上另一个斜面，而且如果没有摩擦，小球会上升到释放时的同等高度，逐渐减小第二个斜面的倾角，但小球每次都能达到原来的高度，若斜面变成水平面，小球将永远运动下去，所以正确的排列顺序为：
②④①③．在这些步骤中，②是事实，①③④是推论．
答案：
（1）②④①③
（2）B
例12.一艘轮船从甲地顺水到达乙地后，再逆水返回甲地，所需时间为t1，若轮船动力不变，则它在静水中同样往返一次所需时间为t2，则t2与tl的关系是（）
A．t1＞t2B.t1=t2C．t1＜t2D．不能确定\
解析若水流速度v0＞船在静水中的航速v，则船无法逆水行驶，t1变得无限长，即t1＞t2．故正确答案为A.
答案:
A
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