1、自然科學基礎知識自然科學基礎知識 初步了解自然科學初步了解自然科學自然科學是研究自然界的物質形態、結構、自然科學是研究自然界的物質形態、結構、性質和運動規律的科學。性質和運動規律的科學。數學數學物理學物理學化學化學生物學生物學天文學天文學讓我們來看一下一些自然現象！龍卷風龍卷風海嘯海嘯火山爆發火山爆發雪崩雪崩沙塵暴沙塵暴 了解了這么多的自然科學方面的知識和現象，你是不是對它產生了興趣？讓我們一起來走近自然科學的第一章吧！第一單元 運動和力 一、運動的描述二、簡單運動的規律三、牛頓第一定律四、力和重力五、彈力和摩擦力六、力的合成和分解七、牛頓第二定律八、牛頓第三定律1. 參照物2. 質點和質點的

2、位移 3. 矢量和標量4. 平均速度和瞬時速度 一、運動的描述一、運動的描述 同學們乘坐火車去旅行，會驚奇的發現近處的樹木往后高速倒退，這是怎么回事？1. 參照物定義：一個物體相對于別的物體的位置改變叫做機械運動，簡稱運動。 在描述運動時，假定不動的物體叫做參照物。 2相對靜止相對靜止汽車汽車飛機飛機以以高樓高樓為為參照物是參照物是 以以空中加油機空中加油機為參照物是為參照物是以以麥田麥田為為參照物是參照物是 以以收割機收割機為參為參照物是照物是運動的運動的運動的運動的靜止的靜止的靜止的靜止的滿眼風波多閃爍，滿眼風波多閃爍，看山恰似走來迎，看山恰似走來迎，仔細看山仔細看山 是船行。是船行。山不

3、動山不動, ,1.位移是從初位置到末位置的一段有向位移是從初位置到末位置的一段有向線段，用來表示質點位置的變化；而線段，用來表示質點位置的變化；而路程是質點運動軌跡的長度。路程是質點運動軌跡的長度。2.位移既有位移既有大小大小又有又有方向方向，而路程只有，而路程只有大小沒有方向。大小沒有方向。位移和路程的區別位移和路程的區別1.位移和路程的單位都是長度單位。2.一般情況下，位移不等于路程，只有在質點做單方向的直線運動時，位移的大小才等于路程。位移和路程的聯系位移和路程的聯系2. 質點和質點的位移 如果在描述物體運動時，在某些情況下為使問題如果在描述物體運動時，在某些情況下為使問題簡化，可以不考

4、慮物體的大小和形狀，而把物體看作簡化，可以不考慮物體的大小和形狀，而把物體看作一個有質量的點，叫做一個有質量的點，叫做質點質點。設質點原來在設質點原來在 a 點，經過一段時間沿軌跡點，經過一段時間沿軌跡 acb 運動到運動到 b 點，從初始位置點，從初始位置 a 指向末位置指向末位置 b 作有向線作有向線段，用它就可以描述質點的位置變化，我們把它叫做段，用它就可以描述質點的位置變化，我們把它叫做質點的質點的位移位移（見圖（見圖1-1）。）。 圖1-1 質點的位移acb3. 矢量和標量像位移這樣既有大小又有方向的物理量叫做矢量。像路程這樣只有大小沒有方向的物理量叫做標量。 4. 平均速度和瞬時速

5、度 做勻速運動的物體，如果在時間 t 內的位移是 s，它的速度 v 公式： svt做變速直線運動的物體，如果在時間 t 內位移是s，它的平均速度公式：svt4. 平均速度和瞬時速度運動物體在某一時刻或通過某一位置時的實際速度，就叫做運動物體在這一時刻或通過這一位置時的瞬時速度。 圖1-3 汽車速度儀圖1-2 沖線1. 我們所說的我們所說的“旭日東升旭日東升”是以什么為參照物的？是以什么為參照物的？ 2. 在無云的夜晚，看到月亮好像停在天上不動；而在無云的夜晚，看到月亮好像停在天上不動；而在有浮云的晚上，卻感到月亮好像很快地移動，在有浮云的晚上，卻感到月亮好像很快地移動，為什么會有這種不同的感覺

6、？為什么會有這種不同的感覺？ 3. 位移和路程有什么區別？在什么情況下位移的大位移和路程有什么區別？在什么情況下位移的大小跟路程相等？在什么情況下，位移的大小和路小跟路程相等？在什么情況下，位移的大小和路程不等？哪個大？一同學沿跑道跑了程不等？哪個大？一同學沿跑道跑了400m又回到又回到原處，他跑的路程是多少？位移是多少？原處，他跑的路程是多少？位移是多少？ 二、簡單運動的規律 知 識提出問題解釋問題實踐與探索練習與思考1. 加速度2. 自由落體運動1. 加速度物體速度的改變量跟所經歷時間的比值，叫做運動物體的加速度。如果物體在一條直線上運動，用 v0 表示初速度，用 vt 表示末速度，用 a

7、 表示加速度，那么： 0tvvat在國際單位制中，加速度的單位是ms2，讀作米每二次方秒。 1. 加速度由公式 可推導出： 0tvvat0tvvat如果位移用 s 表示，其位移公式是： 2012sv tat（1） （2） 2. 自由落體運動物體只在重力作用下在真空中從靜止開始下落的運動叫做自由落體運動。重力加速度，用 g 表示。它的方向總是豎直向下的，它的大小可以用實驗的方法來測定。g 的大小一般取 9.8 ms2。 圖1-4 兩個鐵球同時落地小實驗小實驗1. 自由落體實驗（見圖1-5）。 圖1-5 自由落體實驗 小實驗小實驗2. 測反應時間（見圖1-6）。 圖1-6 測反應時間 三個同學討論

8、問題，甲同學說：物體的加三個同學討論問題，甲同學說：物體的加速度大，說明物體的速度大，說明物體的速度一定很大速度一定很大； 乙同學說：物體的加速度大，說明物體的乙同學說：物體的加速度大，說明物體的速度變化一定很大速度變化一定很大； 丙同學說：物體的加速度大，說明物體的丙同學說：物體的加速度大，說明物體的速度變化一定很快速度變化一定很快。哪個同學說得對？哪。哪個同學說得對？哪個同學說得不對？為什么？個同學說得不對？為什么？一個小學生在滑梯上端從一個小學生在滑梯上端從靜止開始下滑，滑梯長靜止開始下滑，滑梯長3m，用了，用了2s滑到末端，滑到末端，求他在滑行中的加速度和求他在滑行中的加速度和到達末端

9、時的速度到達末端時的速度。 一物體在一高樓的頂端從一物體在一高樓的頂端從靜止開始自由下落，經歷靜止開始自由下落，經歷了了3s落到地面。若空氣阻落到地面。若空氣阻力可忽略不計，求該樓的力可忽略不計，求該樓的高度為多少米？（高度為多少米？（g取取10）三、牛頓第一定律 知 識提出問題解釋問題實踐與探索練習與思考一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，直到有外力迫使他改變這種狀態為止。這就是牛頓第一定律，又叫做慣性定律。慣性對于世界的存在是不可缺少的。 一般可以說，質量是物體慣性的量度，即質量越大，慣性越大；質量越小，慣性也越小。 1. 抽紙條（見圖1-7）。 圖1-7抽紙條2. 擊火柴盒（見圖1

10、-8）。 圖1-8擊火柴盒 3. 小車上木塊的運動（見圖1-9）。 圖1-9木塊的不同運動 你有這樣的經驗吧，賽跑你有這樣的經驗吧，賽跑沖到終點后，不是馬上停沖到終點后，不是馬上停住而是還要向前小跑一段住而是還要向前小跑一段距離。你知道這是什么原距離。你知道這是什么原因嗎？因嗎？2. 小鴨子從河里上岸以后，總小鴨子從河里上岸以后，總要猛烈地抖動它的羽毛；豬、要猛烈地抖動它的羽毛；豬、狗、小雞在淋了雨水以后，狗、小雞在淋了雨水以后，也會使勁地抖動身上的毛；也會使勁地抖動身上的毛；小朋友洗完手后習慣把手甩小朋友洗完手后習慣把手甩幾下。這些都是為什么？幾下。這些都是為什么？有人認為，既然地球從西向東

11、自有人認為，既然地球從西向東自轉，那么當人跳起來落回地面轉，那么當人跳起來落回地面時，地面一定轉過了一段距離，時，地面一定轉過了一段距離，不會落在原地，而是落在原地不會落在原地，而是落在原地的西邊。是這樣嗎？你不妨試的西邊。是這樣嗎？你不妨試試，使勁向上跳，結果如何？試，使勁向上跳，結果如何？你能解釋嗎？你能解釋嗎？你同意下面的說法嗎？你同意下面的說法嗎？1.只有靜止做勻速直線運動的物只有靜止做勻速直線運動的物體才具有慣性；體才具有慣性；2.一切物體在沒有受到外力作用一切物體在沒有受到外力作用時，總保持勻速直線運動或靜時，總保持勻速直線運動或靜止狀態，叫做慣性；止狀態，叫做慣性；3.做變速運動

12、的物體沒有慣性做變速運動的物體沒有慣性4.受到外力作用的物體沒有慣受到外力作用的物體沒有慣性，不受外力作用的物體才性，不受外力作用的物體才有慣性；有慣性； 5.物體的運動需要力來維持物體的運動需要力來維持6.運動和靜止的物體都有慣性運動和靜止的物體都有慣性四、力和重力知 識提出問題解釋問題實踐與探索練習與思考1. 力2. 重力1. 力力是物體對物體的作用。力的三要素：大小、方向、作用點。 為了直觀地說明力的作用，常用一根帶箭頭的線段來表示力。線段是按一定比例畫出的，它的長短表示力的大小，它的指向表示力的方向，箭頭或箭尾表示力的作用點，箭頭所沿的直線叫做力的作用線。這種表示力的方法，叫做力的圖示

13、。 2. 重力我們把物體由于地球引力，叫做重力。重力的方向總是豎直向下的。重力的大小可以用彈簧秤稱出（見圖1-10）。 圖1-10 彈簧秤2. 重力物體的各個部分都受到重力的作用，其總效果相當于地球對物體的重力作用集中于一點，這一點就是重力的作用點，叫做物體的重心。 質量均勻、形狀規則的物體，它的重心就在幾何中心上。 2. 重力均勻球體的重心在球心，直尺的重心在尺的中心點，環的重心在環心（見圖1-11）。圖1-11均勻、形狀規則的物體的重心2. 重力用簡單的實驗方法，如懸掛法（見圖1-12），可以求出形狀不規則或者質量不均勻的薄板狀物體的重心。 圖1-12懸掛法 小實驗小實驗 圖1-13“找”

14、重心 “找”重心 （見圖1-13）。 小實驗小實驗 圖1-14“打”出重心 “打”出重心 （見圖1-14）。 1. 沒有接觸的兩個物體，可以有相互作用力嗎？請舉例說明。2. 一位同學在分析一些物體受力時說：“扔出的皮球還受到一個向前的沖力；自行車剎車后，還受到一個向前的慣性力，不然，車子為什么還會向前滑動？”他說得對嗎？為什么？ 五、彈力和摩擦力知 識提出問題解釋問題實踐與探索練習與思考1. 彈力 2. 胡克定律 3. 摩擦力 1. 彈力發生形變的物體因為要恢復其原來的形狀，會對跟它接觸的物體產生力的作用。這種力叫做彈力。彈力產生在直接接觸而發生形變的物體之間。彈力的方向是和接觸面垂直，指向受

15、力物體。 圖1-15撥動木頭2. 胡克定律實驗表明，彈簧發生形變時，彈力的大小跟彈簧伸長（或縮短）的長度成正比。這個規律是英國科學家胡克發現的，叫做胡克定律。 圖1-163. 摩擦力人們把互相接觸的物體在接觸面上發生阻礙相對運動或相對運動趨勢的力，叫做摩擦力。摩擦力可以分為靜摩擦力、滑動摩擦力和滾動摩擦力。摩擦力的方向是在接觸面上，與其相對運動和相對運動趨勢的方向相反。 3. 摩擦力摩擦有時是有益的。 圖1-17鞋的底面 凹凸花紋 圖1-18皮帶運輸機 圖1-19皮帶傳動 3. 摩擦力摩擦力有時是有害的。 圖1-21 圖1-20滾動軸承 （a）氣墊船 （b）氣墊火車 小實驗小實驗 1. 玻璃瓶

16、的形變（見圖1-22）。 圖1-22玻璃瓶的微小形變小實驗小實驗 2. 紙片拽書 夾在書的裝訂邊一側），用手拿著紙片，紙片依靠與書間的靜摩擦力可以將厚厚的一本書提起來。此實驗你如果做的不理想的話，不妨再做一次類似實驗：在書中央夾一張表面粗糙的紙片，將書放在水平光滑的桌面上，用手慢慢地拉紙片，可以看到書沿著拉力方向由靜止開始向前運動。做一下這個小實驗，并說明兩種情況下摩擦力的方向。 小實驗小實驗 3. 拿瓶子 將兩只空玻璃瓶里灌滿砂粒，最好是鐵砂。在其中一只瓶上涂上肥皂水，讓另一只瓶子比較干燥。請幾名同學分別拿這兩只瓶子，結果會怎樣？為什么？做時注意，將另一只手伸開，放在瓶子和桌面之間，避免拿起

17、來的瓶子掉下來摔碎。小制作小制作 摩擦消除器（見圖1-23）。 圖1-23摩擦消除器 小游戲小游戲 會溜冰的玻璃杯 （見圖1-24）。 圖1-24會溜冰的玻璃杯 1. 在水平桌面上的兩個球，靠在一起但并不互相擠壓，它們之間有相互作用的彈力嗎？為什么？2. 蘋果從樹上落到地面，是 力的作用；箭能從拉彎的弓弦中射出去，是弓對它的 力的作用；皮帶運輸機能運送貨物，是靠皮帶對貨物的力來完成的。3. 在人群擁擠的地方，穿滑雪衫的人比穿燈芯絨衣服的人容易走動，這是為什么？ 六、力的合成和分解 知 識提出問題解釋問題實踐與探索練習與思考1. 力的合成 2. 力的分解 1. 力的合成如果一個力作用在物體上，它

18、產生的效果跟幾個力共同作用的效果相同，這個力就叫做那幾個力的合力，而那幾個力就叫做這個力的分力。求幾個已知力的合力叫做力的合成，求一個已知力的分力叫做力的分解。 1. 力的合成沿同一條直線作用在同一個物體上的兩個力的合成。圖1-25在一條直線上的兩個力的合力 1. 力的合成圖1-26互成角度的兩個力的合力 兩個互成角度的力的合力遵循力的平行四邊形法則。 2. 力的分解力的分解同樣遵守平行四邊形法則。圖1-27小朋友在滑梯上下滑2. 力的分解可是，有相同對角線的平行四邊形可以有無數個（見圖1-28），即同一個力可以分解為無數對大小、方向不同的分力。要想得到確定的答案，需要知道兩個分力的方向或者一

19、個分力的方向和大小。 圖1-28力的分解 小實驗小實驗 1. 研究分力大小與其夾角的關系（見圖1-29、圖1-30）。 圖1-29分力大小與夾角關系的小實驗 圖1-30夾角越大線受力越大 小實驗小實驗 3. 一指斷鐵絲（見圖1-32）。 圖1-32一指斷鐵絲 1. 兩個力的合力在什么情況下最大？在什么情況下最小？設有兩個力，一個是 20 n，一個是 8 n，它們的合力的最大值是多少？最小值是多少？2. 把豎直向下的180n的力分解為兩個分力，使其中一個分力在水平方向上并等于240n，求另一個分力？七、牛頓第二定律 知 識提出問題解釋問題實踐與探索練習與思考物體加速度的大小跟作用力成正比，跟物體

20、的質量成反比，加速度的方向和力的方向相同。這就是牛頓第二定律。 用f、a和m分別表示力、加速度和質量，牛頓第二定律用數學公式可表示為： famfma或 在國際單位制中，質量是 kg，加速度的單位是ms2，確定力的單位為牛頓，簡稱為牛（n）。 牛頓第二定律應用是很廣泛的。圖1-33轟炸機拋油箱 1. 如果摩擦阻力忽略不計，玻璃球沿斜槽向下滾動，是什么運動？它滾動到平面后又將做什么運動？為什么？2. 一個運動的物體受到一個和運動方向相同的力的作用，如果這個力越來越小，它的加速度將怎樣變化？速度又怎樣變化？3. 你同意下面的說法嗎？為什么？（1）物體受到的合力越大，加速度越大；（2）物體受到的合力越

21、大，速度越大；（3）物體的加速度越大，速度越大；（4）物體在外力作用下做勻加速直線運動，當合力逐漸減小時，物體的速度逐漸減小。 八、牛頓第三定律 知 識提出問題解釋問題實踐與探索練習與思考在自然界中，兩個物體之間的作用總是相互的，甲物體受到乙物體作用力時，乙物體也必然受到甲物體的作用力。通常把其中任意一個力叫做作用力，另一個力叫做反作用力。 圖1-34水面上兩小船反向運動 圖1-35滑冰場上兩同學對推 兩個物體之間的作用力和反兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上。這就反，作用在一條直線上。這就是是牛頓第三定律牛頓第三定律。 思考：以卵

22、擊石，石頭沒被損思考：以卵擊石，石頭沒被損傷而雞蛋破碎了，是因為雞蛋傷而雞蛋破碎了，是因為雞蛋對石頭的作用力小于石頭對雞對石頭的作用力小于石頭對雞蛋的作用力，對嗎？蛋的作用力，對嗎？ 九、動量知 識提出問題解釋問題實踐與探索練習與思考在運輸玻璃器皿等易碎物品時，包裝箱里總是要放些紙屑或發泡塑料等材料，你知道其中的道理嗎？跳高、跳遠時，要在沙坑里鋪上細沙，這又是為什么呢？ 1. 沖量2. 動量3. 動量定理1. 沖量我們先研究下面一個問題：一輛質量 m 的汽車，原來靜止，在牽引力 f 的作用下，經過時間 t 后，汽車的速度將是多大呢？運用牛頓運動定律，汽車在力的作用下得到的加速度為 afm，過時

23、間 t 后，獲得的速度為 vatft m。由此得到：ftmv 在物理學中，力和力的作用時間的乘積叫做力的沖量。 2. 動量從公式 ftmv 還可以看出，原來靜止的質量不同的物體，在相同的沖量的作用下它們得到的速度不同。質量大的物體得到的速度小，質量小的物體得到的速度大，但是它們的質量和速度的乘積 mv 卻是相同的。在物理學中，質量和速度的乘積 mv 叫做動量。動量的符號用 p 表示，即pmv 3. 動量定理設物體的質量為 m，初速度為 v0，對應的初動量為 p0mv0，在合力 f 的作用下，經過時間 t，末動量為 pmv。物體獲得的加速度為 a（vv0）t，由牛頓第二定律 fma（mvmv0）

24、t 可得ftmvmv0即ftpp0上式表示，物體所受合力的沖量等于物體動量的變化。這個結論叫做動量定理。 物理學家在研究打擊和碰撞這類問題時，引入了動量的概念，研究了與動量有關的規律，確立了動量守恒定律。在動量一定的情況下，為減小力的作用，就要延長力的作用時間，這種方式叫做緩沖。在玻璃器皿的包裝中放入紙屑或泡沫塑料，在搬運過程中可以減小器皿之間的相互作用；在跳遠的沙坑中鋪上細沙，運動員要跳到沙坑里，以延長作用時間，保證身體的安全。生活中，像這樣利用緩沖來減少力的作用的例子隨處可見。輪渡的碼頭上裝有橡膠輪胎，輪船停靠碼頭時靠到橡膠輪胎上，輪胎發生形變起到緩沖裝置的作用，減小輪船依靠時受到的力。小

25、實驗小實驗 1. 哪只雞蛋會被打破在地板上放一塊泡沫塑料墊，取兩只煮熟的雞蛋，兩手各拿一只。盡可能把雞蛋舉得高高的，然后放開手，讓雞蛋分別落到地板和泡沫塑料墊上，看看哪只雞蛋會被打破。 2. 模擬緩沖裝置先用細線在高處懸掛一重物，把重物舉到一定的高度后突然松手釋放，則重物將會把細線拉斷。然后，在細線上端拴一段橡皮筋，重新懸掛重物，并將重物在同樣的高度重新釋放，重物則不會拉斷細線。試運用動量定理解釋這個現象。 1. 在籃球比賽中運動員接迎面傳來的籃球時，手接觸到球以后，兩臂總是要隨球后引至胸前再把球接住，為什么？2. 用 4 n 的力推動一個物體，力的作用時間是0.5 s，力的沖量是多大？3.

26、使質量為 4103 kg的汽車，從靜止達到 10 ms 的速度，需要多大的沖量？4. 質量是 25 kg 的小孩，其步行速度為0.5 ms；質量是 0.02 kg 的子彈，以 800 ms 速度飛行。問小孩和子彈的動量哪個大？ 十、超重和失重知 識提出問題解釋問題實踐與探索你看過飛向月球的電影嗎？那些宇宙飛行員的活動可奇怪啦！在宇宙飛船起飛時，他們全都躺在座椅上，還用帶子固定著；當飛船在環繞地球的軌道上飛行時，他們又輕盈得如同羽毛，在飛船里飄來飄去，真是有趣極了。你知道為什么會發生這些現象嗎？ 把待測的物體掛在彈簧秤的下面，當物體和彈簧秤靜止時彈簧秤的讀數就等于物體所受的重力（見圖1-43（a

27、）。用手提著掛有物體的彈簧秤，使它急劇上升（見圖1-43（b）、（b），產生方向向上的加速度時，彈簧秤的讀數大于物體受到的重力。像這樣，當物體存在向上的加速度時，它對豎直懸線的拉力（或對支持物的壓力）大于物體受到的重力的現象，叫做超重現象。如果使彈簧秤急劇下降（見圖1-43（c）、（c），產生方向向下的加速度時，彈簧秤的讀數小于物體受到的重力。像這樣，當物體存在向下的加速度時，它對豎直懸線的拉力（或對支持物的壓力）小于物體受到的重力的現象，叫做失重現象。 圖1-43物體靜止、加速升降彈簧秤示數變化及升降受力圖示 如果把掛著物體的彈簧秤從手中放開（見圖1-44），物體和彈簧秤將一起自由下落，彈簧

28、秤的讀數是零，就好像物體完全失去了重力一樣。物體對豎直懸線的拉力（或對支持物的壓力）等于零的這種狀態，叫做完全失重狀態。圖1-44物體完全失重 原來，在人造衛星和宇宙飛船中也會發生超重和失重現象。 圖1-45處于完全失重狀態的宇宙飛行員 小實驗小實驗 1. 噴泉失射（見圖1-46）。 圖1-46噴泉失射 小實驗小實驗 2. 橡皮筋的超重、失重用橡皮筋做一個“彈簧秤”（它與真的彈簧秤不同之處是它的刻度是不均勻的），下面掛一重物，重物的大小應以你的“彈簧秤”指針指在中間左右的位置為宜。用手提著“彈簧秤”沿豎直方向做如下運動：加速向上；加速向下；松開手，讓它自由落下。小實驗小實驗 3. 體重計示數的

29、變化站在體重計上稱體重時，除了正常稱量出體重外，不妨：突然蹲下；再突然立起。分別觀察體重計示數的變化，并做出解釋。 十一、拋體運動 知 識提出問題解釋問題實踐與探索練習與思考1. 運動的合成與分解 2. 拋體運動 3. 平拋運動 4. 斜拋運動 1. 運動的合成與分解研究比較復雜的運動時，常把這個運動看作是兩個或幾個比較簡單的運動組成的，使問題變得容易研究。我們把那兩個或幾個簡單的運動叫這個運動的分運動，將這個較復雜的運動叫做那幾個分運動的合運動。已知分運動求合運動，叫做運動的合成；反之，已知合運動求分運動叫做運動的分解。 2. 拋體運動以一定的初速度把物體拋出，物體的運動叫做拋體運動。 3.

30、 平拋運動以一定的初速度沿水平方向把物體拋出，物體的運動叫做平拋運動。實驗表明，平拋運動可以分解為水平方向和豎直方向上的兩個分運動。 4. 斜拋運動用一定的初速度向斜上方把物體拋出，物體的運動叫做斜拋運動。同研究平拋運動的方法一樣，可以把斜拋運動分解為水平方向和豎直方向上的兩個分運動。 在斜拋運動中，從物體被拋出的地點到落地點的水平距離，叫做射程。物體到達的最大高度，叫做射高。 4. 斜拋運動圖1-47射程跟初速度的關系 圖1-48射程跟拋射角的關系 小實驗小實驗 平拋運動（見圖1-49）。 圖1-49平拋運動的小實驗 小制作小制作 飛彈擊松鼠（見圖1-50）。 圖1-50飛彈擊松鼠 1橫架2

31、剪成松鼠形的硬紙3細線 4彈簧槍5彈簧槍底座 1. 用一般的玩具槍水平瞄準射擊，能否射中所瞄的目標？你親自實驗一下，說明應當怎樣瞄準才可能射中目標。 2. 從前，有個獵人到森林去打獵，他遠遠瞧見一個頑皮的小猴子用雙手吊在樹枝上打秋千，就舉槍瞄準，他瞄得一點不差，猴子就在他的槍管的延長線上。當他扣動槍機，正當子彈出口的瞬間，機靈的小猴子瞧見子彈出槍口的火光，怎么辦？是繼續吊在樹枝上還是立即松開雙手下落，方能逃脫死亡的命運呢？十二、拐彎的學問 知 識提出問題解釋問題實踐與探索練習與思考如果你騎過自行車，你一定知道：當自行車在直路上行駛的時候，人要把車子擺正；當自行車急速轉彎的時候，不僅要改變車把的

32、方向，而且人和車身都要適當地向彎道里側傾斜。為什么要這樣做呢？ 1. 勻速圓周運動2. 向心力1. 勻速圓周運動物體沿著圓周的運動，是一種常見的曲線運動。最簡單的圓周運動就是勻速圓周運動。 圖1-51轉椅 1. 勻速圓周運動做圓周運動的物體，如果在相等的時間里通過的圓弧長度相等，這種運動就叫做勻速圓周運動。 物體通過的弧長 s 跟通過這段弧長所用的時間t 成正比，這個比值稱為勻速圓周運動的線速度的大小，用符號 v 表示，所以有 svt1. 勻速圓周運動線速度的方向是時刻改變的，在圓周上某一位置的線速度的方向就在圓周該點的切線方向上（見圖1-52）。 圖1-52圓周運動線速度的方向 2. 向心力

33、在繩子一頭拴一個小球，用手拽住另一頭，把小球甩起來，使小球在空中做勻速圓周運動（見圖1-53）。這時候你一定會感到手在用力拉繩子，手通過繩子對小球有一個拉力，這個拉力的方向雖然不斷變化，但總是沿著繩指向圓心，所以叫做向心力。 圖1-53圓周運動的向心力2. 向心力向心力的方向始終是指向圓心的，產生的加速度的方向也必然指向圓心，我們把這個加速度叫做向心加速度。可以證明，做勻速圓周運動的物體，向心加速度的大小為 2var上式中 r 是圓周的半徑，v 是線速度，如果線速度的單位是ms，圓周半徑的單位是m，那么向心加速度的單位就是ms2。 2. 向心力根據牛頓第二定律fma，可以求出物體做勻速圓周運動

34、時，產生向心力的大小為 2vfmr式中力的單位用 n，質量的單位用 kg，線速度的單位用 ms，圓周半徑的單位用m。 2. 向心力圖1-54轉動唱片上橡皮的向心力 圖1-55火車拐彎時的向心力 人騎自行車轉彎時，n 和 g 的合力 f 為人騎自行車轉彎時的主要向心力（見圖1-56）。根據向心力公式，轉彎時車的速度越快，彎道的半徑越小，維持圓周運動所需要的向心力就越大。這就是騎車人轉彎時除了轉動車把外，為什么身體要明顯地向彎道里側傾斜的原因。 圖1-56騎自行車拐彎的向心力 小實驗小實驗1. 觀察線速度的方向（見圖1-57） 。圖1-57線速度的方向小實驗 小實驗小實驗2. 研究向心力的大小跟什

35、么有關系圖1-58研究向心力大小的小實驗 小游戲小游戲 水流星 圖1-59水流星工具 1. 在唱片上做勻速圓周運動的橡皮受幾個力作用（見圖1-54）？有人說它受 4 個力：重力、支持力、唱片對它的靜摩擦力和向心力。這種分析對嗎？為什么？2. 線的一端拴一個小球，手拽線的另一端，使小球在水平面內做勻速圓周運動。當速度相同時，長線的易斷還是短線的易斷？為什么？ 十三、離心運動知 識提出問題解釋問題實踐與探索練習與思考做勻速圓周運動的物體，在合力突然消失或者不足以提供圓周運動所需的向心力的情況下，做逐漸遠離圓心的運動，這種運動叫做離心運動。 圖1-60外力突然消失或者不足以提供所需的向心力的情況下，

36、物體做離心運動 離心式水泵（見圖1-61）是常用的抽水裝置，是靠水的離心運動工作的。牛奶分離器也是利用離心運動的原理制成的。圖1-61離心式水泵 離心運動有時會造成危害，需要設法防止。 圖1-62 離心試驗器 小實驗小實驗 1. 紅綠輝映 2. 自動甩體溫計圖1-63紅、綠顆粒分開的小實驗 圖1-64自動甩體溫計 小制作小制作 擺動雙臂的娃娃 圖1-65小娃娃打拍子 1. 小朋友在轉椅上或其他旋轉玩具上玩時，為什么轉的速度不能太大？小朋友連續坐轉椅有什么危害？2. 有一種兒童玩具叫“金雞出殼”，通過直桿和齒輪使“蛋殼”轉動。當轉動的速度足夠大時， “蛋殼”就像“花”一樣盛開了，并露出了里面的“

37、金雞”（見圖1-65）。這是什么道理？ 圖1-66金雞出殼 十四、淺談轉動 知 識提出問題解釋問題實踐與探索練習與思考陀螺旋轉（見圖1-67）時為什么不會倒下？花樣滑冰運動員在旋轉的過程中，速度可以加快，也可以放慢。運動員收攏雙臂和懸著的那條腿，轉動速度就加快；平伸雙臂，腿也伸開，轉動速度就明顯的慢了下來。你知道這是什么原因嗎？要推開一扇門，著力點離門軸越遠，就越易推開；相反，著力點離門軸很近，即使用很大的力，門還是很難推開的。這里的奧妙是什么？ 圖1-67旋轉的陀螺 1. 轉動 2. 力矩 3. 有固定轉動軸物體的平衡條件 1. 轉動物體在運動中它的各點都繞轉軸做圓周運動，叫做轉動。在轉動中

38、，物體具有保持轉動狀態不變的性質，叫做轉動慣性。轉動物體的慣性，不僅與質量的大小有關，而且與質量的分布有關，質量分布離轉動軸遠，慣性就大，質量分布離轉動軸近，慣性就小。 2. 力矩人們把轉動軸到力的作用線的距離，稱為力臂。我們把力和力臂的乘積叫做力矩。用 f 表示力，l 表示力臂，m 表示力矩，則有 mfl力矩的國際單位是 nm。一般規定使物體向逆時針方向轉動的力矩是正的，向順時針方向轉動的力矩是負的。 3. 有固定轉動軸物體的平衡條件 門、窗、大轉盤等，都是有固定轉動軸的物體。如果它們保持靜止或勻速轉動，我們就說這個物體處于平衡狀態。固定轉動軸物體的平衡條件是：使物體向順時針方向轉動的力矩之

39、和，等于使物體向逆時針方向轉動的力矩之和。 旋轉著的陀螺，由于轉動慣性，不會傾倒。雜技節目中的轉碟（見圖1-68）也是一樣道理的。 花樣滑冰運動員旋轉的時候，兩臂平伸，伸開一條腿的時候，身體的一部分質量就轉移到離轉動軸比較遠的地方，轉動慣性增大，旋轉速度就減慢；收攏手臂和腿的時候，這部分質量就轉移到離轉動軸比較近的地方，轉動慣性減小，旋轉速度就明顯地加快（見圖1-69）。推門的時候，推力的作用線一般與門軸垂直，所以著力點到軸的距離就是力臂。著力點離門軸越遠，力臂越大，力矩也就越大，門轉動起來就越容易了。如果著力點離門軸很近，力臂就很小，即使用很大的力，力矩還是不大，因此門還是很難推開的。 圖1

40、-68轉碟 圖1-69花樣滑冰運動員 小實驗小實驗 研究有固定轉動軸的物體的平衡條件 圖1-70研究有固定轉動軸的物體平衡條件小實驗 小制作小制作 1. 陀螺 圖1-71制作小陀螺 小制作小制作 2. 小桿秤 圖1-72制作小桿秤 1. 提起自行車車把，使前輪懸空，感到很輕松；如果前輪高速轉動，再轉動車把，與前輪不轉動時比較一下，哪種情況下轉動車把費力？為什么？2. 桿 oa 可繞固定轉動軸 o 轉動，力 f1、f2、f3 是先后作用于a端三個大小相等、 方向不同的作用力，其中 f2 與 oa垂直，請找出這三個力 的力臂，并判定產生最大力 矩的力是哪一個（見圖1-73）。 圖1-73作用在扳子同一位置大小相等、方向不同的力，其效果不同 十五、平衡趣談 知 識提出問題解釋問題實踐與探索練習與思考小朋友玩的不倒翁，把它扳倒后，總會自動立起來，非常有趣，逗得小朋友歡心地笑了；而鋼絲上的雜技演員稍有差錯，就會摔下來，使觀眾提心吊膽地為她捏把汗（見圖1-74）。你知道這種差別的原因是什么？圖1-74走鋼絲1. 平衡的種類 2. 穩度 1. 平衡的種類將小球先后放在凹面、凸面和水平面上 （見圖1-75），這時小球均處于平衡狀態，但它們的穩定程度是不同的。 （a）小球放在凹處