内容正文:
第八章 运动和力(解析版)
一、知识网络
二、知识点概览
★知识点一:阻力对物体运动的影响
1.两种观点
(1)亚里士多德的观点:如果要使一个物体持续运动,就必须对它施加力的作用;如果这个力被撤掉,物体就会停止运动。即物体的运动需要力来维持;
(2)伽利略的观点:物体的运动并不需要力来维持,运动的物体之所以会停下来,是因为受到了阻力。即力是改变物体运动状态的原因。
2.实验:阻力对物体运动的影响
(1)设计并进行实验
让同一辆小车从同一斜面的同一高度由静止滑下,使其分别在铺有粗糙程度不同的毛巾、棉布、木板的水平面上运动,观察小车在不同水平面上运动的距离。
(2)实验现象及分析
现象:小车在不同水平面上的运动距离不同,随着水平面越来越光滑,小车运动的距离也越来越远。
分析:小车在不同水平面上受到的阻力大小不同。水平面越光滑,小车受到的阻力越小,其速度减小得越慢,运动距离越远。
(3)实验结论
阻力改变了小车的运动状态。阻力越小,运动状态改变越慢,小车运动的距离越远。
(4)实验推理
对以上实验进一步推理,如果水平面绝对光滑,物体受到的阻力为零,物体的速度将不再减小,物体将以恒定不变的速度永远运动下去,即物体将做匀速直线运动。由本实验可以得出伽利略的观点是正确的,即物体的运动不需要力来维持,力是改变物体运动状态的原因。
(5)注意事项
①实验时要用同一辆小车,使其从同一斜面的同一位置由静止滑下,以保证小车进入水平面时的速度相同。
②选用的木板尽量长一些。
③当小车在水平面上运动时,只改变水平面的粗糙程度,其他因素保持不变。
★知识点二:牛顿第一定律
1.牛顿第一定律的建立
(1)伽利略:通过斜面小车实验认识到运动物体受到的阻力越小,它的速度减小的越慢,运动时间越长,物体的运动不需要力来维持。
(2)笛卡尔:如果运动物体不受任何力的作用,不仅速度大小不变,而且运动反向也不变,它将沿原来的方向匀速运动下去。
(3)英国著名物理学家牛顿在伽利略等科学家研究的基础上,对大量的实验事实进行了深入研究,总结出牛顿第一定律。
2.牛顿第一定律
(1)内容:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。
(2)理解
①“没有受到力的作用”是定律成立的条件,包含两层意思:
a.该物体没有受到任何力的作用,这是一种理想情况;
b.物体受力,但所受的力相互抵消,相当于物体不受力。
②牛顿第一定律揭示了物体不受力时的运动情况:若物体原来是静止的,则保持静止;若物体原来是运动的,则保持匀速直线运动。
③牛顿第一定律的实质:物体的运动状态不需要力来维持,即力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。如果物体的运动状态发生了改变,那么该物体一定受到了力的作用。
(3)牛顿第一定律不是实验定律
牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上,通过进一步的推理而概括出来的。我们周围的物体都受到力的作用,因此不可能用实验来直接验证牛顿第一定律。
★知识点三:惯性
1.实验探究
(1)实验1:用力击打一摞棋子中的一个
现象:被击打的象棋飞出,而它上面的象棋落下。
分析:上面象棋因保持原来的静止状态在重力作用下落下。
(2)实验2:把足球踢出去
现象:足球被踢出后,没有立即停下来,而是继续运动一段距离才停下来。
分析:足球原来是运动的,因保持原来的运动状态,所以无法立即停下来。
(3)探究归纳:原来处于静止状态的物体,具有保持静止状态的性质;原来处于运动状态的物体,具有保持运动状态的性质。即物体都有保持原来运动状态不变的性质。
2.惯性:原来静止的物体具有保持静止的性质,原来运动的物体具有保持原有的速度做匀速直线运动的性质,一切物体都有保持原来运动状态不变的性质,我们把这种性质叫作惯性。牛顿第一定律又叫惯性定律。
3.特点:
(1)一切物体都有惯性,惯性是物体的物理属性;
(2)一切物体在任何时候、任何状态下都有惯性;
(3)惯性不是力,只有大小,没有方向。只能说物体具有惯性或由于惯性,不能说受到惯性或惯性力的作用。
4.影响惯性的因素:惯性的大小只与物体的质量有关,质量大,惯性大。与物体的形状、速度、物体是否受力等因素无关。
5.拓展:惯性与力
惯性是物体的一种属性,它不是力,任何物体在任何时间都有惯性。物体惯性的大小只由物体的质量决定,质量越大,惯性越大;惯性与物体的形状、位置、体积、是否运动及速度大小等因素均无关。
★知识点四:平衡状态
1.现象探究与分析
(1)桌上的书、弹簧上的小球、房顶上的灯均在力的作用下处于静止状态。
(2)匀速直线行驶的汽车、匀速直线飞行的飞机均在力的作用下处于匀速直线运动状态。
探究归纳:物体在受到力的作用时也可以保持静止或匀速直线运动状态,即运动状态不变。
2.平衡状态
物体受到几个力作用时,如果保持静止或