力和機(jī)械

一、力

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

注：物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變指物體的運(yùn)動(dòng)方向或速度大小的改變或二者同時(shí)改變，或者物體由靜止到運(yùn)動(dòng)或由運(yùn)動(dòng)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(duì)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(jiǎn)稱：牛，符號(hào)是N。

（4）力的三要素：力的大小、方向、作用點(diǎn)叫做力的三要素。力的三要素都會(huì)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(lái)。

（2）作力的示意圖的要領(lǐng)：①確定受力物體、力的作用點(diǎn)和力的方向；②從力的作用點(diǎn)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(diǎn)可用線段的起點(diǎn)，也可用線段的終點(diǎn)來(lái)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(gè)物體間產(chǎn)生了力的作用，那么甲對(duì)乙施加一個(gè)力的同時(shí)，乙也對(duì)甲施加了一個(gè)力。由此我們認(rèn)識(shí)到：①力總是成對(duì)出現(xiàn)的；②相互作用的兩個(gè)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(méi)有受到外力作用時(shí)，總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)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(jiǎn)單從實(shí)驗(yàn)中得出，它是通過(guò)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)、通過(guò)分析和科學(xué)推理得到的。

（3）力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而不是維持運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系。②證實(shí)了力的作用效果：力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。③認(rèn)識(shí)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)叫做慣性。

（2）對(duì)“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(yùn)動(dòng)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(shuō)“物體受到慣性”或“物體受到慣性力”等，都是錯(cuò)誤的。

③要把“牛頓第一定律”和物體的“慣性”區(qū)別開(kāi)來(lái)，前者揭示了物體不受外力時(shí)遵循的運(yùn)動(dòng)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(shí)要利用慣性，有時(shí)要防止慣性帶來(lái)的危害，但并不是“產(chǎn)生”慣性或“消滅”慣性。

⑤同一個(gè)物體不論是靜止還是運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)快還是運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。

（3）在解釋一些常見(jiàn)的慣性現(xiàn)象時(shí)，可以按以下來(lái)分析作答：

①確定研究對(duì)象。②弄清研究對(duì)象原來(lái)處于什么樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。③發(fā)生了什么樣的情況變化。④由于慣性研究對(duì)象保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)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(gè)力（或多個(gè)力）作用時(shí)，如果能保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，我們就說(shuō)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(gè)力（或多個(gè)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(gè)力，如果大小相等，方向相反，并且作用在同一直線上，這兩個(gè)力就彼此平衡。二力平衡的條件可以簡(jiǎn)單記為：等大、反向、共線、同體。物體受到兩個(gè)力的作用時(shí)，如果保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則這兩個(gè)力平衡。

2、一對(duì)平衡力和一對(duì)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(gè)力作用而處于平衡狀態(tài)，這兩個(gè)力叫做平衡力

物體間發(fā)生相互作用時(shí)產(chǎn)生的兩個(gè)力叫做相互作用力

不同點(diǎn)

①受力物體是同一物體

②性質(zhì)可能不相同的兩個(gè)力

①分別作用在兩個(gè)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(gè)力

共同點(diǎn)

①兩個(gè)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(gè)物體

3、二力平衡的應(yīng)用

 （1）己知一個(gè)力的大小和方向，可確定另一個(gè)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)

（2）受非平衡力 :運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變

四、彈力和彈簧測(cè)力計(jì)

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(shí)質(zhì)都是彈力。

（2）彈力的大小、方向和產(chǎn)生的條件：

①?gòu)椓Φ拇笮。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(cè)力計(jì)

（1）測(cè)力計(jì)：測(cè)量力的大小的工具叫做測(cè)力計(jì)。

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

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

五、重力

1、重力的由來(lái)：

（1）萬(wàn)有引力：宇宙間任何兩個(gè)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(wàn)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(yàn)墻壁是否豎直。

4、重心：

（1）重力的作用點(diǎn)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(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們要發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)在接觸面產(chǎn)生一種阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)。

3、摩擦力的分類

（1）靜摩擦力：將要發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力叫靜摩擦力。

（2）滑動(dòng)摩擦力：相對(duì)運(yùn)動(dòng)屬于滑動(dòng)，則產(chǎn)生的摩擦力叫滑動(dòng)摩擦力。（3）滾動(dòng)摩擦力：相對(duì)運(yùn)動(dòng)屬于滾動(dòng)，則產(chǎn)生的摩擦力叫滾動(dòng)摩擦力。

4、滑動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)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(dòng)為滑動(dòng)。

（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(dòng)代替滑動(dòng)；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(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒就是杠桿。

（2）杠桿的五要素：

①支點(diǎn)：杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)（O）；

②動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力（F1）；                  

③阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力（F2）；

④動(dòng)力臂：從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離（l1）；      

⑤阻力臂：從支點(diǎn)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(gè)力或幾個(gè)力作用在杠桿上時(shí)，杠桿能保持靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則我們說(shuō)杠桿平衡。

（2）杠桿平衡的條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，即：F1l1=F2l2

3、杠桿的應(yīng)用

（1）省力杠桿：動(dòng)力臂大于阻力臂的杠桿，省力但費(fèi)距離。

（2）費(fèi)力杠桿：動(dòng)力臂小于阻力臂的杠桿，費(fèi)力但省距離。

（3）等臂杠桿：動(dòng)力臂等于阻力臂的杠桿，既不省力也不費(fèi)力。

八、其他簡(jiǎn)單機(jī)械

1、定滑輪

（1）實(shí)質(zhì)：是一個(gè)等臂杠桿。支點(diǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)軸，動(dòng)力臂和阻力臂都等于滑輪的半徑。

（2）特點(diǎn)：不能省力，但可以改變動(dòng)力的方向。

2、動(dòng)滑輪

（1）實(shí)質(zhì)：是一個(gè)動(dòng)力臂是阻力臂二倍的省力杠桿。支點(diǎn)是上端固定的那段繩子與動(dòng)滑輪相切的點(diǎn)，動(dòng)力臂是滑輪的直徑，阻力臂是滑輪的半徑。

（2）特點(diǎn)：能省一半的力，但不能改變動(dòng)力的方向，且多費(fèi)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(dòng)滑輪繞起。

（2）作用：既可以省力又可以改變動(dòng)力的方向，但是費(fèi)距離。

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

4、輪軸和斜面

（1）輪軸：實(shí)質(zhì)是可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)的杠桿，是一種省力機(jī)械。輪和軸的中心是支點(diǎn)，作用在軸上的力是阻力F2，作用在輪上的力是動(dòng)力F1，軸半徑r，輪半徑R，則有F1R=F2r，因?yàn)?/span>R>r，所以F12。

（2）斜面：是一種省力機(jī)械。斜面的坡度越小，省力越多。