第一单元运动和力

第一单元第一单元 运动和力运动和力 第一章第一章 运动的描述运动的描述1第二章第二章 匀变速直线运动匀变速直线运动 2第三章第三章 重力重力 弹力弹力 摩擦力摩擦力 3 第四章第四章 力的合成与分解力的合成与分解4 第五章第五章 牛顿运动定律牛顿运动定律 5第一章第一章 运动的描述运动的描述三矢量与矢量与标量标量一一质点质点二时刻和时刻和时间时间四位移和位移和路程路程五五速率与速率与速度速度一、质点一、质点 一一般般情情况况下下，物物体体在在不不同同点点的的运运动动情情况况是是不不同同的的，要要准准确确描描述述物物体体的的运运动动是是相相当当复复杂杂的的。为为使使问问题题简简化化，可可以以不不考考虑虑物物体体形形状状和和大大小小，用用一一个个具具有有物物体体全全部部质质量量的点来代替整个物体，这样的点称为的点来代替整个物体，这样的点称为质点质点。一、质点一、质点 质质点点是是抽抽象象的的理理想想模模型型。能能否否把把物物体体看成质点是有条件的、相对的。看成质点是有条件的、相对的。例例如如，物物体体在在平平动动时时，物物体体上上各各点点的的运运动动情情况况都都相相同同，其其任任意意一一点点都都可可以以代代表表物物体体的的运运动动，所所以以可可以以不不考考虑虑它它的的大大小小和和形状，把物体作为质点。形状，把物体作为质点。一、质点一、质点 研研究究地地球球绕绕太太阳阳公公转转时时，由由于于地地球球的的直直径径（约约为为1.3107m）比比它它离离太太阳阳的的距距离离（约约为为1.51011m）小小得得多多，地地球球上上的的各各点点相相对对太太阳阳的的运运动动差差异异很很小小，所所以以可可以以看看作作是相同的，可把地球作为质点。是相同的，可把地球作为质点。研研究究地地球球的的自自转转时时，地地球球上上不不同同点点的的运运动动差差异异不不能能忽忽略略，就就不不能能再再把把地地球球当当作作质点。质点。二、时刻和时间二、时刻和时间 时时刻刻是是指指某某一一瞬瞬时时，时时间间是是指指两两个个瞬瞬时时之之间间的的间间隔隔。质质点点运运动动时时，时时刻刻与与质质点点所所在在的的某某一一位位置置相相对对应应；时时间间与与质质点点所所经经过过的的某某一一段段路路程程(或或位位移移)相相对对应应。例例如如，一一列列火火车车9时时16分分从从济济南南开开出出，16时时21分分到到达达青青岛岛，9时时16分分和和16时时21分分分分别别是是指指初初时时刻刻和和末末时时刻刻，从从9时时16分分到到16时时21分分的的间间隔是指所经历的时间。隔是指所经历的时间。时间的时间的SI单位是秒，其符号为单位是秒，其符号为s。时间的常用。时间的常用单位还有分单位还有分(min)和小时和小时(h)等。等。三、矢量与标量三、矢量与标量 要完整、准确地描述一个力，除了说明它的要完整、准确地描述一个力，除了说明它的大小外，还必须说明它的方向。如同力、速度这大小外，还必须说明它的方向。如同力、速度这样既有大小、又有方向的量，称为样既有大小、又有方向的量，称为矢量矢量。那些只。那些只有大小，没有方向的量，称为有大小，没有方向的量，称为标量标量。矢量与标量不仅含义不同，而且表示方法及矢量与标量不仅含义不同，而且表示方法及运算法则也不相同。运算法则也不相同。标量的求和标量的求和遵循算术加法的遵循算术加法的法则，法则，矢量的求和矢量的求和遵循平行四边形法则。遵循平行四边形法则。四、位移和路程四、位移和路程 为为描描述述物物体体位位置置的的变变化化，我我们们把把由由初初位位置置A指指向向末末位位置置B的的有有向向线线段段AB称称为为物物体体在在这这段段时时间内的间内的位移位移。位位移移的的大大小小是是AB线线段段的的长长度度，位位移移的的方方向向是是由由初初位位置置A指指向向末末位位置置B的方向。的方向。四、位移和路程四、位移和路程 路路程程和和位位移移不不同同，路路程程是是指指物物体体所所经经过过路路径径的的长长度度，只只有有大大小小，没有方向，是标量。没有方向，是标量。如如图图1-1所所示示，两两种种情情况况下下，物物体体的的路路程程分分别别是是曲曲线线ACB和和ADB的的长度。长度。五、速率与速度五、速率与速度 做匀速直线运动的物体，在相同的时间内通做匀速直线运动的物体，在相同的时间内通过的路程是相等的。通常把物体通过的路程与所过的路程是相等的。通常把物体通过的路程与所用时间的比值叫做用时间的比值叫做速率速率。速率只有大小，没有方。速率只有大小，没有方向。向。物理学中，把位移与发生这个位移所用时间物理学中，把位移与发生这个位移所用时间的比值称为的比值称为速度速度。它是用来描述物体运动的快慢。它是用来描述物体运动的快慢和方向的物理量，用符号和方向的物理量，用符号v表示。表示。五、速率与速度五、速率与速度 速度既有大小，又有方向。速度的大小在数速度既有大小，又有方向。速度的大小在数值上等于单位时间内位移的大小，方向跟物体的值上等于单位时间内位移的大小，方向跟物体的运动方向相同。表运动方向相同。表1-1列出了一些物体运动的参考列出了一些物体运动的参考速度。速度。五、速率与速度五、速率与速度 如果物体在一条直线上运动，在相同如果物体在一条直线上运动，在相同时间内通过的位移相等，这种运动叫做时间内通过的位移相等，这种运动叫做匀匀速直线运动速直线运动，此时速率等于速度的大小。，此时速率等于速度的大小。如果物体在一条直线上运动，在相同如果物体在一条直线上运动，在相同时间内通过的位移不相等，这种运动就叫时间内通过的位移不相等，这种运动就叫做做变速直线运动变速直线运动。五、速率与速度五、速率与速度 做匀速直线运动的物体，在相同的时间内通做匀速直线运动的物体，在相同的时间内通过的路程是相等的。通常把物体通过的路程与所过的路程是相等的。通常把物体通过的路程与所用时间的比值叫做用时间的比值叫做速率速率。速率只有大小，没有方。速率只有大小，没有方向。向。物理学中，把位移与发生这个位移所用时间物理学中，把位移与发生这个位移所用时间的比值称为的比值称为速度速度。它是用来描述物体运动的快慢。它是用来描述物体运动的快慢和方向的物理量，用符号和方向的物理量，用符号v表示。表示。五、速率与速度五、速率与速度 为了粗略地描述做变速直线运动物体运动的为了粗略地描述做变速直线运动物体运动的平均快慢程度，我们把位移与发生这段位移所用平均快慢程度，我们把位移与发生这段位移所用时间的比值叫做这段时间内时间的比值叫做这段时间内(或这段位移内或这段位移内)运动运动的的平均速度平均速度，用符号，用符号v表示。表示。为了精确地描述物体运动快慢的程度，我们为了精确地描述物体运动快慢的程度，我们把物体在某一时刻（或某一位置）的速度叫做把物体在某一时刻（或某一位置）的速度叫做瞬瞬时速度时速度。五、速率与速度五、速率与速度 【例题例题1-1】如果汽车在第一个如果汽车在第一个600s、第二个、第二个600s、第三个、第三个600s内的位移如表内的位移如表1-2第二行的数据第二行的数据所示，根据表所示，根据表12可算出总的平均速度，试与可算出总的平均速度，试与三个时段的平均速度进行对比。三个时段的平均速度进行对比。第二章第二章 匀变速直线运动匀变速直线运动三匀变速匀变速直线直线运动运动的规律的规律一一匀变速匀变速直线直线运动运动二加速度加速度四四自由落自由落体运动体运动一、匀变速直线运动一、匀变速直线运动 变速直线运动包括两种：一种叫匀变速直线运变速直线运动包括两种：一种叫匀变速直线运动，另一种叫非匀变速直线运动。在相等的时间间动，另一种叫非匀变速直线运动。在相等的时间间隔内如果速度的变化都相等，这样的运动我们把它隔内如果速度的变化都相等，这样的运动我们把它叫做叫做匀变速直线运动匀变速直线运动。如表。如表1-3是某一汽车速度盘在是某一汽车速度盘在不同时刻的示数。不同时刻的示数。一、匀变速直线运动一、匀变速直线运动 由表由表1-3可知，在相等的时间间隔内，汽可知，在相等的时间间隔内，汽车速度的变化相等，那么汽车所做的运动就车速度的变化相等，那么汽车所做的运动就是匀变速直线运动。是匀变速直线运动。匀变速直线运动又分为两种：一种是速度匀变速直线运动又分为两种：一种是速度均匀增加的匀加速直线运动；一种是速度均均匀增加的匀加速直线运动；一种是速度均匀减少的匀减速直线运动。匀减少的匀减速直线运动。二、加速度二、加速度 在匀变速直线运动中，速度的变化快慢在匀变速直线运动中，速度的变化快慢是不一样的。用是不一样的。用v0表示初速度，用表示初速度，用vt表示经过表示经过时间时间t后的末速度，用后的末速度，用a表示表示加速度加速度，则有公式：，则有公式：在国际单位制中，加速度的单位是米每二在国际单位制中，加速度的单位是米每二次方秒，符号是次方秒，符号是m/s2。二、加速度二、加速度 加加速速度度是是矢矢量量。在在直直线线运运动动中中，通通常常规规定定初初速速度度的的方方向向为为正正方方向向。在在匀匀加加速速直直线线运运动动中中，加加速速度度的的方方向向与与初初速速度度的的方方向向相相同同，加加速速度度是是正正值值；在在匀匀减减速速直直线线运运动动中中，加加速速度度的的方方向向与与初初速速度度的的方方向向相相反，加速度是负值。反，加速度是负值。【例例题题1-2】做做匀匀变变速速直直线线运运动动的的汽汽车车，在在5秒秒内内速度从速度从10m/s增加到增加到25m/s，求该汽车的加速度。，求该汽车的加速度。【例例题题1-3】汽汽车车紧紧急急刹刹车车时时的的速速度度是是20m/s，经经过过2秒汽车停下来，求汽车的加速度。秒汽车停下来，求汽车的加速度。三、匀变速直线运动的规律三、匀变速直线运动的规律 由匀变速直线运动的加速度公式由匀变速直线运动的加速度公式a=vt-v0t可以得到，可以得到，匀变速直线运动的速度公式匀变速直线运动的速度公式：如果初速度为零，则上式可简化为如果初速度为零，则上式可简化为 三、匀变速直线运动的规律三、匀变速直线运动的规律 【例题例题1-4】一辆汽车原来的速度是一辆汽车原来的速度是10m/s，后来，后来以以0.5m/s2的加速度匀加速行驶，求加速的加速度匀加速行驶，求加速20s时汽车的时汽车的速度的大小。速度的大小。【例题例题1-5】汽车紧急刹车时加速度的大小为汽车紧急刹车时加速度的大小为6.5m/s2，如果必须在，如果必须在2s内停下来，汽车行驶的最大内停下来，汽车行驶的最大允许速度是多少？允许速度是多少？三、匀变速直线运动的规律三、匀变速直线运动的规律 由位移公式和平均速度由位移公式和平均速度可得可得匀变速直线运动的位移公式匀变速直线运动的位移公式：将将 代入上式，可得代入上式，可得三、匀变速直线运动的规律三、匀变速直线运动的规律 【例题例题1-6】一辆汽车以一辆汽车以10m/s的速度匀加的速度匀加速行驶，加速度的大小是速行驶，加速度的大小是0.4m/s2，行驶时间，行驶时间是是10s,求汽车在这求汽车在这10s内通过的位移。内通过的位移。三、匀变速直线运动的规律三、匀变速直线运动的规律导出公式导出公式：由速度公式和位移公式：由速度公式和位移公式可得，可得，三、匀变速直线运动的规律三、匀变速直线运动的规律 【例题例题1-7】一滑雪运动员从一滑雪运动员从85m长的山坡上匀加长的山坡上匀加速滑下，初速度是速滑下，初速度是1.8m/s，末速度是，末速度是5.0m/s。问通过。问通过这个斜坡要多少时间？这个斜坡要多少时间？四、自由落体运动四、自由落体运动 物体只在重力作用下从静物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫止开始下落的运动叫自由落体自由落体运动运动。如图如图1-2所示，它是自由落所示，它是自由落体小球的频闪照片。体小球的频闪照片。结论：结论：自由落体运动是初自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。速度为零的匀加速直线运动。四、自由落体运动四、自由落体运动 在同一地点所有做自由落体运动物体的在同一地点所有做自由落体运动物体的加速度应该是相同的。我们把自由落体运动加速度应该是相同的。我们把自由落体运动的加速度叫的加速度叫重力加速度重力加速度。通常用字母。通常用字母g表示。表示。重力加速度重力加速度g的方向与重力方向相同，总的方向与重力方向相同，总是竖直向下的。实验表明，重力加速度的大是竖直向下的。实验表明，重力加速度的大小在地球上不同的地方是不同的。如果不作小在地球上不同的地方是不同的。如果不作特别说明，通常特别说明，通常g取取9.8m/s2。四、自由落体运动四、自由落体运动 自自由由落落体体运运动动的的公公式式 自自由由落落体体运运动动是是初初速速度度为为零零的的匀匀加加速速直直线线运运动动，加加速速度度为为g，下下落落的的位位移移为为h，下下落落的的速速度度为为vt。自自由由落落体体运运动应该适用于匀加速直线运动的公式，即动应该适用于匀加速直线运动的公式，即四、自由落体运动四、自由落体运动 【例例题题1-8】一一块块石石头头从从楼楼顶顶自自由由下下落落，测测得得落落地地时时间间为为2.0s，求求这这个个楼楼顶顶距距离离地地面面的的高度高度h及石头落地时的速度及石头落地时的速度vt。第三章第三章 重力重力 弹力弹力 摩擦力摩擦力一一力的概念力的概念二重力重力三三弹力弹力四摩擦力摩擦力一、力的概念一、力的概念 事例：事例：（1）台秤上的物体对台秤作用的是压力，台）台秤上的物体对台秤作用的是压力，台秤对物体作用的是支持力。秤对物体作用的是支持力。（2）手拉弹簧时手作用于弹簧的是拉力，弹）手拉弹簧时手作用于弹簧的是拉力，弹簧作用于手的是弹力。簧作用于手的是弹力。（3）磁铁对磁针的作用是吸引力，磁针对磁）磁铁对磁针的作用是吸引力，磁针对磁铁的作用也是吸引力。铁的作用也是吸引力。一、力的概念一、力的概念 大量事例表明，大量事例表明，力是物体间的相互作用力是物体间的相互作用。力可以产生于直接接触的物体之间，也可以产力可以产生于直接接触的物体之间，也可以产生于没有直接接触的物体之间，并且生于没有直接接触的物体之间，并且力有力有3个基本个基本特性：特性：（1）力不能脱离物体而孤立存在。）力不能脱离物体而孤立存在。（2）力总是成对出现的。）力总是成对出现的。（3）力有大小、方向、作用点。（力的）力有大小、方向、作用点。（力的3要素）要素）一、力的概念一、力的概念由物体间相互作用的大量事实说明，由物体间相互作用的大量事实说明，力的作用效果力的作用效果可以表述为两个方面：可以表述为两个方面：（1）力可以改变物体的运动状态）力可以改变物体的运动状态力的外效应。力的外效应。工程力学中静力学研究力的外效应工程力学中静力学研究力的外效应（2）力可以使物体发生形变）力可以使物体发生形变力的内效应。工力的内效应。工程力学中材料力学研究力的内效应程力学中材料力学研究力的内效应 力的作用效果是由力的大小、方向、作用点共力的作用效果是由力的大小、方向、作用点共同决定的。同决定的。一、力的概念一、力的概念 既有大小又有方向的物理量称为既有大小又有方向的物理量称为矢量矢量，如力、，如力、速度等。只有大小没有方向的物理量称为速度等。只有大小没有方向的物理量称为标量标量，如，如长度、时间、功、功率、质量、温度等。长度、时间、功、功率、质量、温度等。力是矢量力是矢量。力的大小可以用弹簧秤来测量，在。力的大小可以用弹簧秤来测量，在国际单位制中，力的单位为牛顿，符号为国际单位制中，力的单位为牛顿，符号为N。用一根带箭头的线段来表示一个力，这种表示用一根带箭头的线段来表示一个力，这种表示力的方法叫力的方法叫力的图示力的图示。如图。如图1-3所示。所示。一、力的概念一、力的概念 力的分类力的分类 力的分类一般有两种方法：力的分类一般有两种方法：一是按力的性质来分，包括重力、弹力、摩一是按力的性质来分，包括重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等；二是按力的作用擦力、分子力、电磁力等；二是按力的作用效果来分，包括拉力、压力、支持力、动力、效果来分，包括拉力、压力、支持力、动力、阻力、浮力、向心力等。阻力、浮力、向心力等。在力学中，常见的力有在力学中，常见的力有3种：重力、弹力、种：重力、弹力、摩擦力。摩擦力。二、重力二、重力 由于地球的吸引而使物体受到的力称为由于地球的吸引而使物体受到的力称为重重力力。重力的方向总是竖直向下的。重力的方向总是竖直向下的。重力的大小重力的大小跟物体的质量成正重力的大小重力的大小跟物体的质量成正比。比。地球对物体的重力作用在物体的各个部分。地球对物体的重力作用在物体的各个部分。二、重力二、重力 质质量量分分布布均均匀匀、形形状状规规则则的的物物体体，其其重重心心在在几几何何体体中中心心上上，如如均均匀匀细细直直棒棒、均均匀匀球球体、均匀圆柱体的重心，如图体、均匀圆柱体的重心，如图1-7所示所示。二、重力二、重力 质质量量分分布布不不均均匀匀的的物物体体的的重重心心与与物物体体的的形形状状、质质量量分分布布有有关关。例例如如，载载重重汽汽车车的的重重心心随随着着装装货货多多少少和和装装货货位位置置而而变变化化，如如图图1-8所示。所示。二、重力二、重力 重重心心与与稳稳度度 从从经经验验知知道道，砖砖块块有有3种种不不同同的的放放置置方方法法，其其中中平平放放最最稳稳，侧侧放放次次之之，竖竖放放最最不不稳稳。可可见见，随随重重心心的的升升高高，物物体体的的稳度在降低。稳度在降低。结结论论：物物体体的的重重心心越越低低，支支撑撑面面越越大大，物体的稳定度就越强。物体的稳定度就越强。三、弹力三、弹力 在在一一定定限限度度内内，如如果果外外力力消消失失，发发生生形形变变的的物物体体能能恢恢复复原原状状，这这种种能能恢恢复复原原状状的的形形变叫做变叫做弹性形变弹性形变。若若施施加加在在物物体体上上的的力力超超过过一一定定限限度度，撤撤去去作作用用力力后后，物物体体不不能能恢恢复复原原状状，这这个个限限度度叫叫弹性限度弹性限度。三、弹力三、弹力 弹力的产生弹力的产生 如图如图1-9所示。所示。发生形变的物体由于要恢复原状，就会对跟它发生形变的物体由于要恢复原状，就会对跟它接触的物体产生力的作用，这种力叫做接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力弹力。显然弹力产生的条件为：显然弹力产生的条件为：物体间要直接接触；物体间要直接接触；接触处要相互挤压并发生形变。因此，弹力接触处要相互挤压并发生形变。因此，弹力是接触力是接触力。三、弹力三、弹力1.1.弹簧的弹力弹簧的弹力 胡克定律：胡克定律：在弹性限度内，弹簧弹力大小跟弹在弹性限度内，弹簧弹力大小跟弹簧伸长或缩短的长度成正比。簧伸长或缩短的长度成正比。式中式中 k叫弹簧的劲度系数叫弹簧的劲度系数，单位是，单位是N/m，三、弹力三、弹力 【例例题题1-9】一一根根弹弹簧簧不不挂挂物物体体时时，长长为为10cm，挂挂上上6N的的砝砝码码时时,长长为为16cm，则则该该弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数是是多多少少？当当弹弹簧簧被被压压缩缩到到5cm时时，此此弹弹簧簧弹弹力力为为多多大？大？三、弹力三、弹力2.2.压力和支持力压力和支持力 通常所说的压力和支持力都是弹力，它们的方通常所说的压力和支持力都是弹力，它们的方向总是垂直于接触面而指向受力物体。向总是垂直于接触面而指向受力物体。【例题例题1-10】一本书放在一本书放在桌面上，如图桌面上，如图1-11所示。试分所示。试分析产生于书和桌面之间的弹力。析产生于书和桌面之间的弹力。三、弹力三、弹力3.3.绳子和物体之间的拉力绳子和物体之间的拉力 通常所说的绳的拉力是绳对物体的弹力，拉力通常所说的绳的拉力是绳对物体的弹力，拉力也是弹力，方向沿着绳指向绳收缩的方向。也是弹力，方向沿着绳指向绳收缩的方向。【例题例题1-11】电线下方悬挂电灯，试分析产生于电线下方悬挂电灯，试分析产生于电线和电灯之间的弹力。电线和电灯之间的弹力。四、摩擦力四、摩擦力 相相互互接接触触的的两两物物体体之之间间，有有相相对对运运动动趋趋势势但但又又保保持持相相对对静静止止状状态态时时所所受受的的摩摩擦擦力力叫叫静摩擦力静摩擦力，常用，常用Ff来表示。来表示。四、摩擦力四、摩擦力 当静摩擦力增大到某一数值时，物体刚当静摩擦力增大到某一数值时，物体刚能滑动，此时静摩擦力达到最大值，叫能滑动，此时静摩擦力达到最大值，叫最大最大静摩擦力静摩擦力。因此，最大静摩擦力在数值上等。因此，最大静摩擦力在数值上等于使物体刚要运动时所用的最小外力。于使物体刚要运动时所用的最小外力。静摩擦力的大小静摩擦力的大小在零到最大静摩擦力之在零到最大静摩擦力之间，跟与它平衡的外力大小相等。间，跟与它平衡的外力大小相等。四、摩擦力四、摩擦力 一一个个物物体体在在另另一一个个物物体体表表面面上上滑滑动动时时，要要受受到到另另一一个个物物体体的的阻阻碍碍作作用用，这这种种阻阻碍碍两两个个物物体体间间相相对对运动的力叫运动的力叫滑动摩擦力滑动摩擦力。滑动摩擦力的方向滑动摩擦力的方向总跟接触面相切，并跟总跟接触面相切，并跟物体的相对滑动方向相物体的相对滑动方向相反。反。四、摩擦力四、摩擦力 大大量量实实验验表表明明，两两个个物物体体之之间间的的滑滑动动摩摩擦擦力力跟跟正正压压力力成成正正比比。如如果果用用Ff表表示示滑滑动动摩摩擦力，用擦力，用FN表示正压力，则表示正压力，则 动摩擦动摩擦因数因数四、摩擦力四、摩擦力 【例例题题1-12】东东北北林林场场中中，冬冬季季常常用用马马拉拉的的雪雪橇橇运运木木材材，有有一一钢钢制制滑滑板板的的雪雪橇橇，上上面面装装着着木木材材，雪雪橇橇和和木木材材总总重重力力为为5104N，假假设设冰冰面面是是水水平平的的，马马要要在在水水平平方方向向上上用用多多大大的的力力才才能能拉拉着着雪雪橇橇匀匀速速前前进？进？第四章第四章 力的合成与分解力的合成与分解一一离子键离子键二共价键共价键一一离子键离子键二力的分解力的分解一一力的合成力的合成一、力的合成一、力的合成力力的的合合成成 一一盏盏灯灯可可以以有有两两种种挂挂法法。在在两两个个拉拉力力F1和和F2的的共共同同作作用用下下，灯灯保保持持静静止止状状态态。这这与与一一个个拉拉力力F的的作作用用效效果果完完全全相相同同。从从效效果果上上看看，用用一一个个力力F可可以以代代替替两两个个力力F1和和F2。如如果果一一个个力力作作用用在在物物体体上上，跟跟几几个个力力共共同同作作用用在在这这个个物物体体上上产产生生的的效效果果相相同同，那那么么这这个个力力就就叫叫那那几几个个力力的的合合力力。那那几几个个力力就就叫叫这这个个力力的的分分力力。求求几几个力的合力叫个力的合力叫力的合成力的合成。一、力的合成一、力的合成 如果用表示两如果用表示两个共点力个共点力F1和和F2的的线段为邻边做平行线段为邻边做平行四边形，那么合力四边形，那么合力F的大小和方向就的大小和方向就可以用这两个邻边可以用这两个邻边之间的对角线表示之间的对角线表示出来，这叫做出来，这叫做平行平行四边形定则四边形定则。一、力的合成一、力的合成 当两个分力当两个分力 F1和和F2以及它们的夹角以及它们的夹角已知时，已知时，要求它们的合力，有两种基本方法。要求它们的合力，有两种基本方法。（1）作图法：即按照力的图示的要求画出这两个）作图法：即按照力的图示的要求画出这两个共点的分力，作出相应的平行四边形，量出其对共点的分力，作出相应的平行四边形，量出其对角线，就可求出合力的大小及方向。角线，就可求出合力的大小及方向。（2）计算法：画出力的示意图，根据几何知识计）计算法：画出力的示意图，根据几何知识计算出合力。算出合力。一、力的合成一、力的合成【例例题题1-13】已已知知F1=30N，F2=40N，当当F1与与F2相互垂直时合力有多大，方向如何？相互垂直时合力有多大，方向如何？方法一：作图法如图方法一：作图法如图1-17(a)所示。所示。一、力的合成一、力的合成步骤一，选定标度：如用步骤一，选定标度：如用1cm表示表示10N。步骤二，根据标度作出分力步骤二，根据标度作出分力F1、F2的图示。的图示。步骤三，运用平行四边形定则作平行四边形。步骤三，运用平行四边形定则作平行四边形。步骤四，用直尺量出对角线长度：步骤四，用直尺量出对角线长度：5cm代表合力代表合力 的大小为的大小为50N。步骤五，用量角器量出步骤五，用量角器量出F与与F2方向的夹角：方向的夹角：为为 37，即合力的方向。，即合力的方向。一、力的合成一、力的合成方法二：计算法方法二：计算法如图如图1-17(b)所示所示。二、力的分解二、力的分解 力力的的分分解解求求一一个个已已知知力力的的分分力力，叫叫做做力力的的分分解解。力力的的分分解解是是力力的的合合成成的的逆逆运运算算。平平行行四四边边形形定定则则既既是是力力的的合合成成定定则则，也也是是力力的的分解定则。分解定则。在在具具体体分分解解某某个个力力时时，应应当当把把已已知知力力作作为为平平行行四四边边形形的的对对角角线线，平平行行四四边边形形的的两两个个邻边就表示这个已知力的两个分力。邻边就表示这个已知力的两个分力。二、力的分解二、力的分解 斜斜向向上上的的拉拉力力分分解解如如图图1-20所所示示，小小车车受受到到一一个个斜斜向向上上方方的的拉拉力力F的的作作用用，这这个个力力产产生生两两个个效效果果：使使车车向向前前运运动动，同同时时又又把把车车向向上上提提，所所以以F的的分力为分力为F1和和F2。二、力的分解二、力的分解 【例例题题1-14】一一个个大大木木箱箱重重600N，放放在在水水平平地地面面上上,现现某某人人用用大大小小为为400N的的力力，沿沿与与水水平平方方向向成成30角角向向上上拉拉动动木木箱箱，如如图图1-21所所示示。求求木木箱箱匀匀速速前前进时受到的摩擦力？进时受到的摩擦力？二、力的分解二、力的分解斜面上物体重力的分解：斜面上物体重力的分解：物物体体受受重重力力作作用用在在斜斜面面上上产产生生了了两两种种作作用用效效果果：一一是是促促使使物物体体沿沿斜斜面面下下滑滑（或或有有下下滑滑趋趋势势）；二二是是压压向向斜斜面面，如如图图1-23所所示。示。第五章第五章 牛顿运动定律牛顿运动定律一一牛顿牛顿第一定律第一定律二牛顿牛顿第二定律第二定律三三力学力学单位制单位制四牛顿牛顿第三定律第三定律一、牛顿第一定律一、牛顿第一定律 动力学的奠基人是英国科学家牛顿（动力学的奠基人是英国科学家牛顿（16421727）。他提出了牛顿第一定律、牛顿第二定律、）。他提出了牛顿第一定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律，这牛顿第三定律，这3条定律总称为条定律总称为牛顿运动定律牛顿运动定律，是整个动力学的基础。是整个动力学的基础。古希腊的哲学家亚里士多德（公元前古希腊的哲学家亚里士多德（公元前384前前322）根据这类事实经验得出结论说：必须有力作）根据这类事实经验得出结论说：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要停下来。就要停下来。一、牛顿第一定律一、牛顿第一定律 直直到到17世世纪纪，意意大大利利著著名名物物理理学学家家伽伽利利略略才才根根据据实实验验指指出出，在在水水平平面面上上运运动动的的物物体体所所以以会会停停下下来来，是因为受到摩擦阻力的缘故。是因为受到摩擦阻力的缘故。伽伽利利略略时时代代的的法法国国科科学学家家笛笛卡卡儿儿（15961650）进进一一步步补补充充完完善善了了伽伽利利略略的的论论点点，他他认认为为：如如果果没没有有其其他他原原因因，运运动动的的物物体体将将继继续续以以同同一一速速度度沿沿着着一一条条直直线线运运动动，既既不不会会停停下下来来，也也不不会会偏偏离离原原来的方向。来的方向。一、牛顿第一定律一、牛顿第一定律 在在伽伽利利略略等等人人的的研研究究基基础础上上，并并根根据据自自己己的的研研究究，牛牛顿顿提提出出了了3条条运运动动定定律律，其其中中第第一一条条定定律律是是牛牛顿顿第第一一定定律律：一一切切物物体体总总保保持持匀匀速速直直线线运运动动状状态态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。物物体体的的这这种种保保持持原原来来的的匀匀速速直直线线运运动动或或静静止止状状态态的的性性质质叫叫做做惯惯性性。牛牛顿顿第第一一定定律律又又叫叫惯惯性性定定律律。一一切切物物体体都都有有惯惯性性，物物体体的的运运动动并并不不需需要要力力来来维维持持，惯惯性性是是物物体体的的固固有有性性质质，不不论论物物体体处处于于什什么么状状态态，都有惯性。都有惯性。一、牛顿第一定律一、牛顿第一定律 判断物体的运动状态是否改变，就是要判断物体的运动状态是否改变，就是要看它的运动有没有加速度。看它的运动有没有加速度。力是产生加速度的原因。力是产生加速度的原因。质量大的物体惯性大，质量小的物体惯质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。因而质量是物体惯性大小的量度。性小。因而质量是物体惯性大小的量度。二、牛顿第二定律二、牛顿第二定律 加加速速度度和和力力的的关关系系：对对质质量量相相同同的的物物体体来来说说，物物体体的的加加速速度度跟跟作作用用在在它它上上面面的的力力成成正比。用数学表达式表示为正比。用数学表达式表示为二、牛顿第二定律二、牛顿第二定律 加加速速度度和和质质量量的的关关系系：在在相相同同力力的的作作用用下下，物物体体的的加加速速度度跟跟它它的的质质量量成成反反比比。用用数数学表达式表示为学表达式表示为 二、牛顿第二定律二、牛顿第二定律牛顿第二定律：牛顿第二定律：物体的加速度跟物体所受的外力成物体的加速度跟物体所受的外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟外力正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟外力的方向相同。用数学表达式可表示为的方向相同。用数学表达式可表示为在国际单位制中，规定使质量为在国际单位制中，规定使质量为1kg的物体获得的物体获得1m/s2的加速度所用的力为的加速度所用的力为1N，于是牛顿第二定律，于是牛顿第二定律公式简化为公式简化为二、牛顿第二定律二、牛顿第二定律【例例题题1-15】一一辆辆卡卡车车空空载载和和满满载载时时的的质质量量分分别别为为4.0103kg和和 12.0103kg，使使 空空 载载 车车 产产 生生 加加 速速 度度a1=0.3m/s2的的作作用用力力F，可可使使满满载载车车产产生生多多大大的的加加速速度？度？三、力学单位制三、力学单位制 只只要要预预先先选选定定部部分分物物理理量量并并确确定定其其单单位位，其其他他物物理理量量的的单单位位就就可可以以借借助助物物理理公公式式由由这这些已有的单位推导得出。些已有的单位推导得出。物物理理学学上上，把把预预先先选选定定的的物物理理量量称称为为基基本本量量，它它们们的的单单位位称称为为基基本本单单位位，由由基基本本单单位位用用物物理理公公式式推推导导出出的的其其他他单单位位称称为为导导出出单单位位，基本单位和导出单位一起组成了，基本单位和导出单位一起组成了单位制单位制。三、力学单位制三、力学单位制 在在国国际际单单位位制制中中，力力学学中中有有3个个基基本本物物理理量量及及相相应应的的3个个基基本本单单位位，分分别别为为长长度度的的单单位位米米(m)、质质量量的的单单位位千千克克(kg)、时时间间的的单单位位秒秒(s)，其他物理量的单位都可以由它们导出。，其他物理量的单位都可以由它们导出。例例如如，力力F的的单单位位可可由由公公式式F=ma推推出出为为kgms2，物物理理上上用用牛牛顿顿(N)代代替替kgm s2。四、牛顿第三定律四、牛顿第三定律 力是物体间的相互作用。两物体间相互作用的力是物体间的相互作用。两物体间相互作用的这一对力，叫做这一对力，叫做作用力作用力和和反作用力反作用力。作用力和反作。作用力和反作用力并不是绝对的，我们把其中一个力叫做作用力，用力并不是绝对的，我们把其中一个力叫做作用力，另一个力就叫做反作用力。另一个力就叫做反作用力。四、牛顿第三定律四、牛顿第三定律 牛顿第三定律：牛顿第三定律：两个物体之间的作用力两个物体之间的作用力F和反作用力和反作用力F总是大小相等，方向相反，沿总是大小相等，方向相反，沿一条直线分别作用在两个物体上。一条直线分别作用在两个物体上。式中，负号表示式中，负号表示F的方向与的方向与F方向相反。方向相反。四、牛顿第三定律四、牛顿第三定律在应用牛顿第三定律分析问题时，必须注意：在应用牛顿第三定律分析问题时，必须注意：(1)作用力和反作用力总是同时出现，同时存在，同作用力和反作用力总是同时出现，同时存在，同时消失。时消失。(2)作用力和反作用力总是相同性质的力，如：同为作用力和反作用力总是相同性质的力，如：同为弹力或同为摩擦力等。弹力或同为摩擦力等。(3)作用力与反作用力分别作用在两个物体上，所以作用力与反作用力分别作用在两个物体上，所以不能互相抵消。不能互相抵消。