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初中生实用辞典物理



前 言


  《初中生实用辞典·物理》是一部汇集整个初中阶段物理概念、定理、 定律、实验以及教材中所涉及的科学家生平、现代物理研究成果的教学工 具书。
  本书在内容编写上,以《九年义务教育全日制初级中学物理教学大纲》 要求为宗旨,以初中物理教材为依据,吸收了各类初中物理资料的精华以 及多年初中物理教学研究的成果编写而成。编写者都是具有多年初中物理 教学经验的高级及特级教师。全书分六章,共收入辞条 153 条,在辞条中 又特别注重基本概念、基本定理、定律的撰写,每个辞条都是个专题性研 究。书中不仅对每个知识点给出了明确的定义,而且就其理解及准确把握 的各个方面作了全面的阐述,提出了注意事项,并通过大量用例剖析,展 示了各知识点在整个初中阶段的运用,以达到知识与能力的和谐统一。为 拓宽学生的视野,本书还增加了一些大纲中规定为选修的内容及部分较难 的例题,并在这些辞条或例题前面打上“*”号。
  本书具有与一般的教学参考资料不同的特点。首先,在编排上,全书 以辞条的形式出现,更便于读者查阅;其次,在内容撰写上,既注重素质 教育的需要,又注重继续学习的需要;既注重同步教学的需要,又注重课 外拓展视野的需要;既注重初中学生学习的需要,又注重初中物理教师、 教学研究人员、初中生家长的需要。因此,《初中生实用辞典·物理》是 一部集知识性、史料性、实用性于一体的最新初中物理读物。
由于编写时间仓促,书中疏漏之处难免,敬请广大读者指正。


编者 一九九七年三月

力学


  【长度的测量】用一定的工具度量或测算各种物理量(如长度、时间、 温度、速度等)叫测量。检查身体要量身高、称体重,赛跑、竞走要测时 间,??我们在日常生活中经常要进行各种测量。工农业生产和科学研究 更离不开精确的测量。
  物理学是一门以实验为基础的科学,测量又是实验的基础,所以,我 们学习物理是从学习测量开始的。初中物理首先要学习长度、质量、时间 等基本物理量的测量。
  测量一个物理量,就意味着要把它与另一个作为比较标准的同类量进 行比较,一个公认的标准量就叫做测量单位。所以,要进行测量,就要先 确定测量的单位。国际上规定了一套统一的单位,叫做国际单位制,简称
SI 制。
  长度的单位 国际单位制中的长度单位是米。常用的倍数单位和分数 单位还有千米、分米、厘米、毫米、微米等,它们的换算关系如下:
1 千米=1000 米,
1 分米=0.1 米,
1 厘米=0.01 米,
1 毫米=0.001 米,
       1 微米=0.001 毫米=0.000001 米。 测量长度的基本工具是刻度尺,正确使用刻度尺进行测量的步骤是:
1.使刻度尺的零刻度线对准被测物体的一端,如果刻度尺的零刻度线
位于尺端,已因磨损而不清晰,或者为了测量的方便,也可以用刻度尺中 间的某一刻度作为起点;
2.使刻度尺的刻度线尽可能贴近被测物体;
3.读数时,视线要正对刻度线(即视线与刻度尺垂直),不可斜视;
  4.记录数据时,应该先读出“准确值”(即读到最小刻度位的数值), 再估计出“估计值”(比最小刻度低一位的值),最后别忘了写上正确的 单位。
要注意,所谓“最小刻度”不是指刻度尺最左端的“0”刻度,而是刻
度尺上相邻两条刻度线之间的距离。如图 1-1 所示的刻度尺的最小刻度就
是 1 毫米。测量所能达到的准确程度是由刻度尺的最小刻度所决定的。
用例一 正确使用刻度尺,测量物体的长度。 题 1 测量如图 1-1 所示的小木块的长度。
  采用上述测量方法,测得的结果是 4.05 厘米(或 40.5 毫米)。由于 每人的估计值是会有差异的,所以测量结果记为 4.04 厘米或 4.06 厘米, 也是对的。
  题 2 甲、乙两同学用最小刻度为毫米的刻度尺,测量同一本教科书 的长度。甲同学的记录是 25.8 厘米,乙同学的记录是 25.80 厘米。哪一位 同学的测量记录是对的?
  正确的测量记录应该是读到最小刻度位(为准确值),再多估一位(为 估计值)。这两位同学使用的都是毫米刻度尺,把测量结果读到毫米,是
258 毫米,即 25.8 厘米,这是测量所得的准确值,乙同学按照正确的测量 方法,又估计出 0.1 毫米那一位的值是 0,所以乙同学的测量记录是对的。

而甲同学的测量结果缺少一位估计值,与物理实验所要求的记录格式不符 合,是错误的。
  用例二 根据正确的测量结果,判断测量时所使用的测量工具的准确 程度。
  正确记录的测量数据的最低位是估计值,它的前一位反映了测量工具 的最小刻度,所以由此可推知测量时所选用的测量工具的准确程度。
  题 3 甲、乙两同学,测量同一张桌子的长度,测量方法正确,测得 的结果分别是 1.270 米和 1.2700 米。他们的测量有什么不同?
甲同学测量的结果只准确到厘米,测量时读出的准确值是 127 厘米(即
1.27 米),毫米位的“0”是估计出来的,所以他所用的是厘米刻度尺; 同样,我们可以推得,乙同学所用的是毫米刻度尺。所以,乙同学比甲同 学采用了更精密的测量工具,得出了准确程度较高的测量结果。
用例三 根据测量要求,选用合适的测量工具。 俗话说:“鞋不差分,衣不差寸。”意思是做鞋或买鞋的时候,测量
的要求比较高,相比之下,对于衣服测量的要求就可以低一些。测量的要 求是根据实际情况而定的,测量的要求明确了,才能选择合适的测量工具。 中学物理实验室中常见的刻度尺,有厘米刻度尺和毫米刻度尺两种。为了 达到准确程度更高的测量结果,还有更精密的测量工具,如游标卡尺测量 的准确程度可以达到 0.1 毫米、0.05 毫米或 0.02 毫米,螺旋测微计测量 的准确程度可以达到 0.01 毫米。工厂里常常使用这两种测量工具。
题 4 为了给窗子配玻璃,需要采用怎样的刻度尺来测量所需要的长
度和宽度。为了计算教室的面积,又需要用怎样的刻度尺来测量教室的长 和宽。
在测量的时候,要先根据实际情况确定测量所需要的准确程度,然后
再根据要求选用适当的测量工具。为窗子配玻璃,要求测量结果能准确到 毫米,所以必须选用毫米刻度尺;而测量教室的长和宽,能准确到厘米就 够了,可以选用厘米刻度尺,为了测量的方便,还可以使用最小刻度为厘 米的皮卷尺。
用例四 根据单位的换算率,用正确的方法,进行长度单位的换算。
  学习物理要学会严密的思维,要学会讲道理。即使是单位换算这样简 单的事情,也要步步搞懂原理。
题 5 75 厘米= 米。
75 厘米(=75×1 厘米) ①
=75×0.01 米 ②
    =0.75 米 ③ 以上计算过程的第一步,说明 75 厘米是 1 厘米的 75 倍,第二步是根
据长度单位的换算率(换算率在国际上是由科学家会议作出决定,在国内 是由国务院颁布命令执行),把 1 厘米换算为 0.01 米,第三步是计算的结 果。通常第一步是省略不写的,所以这里加上了括号。把每一步的道理真 正搞懂了,今后不管遇到什么单位换算题,解题格式就不会弄错了。
【测量误差】 测量值与真实值之间的差异,叫做测量误差。 两个同学都用正确的测量方法,认真、仔细地测量同一支铅笔的长度,
其结果也可能不完全相同。但是,一个物体的真实长度总是一定的,我们 把物体的真实长度叫做真实值,测量所得的值是物体长度的近似值,叫做

测量值,测量值与真实值的差就是测量误差。一般情况下,我们不能知道 真实值到底是多少,所以也无法说出测量误差到底是多少,只能说出测量 误差的范围。当刻度尺的长度大于被测物体的长度时,测量可以一次完成, 如用厘米刻度尺一次测量一个小桌子的长,则测量误差的范围不会大于±
0.5 厘米;用毫米刻度尺一次测量一支铅笔的长,则测量误差的范围为±
0.5 毫米。当刻度尺的长度小于物体的长度时,需要不断移动刻度尺才能 完成测量,则测量误差也将增大。
测量误差的产生 测量误差的产生有两个方面的原因:
  1.跟测量工具有关系。例如刻度尺的刻度不够准确,钢尺会热胀冷缩, 木尺会潮湿,直尺会弯曲,塑料卷尺会收缩,经常使用又会拉长,这些因 素都会使测量产生误差。测量工具越精密,测量误差就越小。
  2.跟测量的人有关系。用刻度尺测长度的时候,如果用的是毫米刻度 尺,毫米的下一位数字就是估计出来的。既然是估计,有人的估计值偏大 些,有人的估计值偏小些,这就产生了与人有关的测量误差。
  测量误差与测量错误 测量误差是测量方法正确、操作态度认真 时,所不可避免的测量值与真实值的差异,所得的测量结果是可被使用的。 测量错误是由于测量方法不正确,操作不认真而得到了错误的测量结果, 其测量值是不能被使用的,测量错误是应该而且可以避免的。
选用更精密的测量工具,改进测量的方法,认真细心地进行测量,采
用多次测量求平均值的方法等,都可以减小测量误差。
用例一 了解测量误差的概念,能区别误差与错误。
题 1 关于误差的各种说法中正确的是: ( ) A.误差就是测量中产生的错误
B.多次测量求平均值可以避免误差
 C.采用精密仪器,认真测量就可以避免误差 D.测量中的误差是无法避免的,但可以尽量减少 测量中产生的错误是测量错误,其测量值是无意义的,是没有使用价
值的,而测量误差是不可避免的,所以选项 A 错误;选项 B 和 C 所说的只
能是减少误差的办法,并不能避免误差,因而只有 D 是正确的。
用例二 正确使用多次测量求平均值的方法,减少测量误差。 求平均值,不应该有什么困难。但是同学们初次接触它,也会产生一
些理解上的错误。如认为可以“少数服从多数”,把出现次数多的测量值
作为平均值;还有遇到求平均值时除不尽,就增加测量值的数位,随意改 变了测量的准确程度。这些错误都是应该避免的。
  题 2 一个实验小组的几位同学测量同一支铅笔的长,记录的数据 是:12.63 厘米、12.65 厘米、12.63 厘米、12.64 厘米。那么,这支铅笔 的长度的真实值最接近 ( )
A.12.63 厘米 B.12.64 厘米 C.12.6375 厘米 D.12.638 厘米
  选项 A 在四个测量值中出现过两次,但不是平均值。选项 C 和 D 虽然 都是四个测量值求得的平均值,C 是一直除到余数为零的,D 是把小数点后 的第四位做了四舍五入,但它们的数位都超过了原始数据,是不正确的。 原始数据记到哪一位,平均值就只能算到那一位,求出下一位四舍五入后 的近似值,所以选项 B 是正确的。
  
  【用毫米刻度尺测长度】 实验目的测量作业本和物理课本的长和 宽,间接测量物理课本中纸张的厚度,练习使用刻度尺。
实验器材 毫米刻度尺、练习本、物理课本。
  实验步骤 1.同一实验组的同学,依次用同一把刻度尺测同一本作业 本上同一部位(如作业本的左侧)的长度,记下测量结果。测量结束以后, 相互核对一下,结果是否一致,如果不一致,分析一下是什么原因。
作业本的长度 。
2.测出自己的物理课本的长和宽,测三次,算出平均值。
测量次数 1 2 3 平均值 课本长 课本宽


3.测量物理课本中正文部分一张纸的平均厚度。
  把物理课本的正文部分压紧,用刻度尺测量它的厚度,再根据正文部 分的页数,算出纸张的张数,最后用厚度除以纸张的张数,算出一张纸的 平均厚度。
用例一 通过测量,熟悉一些常见物体的长度。
  物理试题中有一类题目是已知测量结果的数值部分,要求应试者答出 相关的单位。如已知某同学的身高的数值部分是 1.60,所能填上的合适的 单位只可能是“米”,设想一下,如果后面加上“千米”、“分米”、“厘 米”、“毫米”这样的单位,将是怎样的情形。平地上耸立起一座 1.60 千米的高山是个什么样子,它将会是华东地区数一数二的高山;而 1.60 分米差不多只是一支铅笔的长度;1.60 厘米大约是手指某个部位的宽度;
1.60 毫米就是一粒芝麻的长度了。一个人的身高,是不可能在这么大的范
围内大起大落的。也可以说,一个确定物体的长度是几米、几分米、几厘 米、还是几毫米,属于哪个“数量级”,是不大可能混淆的。学习物理的 时候,不仅对于长度,对于其他的物理量的大小,也应该通过观察和实验, 确立正确的认识,做到心中有“数”。
题 1 人民币 1 分金属硬币的厚度接近于 ( )
A.1 微米 B.1 毫米 C.1 厘米 D.1 分米
1 微米是 1 毫米的一千分子之一,教科书中一页纸的厚度大约是六七
十微米,选项 A 显然不对。拿出你铅笔盒中的刻度尺,看一看 1 毫米、1 厘米、1 分米各是多长,不难找到正确答案是 B。
题 2 3.2×103 毫米可能是 ( ) A.教室的高度 B.铅笔的长度
C.窗玻璃的厚度 D.自行车轮的直径
  先进行单位换算:3.2×103 毫米=3.2 米,它是一个普通教室的高, 本题应选 A。
用例二 长度测量中的一些特殊方法。 测量物理课本正文中一张纸的厚度,就是一种积多求少的间接测量方
法。长度测量中的特殊方法是很多的,可以根据不同的具体情况,自己进 行设计。下面再举一些实例。

题 3 用刻度尺和三角板测量乒乓球的直径。
  按照图 1-2 所示的方法,利用三角板和刻度尺的配合,可以测量乒乓 球的直径。实质是把隐藏在球中心部位的直径,平移到了乒乓球的外部, 是一种化隐为显的方法。

题 4 如何测量曲线(比如某张江苏省地图上沪宁铁路)的长度? 常用的方法有两种:(1)化曲为直法。用一条不易伸长的柔软细线,
把它放在曲线上,并与曲线重合,在线上标出曲线的起点和终点,然后把 线放直,量出线上两点的距离,就得到了曲线的长度。(2)滚圆法。在一 枚硬币上先用铅笔做一个记号,表示滚动的起点,把这枚硬币沿曲线从一 端滚到另一端,记下滚动的圈数,对于不满一圈的部分,要做一个终点记 号。再把这枚硬币放在刻度尺上滚动,测出硬币的周长和不满一圈的那部 分的长度,就可以算出曲线的总长度了。当然,测出了地图上表示铁路的 曲线长度,再根据地图的比例尺,还可以计算出真实铁路的近似长度。
  【力】 力是物体对物体的作用。在日常生活中,人们对物体的推、 拉、提、压等作用都是力的作用。正是这些感觉经验,使人们形成了最初 的力的概念。当人们把人与物体间的相互作用的概念,推广到物体与物体 之间,就形成了物理学中的力的概念。
物体间力的作用是相互的,力不能离开物体而独立存在。我们把发生
力的作用的两个物体中的一个叫施力物体,另一个就叫受力物体,一般以 研究对象为受力物体。如某人踢一个静止的足球,足球飞出去了,我们研 究足球的运动状态的变化时,以足球为研究对象,踢足球的脚是施力物体, 足球是受力物体。足球受到脚施与的力,便改变了运动状态,由静止变为 运动了。如果此人不小心,使劲踢了一块大石头,把脚踢痛了,要问脚为 什么会痛,必然以脚为研究对象。因为物体间力的作用是相互的,当他踢 石头的时候,石头也撞了他的脚,对于研究对象——脚,石头就是施力物 体,脚是受力物体,它受到石头的撞击,受了伤,痛起来了。
发生力的作用的两个物体可以是接触的,也可以并不直接接触,如人
手推(或拉、或提、或压)一个物体,是直接接触的,而磁铁吸引铁钉, 隔开一段距离也能发生作用,地球吸引它周围的物体,也不一定要直接接 触,站在地面上的人被吸引,被楼板架空的人照样被吸引。
力的作用效果是使物体发生形变,或使物体的运动状态发生改变(详
见“运动和力”辞条)。
用例 运用力的作用是相互的知识,分析生活中的一些实例。
题 1 为什么用桨划船船能前进?为什么爆竹能升天? 我们知道,物体间力的作用是相互的。就是说,甲物体对乙物体施力
时,甲物体同时也受到乙物体对它的力的作用,反之,甲物体受到乙物体 对它的力的作用时,同时它也对乙物体施加力的作用。根据力的作用是相 互的原理,人坐在船上划船时,用桨推水向后,同时水就推桨向前,由于 桨、人、船是连在一起的,船就被推向前进了。同样道理,放爆竹时,爆 竹内的火药燃烧以后,产生了大量高温高压的气体,被爆竹的四壁挤压得 只能从它下部的小孔中喷出去,爆竹推气体向下,同时气体就推爆竹向上, 爆竹就上升了。火箭也是根据同样的原理制成的。
【力的图示】 力的作用效果不仅限力的大小有关,还跟力的方向和

作用点有关。物理学中把力的大小、方向和作用点叫做力的三要素。物理 学中,力常用一根带箭头的线段(简称有向线段)来表示。线段的起点表 示力的作用点,线段的长度表示力的大小,箭头的指向表示力的方向。这 种用一根有向线段把力的三要素都表示出来的方法,叫做力的图示法。我 们在分析物体受力时,有时只要表明物体受力的大致情况,可沿物体受力 方向画一根带箭头的线段,来表示物体受到的一个力,而对线段的起点和 长度不作精确的表示,这样画出的简图叫做力的示意图。如图 1-3,用力 的图示表示一盏电灯受到的重力,大小是 15 牛,方向竖直向下,作用点是 电灯的重心;图 1-4 则是这盏电灯所受重力的示意图。

画力的图示,要注意:
  1.先要画出我们研究的受力物体——研究对象。一般物体可以用长方 形表示,球形物体可以用圆表示。
  2.确定比例线段。根据题意的要求,要用力的图示画出一个物体所受 的若干个力时,必须兼顾各个力的大小,找出一个合适的比例线段,作为 画这若干个力的统一标准。如果题目只要求画出物体所受到的某一个力 时,切忌把所要画的力的大小就作为比例线段,例如要用力的图示画出一 个物体受到 29.4 牛顿的重力,就以 1 厘米长的线段表示 29.4 牛顿,以此 作为比例线段是不妥当的。
3.如果物体不转动,可以把物体受到的各个力的作用点都画在物体的
重心(长方形对角线的交点或圆心)上;如果物体有转动,力的作用点应 画在实际位置上,如滑轮受到绳的拉力而转动,绳的拉力的作用点就应标 在绳与滑轮相切的那一点上。
4.画力的大小时,表示力的有向线段的长度应从作用点量起,量到箭
头的尖端为止,并将力的数值标在此有向线段附近。
用例一 画力的图示。
题 1 用力的图示法,在图 1-5 上表示出拉小车的力,这个拉力大小
为 500 牛,方向为斜向右上方,与水平方向夹角为 30°,这个力作用在小 车的右上角(这里可以让我们看到,一个力的三要素,即大小、方向、作 用点,要用语言叙述是多么麻烦).
用例二 画力的示意图.
  题 2 一个物体放在斜面上。画两个力的示意图:(1)画出物体对斜 面的压力;(2)画出斜面给物体的支持力。
  图 1-6 中的这两个图画出了物体与斜面的相互作用。第一个图画的是 物体压斜面,斜面是受力物体,表示这个压力的有向线段的起点应画在斜 面上;第二个图画的是斜面托物体,物体受力,力的作用点是物体上与斜 面接触的那个部分,一般就把表示力的有向线段的起点向上移动,画在物 体的重心上了。

用例三 对物体进行受力分析,画出它的受力示意图。 正确地对物体进行受力分析,是学习力学的基本功,必须掌握好。所
谓受力分析就是把研究对象所受到的力,不遗漏,不重复地统统找出来, 并画出它的受力示意图。
题 3 一本词典放在水平桌面上。对词典进行受力分析,并画出它所

受力的示意图。 放在桌面上的词典受到两个力的作用:词典的重力,方向竖直向下;
桌面对词典的支持力,方向竖直向上,如图 1-7 所示。

  题 4 一根绳子系着一个铝块,铝块浸没于水中,画出铝块的受力示 意图。
  首先,这铝块受到重力,方向竖直向下;其次,铝块受到绳子的拉力, 方向竖直向上;还有,铝块受到周围的水给它的浮力,方向竖直向上,铝 块一共受到三个力的作用,如图 1-8 所示。
题 5 静止在斜面上的物体受到哪些力的作用? 首先,静止在斜面上的物体受到竖直向下的重力的作用。其次,斜面
阻止了它的下落,它必然受到斜面给它的支持力的作用,支持力的方向垂 直于斜面向上。再次,如果斜面是绝对光滑的,这个物体就必然会下滑, 物体能静止在斜面上,说明物体与斜面间是有摩擦力的,是这个摩擦力阻 止了它的下滑,所以,摩擦力的方向是沿斜面向上的。我们可以作一个力 的示意图来表示这个物体受到的三个力(见图 1-9)。
  【重力】 重力的产生 地球附近的一切物体都要受到地球的吸引 作用,这种吸引作用要把一切物体拉向地面。由于地球的吸引而使物体受 到的力叫做重力。在地面上的人、畜、房屋、树木受到重力,跳跃在空中 的人、飞翔中的鸟和飞机受到重力,在大气层外围绕地球旋转的人造卫星 以及离地球 38 万千米以外的月亮也受到重力。重力的施力物体是地球。受 到重力作用的物体与地球可以接触,也可以没有直接的接触。
有的同学会认为,把重力说成“由于地球的吸引而使物体受到的力”
太拗口了,不如说成“重力就是地球的引力”,多简洁。其实,假如地球 不转动,重力就是引力。由于地球的自转,除了南北两极以外,物体所受 的引力中首先要分出一部分来(大约为引力的千分之五不到些),保证物 体在随着地球旋转时不被甩出去,剩下的才是重力。所以,物体受到的地 球引力和重力不完全是一回事(更精确的讨论,在学高中物理时就会知道 了)。
重力的大小 物体受到的重力与物体所处的地理位置有关,也与海拔
高度有关。质量 1 千克的物体在纬度 45°的海平面上所受到的重力是 9.8 牛。物体所受的重力是与质量成正比的,初中物理所研究的都是地面附近 的物体,按每千克质量的物体受重力 9.8 牛进行计算,就足够精确了。物 体所受的重力 G 与它的质量 m 有如下关系:
G=mg,
其中 g=9.8 牛/千克。
  重力的方向 物体受到重力的方向总是竖直向下的。生产和生活中常 利用重垂线来确定竖直方向,因为竖直线与水平线是相互垂直的,所以人 们也常用重垂线来确定水平方向。
  重力的作用点 毫无疑问,一个物体的各部分都受到重力,把这些力 都合起来,可以发现它有一个确定的作用点,这个重力的作用点便是物体 的重心。一根均匀棒的重心位于棒的中点,一块均匀矩形板的重心位于对 角线的交点,一块均匀圆板的重心位于圆心,平躺着或站着不动的人的重 心,大约在肚脐后面身体的中心处。
  
用例一 对物体进行受力分析,首先要考虑到重力。 地球附近的不管什么物体,不论它处于怎样的运动状态,都无时无刻
不在受到重力的作用。所以,对物体进行受力分析的时候,重力总是第一 个要考虑的,忘记了考虑重力的受力分析,肯定是错误的。
  题 1 被运动员踢出去的足球,正在空中飞行,空气阻力忽略不计, 这个足球受到哪些力的作用?它的施力物体各是什么?
  首先,飞行中的足球受到重力的作用,其次,处于足球周围的空气对 足球的运动有阻碍作用,但题目的已知条件中,说明了空气阻力忽略不计, 于是再也找不到其它物体可能对足球施加力的作用了。所以,这个足球只 受重力的作用,它的施力物体是地球。
  题 2 在宇宙空间围绕地球作圆周运动的人造卫星受到哪些力的作 用?
  首先,围绕地球旋转的人造卫星一定受到地球给它的重力的作用。又 因为人造卫星所在的空间,空气已极其稀薄,其阻力可忽略不计。再也没 有其它物体与人造卫星有力的联系了,所以,围绕地球旋转的人造卫星只 受一个力的作用,这就是地球给它的重力。重力对于作圆周运动的人造地 球卫星的作用,是在不断地改变它的运动方向,而没有改变它运动速度的 大小。
用例二 已知物体的质量 m,根据 G=mg,求物体的重力。
  题 3 某起重机的钢绳能拉起的物体的最大质量是 5 吨,求此钢绳所 能承受的最大拉力。
钢绳所能承受的最大拉力,等于它所能拉起的最大质量物体的重力。
G=mg=5000 千克×9.8 牛/千克
=49000 牛。

G
用例三 已知物体的重力 G,根据 m=
g


,求此物体质量。

题 4 某同学的重力是 441 牛,他的质量是多少千克?
G 441牛
m= g = 9.8牛 / 千克 =45千克。
该同学的质量为 45 千克。
  【弹簧测力计】 测量力的大小的工具是测力计。弹簧测力计是物理 实验室中常用的测力计。实验室中常见的弹簧测力计如图 1-10 所示。

  构造 弹簧测力计由弹簧、指针、刻度板以及外壳等部分组成。图 1-10 左面的那种弹簧测力计,弹簧的上端挂在一个圆环上,下端连着指针和挂 钩,当挂钩上挂了物体或施了一个力时,弹簧伸长,指针也就随着移动, 在刻度板上指示出相应的读数,测出力的大小。
  原理 弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长就越大。精确的实验证明, 在一定范围内,弹簧的伸长是跟受到的拉力成正比的。弹簧测力计是根据 弹簧的伸长与拉力成正比的原理制成的,所以弹簧测力计的刻度是均匀 的。
使用 使用弹簧测力计应按以下步骤进行:
  1.使用弹簧测力计测力前要先检查它的指针是否对准零刻度,如果有 偏差,要请老师帮助校正,这项工作叫校零。
  
  2.观察弹簧测力计的刻度板,了解弹簧测力计的测量范围和最小刻 度。为了避免损坏仪器,测力时要注意,被测的力的大小应在测量范围之 内。根据最小刻度确定测量所能达到的精确程度。
  3.手持弹簧测力计的圆环,把待测的力施加在挂钩上,使弹簧测力计 内弹簧的伸长方向跟待测力的方向在同一直线上。当指针静止时,正确地 读出并记录测量结果(包括准确值、估计值、单位三部分)。
  【用弹簧测力计测力】 实验目的测量力的大小,练习使用弹簧测 力计。
实验器材 弹簧测力计、木块、长木板、钩码、长头发。
  实验步骤 1.观察弹簧测力计,了解实验用弹簧测力计的量程和最小 刻度。
  2.一手持弹簧测力计圆环,一手拉挂钩,慢慢加大拉力,体会一下 1 牛、2 牛、5 牛??的拉力各有多大。
  3.在水平放置的长木板上,用弹簧测力计拉木块匀速前进,读出拉力 的大小。注意:必须让弹簧测力计中弹簧的伸长方向,与拉力方向在同一 直线上。
  4.在倾斜放置的长木板上,用弹簧测力计拉木块匀速前进,读出拉力 的大小。注意点同上。
5.用弹簧测力计测出一个钩码的重力。
一个钩码的重力为 .
  6.把头发系在弹簧测力计的挂钩上,缓慢地增大拉力,直到头发被拉 断,读出头发所能承受的最大拉力。
一根头发所能承受的最大拉力为 。
与同组的同学比较一下,头发所能承受的最大拉力是否一样。
  【摩擦】 互相接触的两个物体,有相对运动或相对运动的趋势时, 在它们的接触面上发生的阻碍相对运动或相对运动趋势的现象,叫做摩 擦。有摩擦的两个物体间,所产生的相互作用力,叫做摩擦力。
摩擦又分为静摩擦、滑动摩擦和滚动摩擦三类。
  静摩擦 互相接触的两个物体,只有相对运动的趋势,而仍保持静 止,这两个相对静止物体之间的摩擦叫做静摩擦。例如停留在斜面上的物 体,它有下滑的趋势而没下滑,一定受到了斜面的阻碍,这种阻力就属于 静摩擦。
滑动摩擦 一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦,叫做滑
动摩擦。这时在接触面上产生的阻碍相对运动的力叫做滑动摩擦力。 滑动摩擦力的大小跟物体的材料性质有关,在材料一定时,它与物体
间接触表面的粗糙程度以及压力大小有关。表面越粗糙,摩擦力越大;压 力越大,摩擦力越大。
  滚动摩擦 一个物体在另一个物体上滚动时所产生的摩擦,叫做滚动 摩擦。用滚动代替滑动,可以大大减小摩擦。
  增大有益摩擦常用的方法是增加物体接触表面的粗糙程度,增大物体 间的压力。
  减小有害摩擦常用的方法是用滚动代替滑动,在有摩擦的部位加润滑 剂。
用例一 鉴别摩擦的类型。

  题 1 用铅笔写字时,笔尖与纸之间的摩擦是 摩擦。用圆珠笔写 字时,笔尖与纸之间的摩擦是 摩擦。汽车急刹车时,车轮与地面之 间的摩擦是 摩擦。皮带传动中,皮带与轮子之间的摩擦是 摩擦。 上面四种情况依次是滑动摩擦、滚动摩擦、滑动摩擦、静摩擦。
题 2 下列各现象中,属于滚动摩擦的是: ( ) A.滑雪运动员的滑板与雪地之间的摩擦 B.旋动瓶盖时,瓶盖与瓶口之间的摩擦 C.在自行车前进时,前车轮与地面之间的摩擦 D.当自行车刹车完全刹紧时,车轮与地面之间的摩擦
选项 A、B、D 所说的都是滑动摩擦,只有 C 的情况属于滚动摩擦。
用例二 鉴别有益的摩擦和有害的摩擦。
题 3 以下关于摩擦力利弊的说法中正确的是 ( ) A.皮带传动时,皮带与皮带轮之间的摩擦是有害摩擦 B.人走路时,脚与地面之间的摩擦是有害摩擦,摩擦越小,走路越
轻快
 C.骑自行车时,自行车轮胎与地面之间的摩擦是有害摩擦 D.火车起动时,车轮与钢轨之间的摩擦是有益摩擦 皮带传动为了避免皮带与皮带轮之间打滑,人走路、骑自行车为了避
免在地面上打滑,都必须有摩擦。同样,机车起动时,为了避免车轮在钢
轨上打滑,也需要摩擦,它们都是有益的摩擦。所以,应选 D。
用例三 根据需要增大或减小摩擦,提出相应的措施。
题 4 下列措施中,为了减小摩擦的是: ( ) A.皮带传动中,把皮带绷得紧些
B.下雪后往路上撒炉渣
C.鞋底花纹尽量做得粗些 D.在地上拖重物时,在重物下垫上圆木
选项 A 说的是,用增大压力的办法来增大摩擦;B 和 C 又是用增加接
触表面的粗糙程度来增大摩擦的;选项 D 说的是把滑动摩擦改变为滚动摩 擦,可以使摩擦大为减小。所以应选 D。
【二力平衡】 一个物体在两个力的作用下,如果保持静止状态,我
们就说这两个力是平衡的,或说这两个力互相平衡或二力平衡。吊在电线 上的电灯,受到的重力和电线的拉力,这两个力就是一对平衡力。
二力平衡的条件 作用在同一个物体上的两个力,满足下面三个条
件,这两个力就平衡。1.大小相等;2.方向相反;3.作用在同一条直线上。 要注意学会严格区分平衡力和物体间的相互作用力。我们知道,物体 间力的作用是相互的,有甲物体对乙物体的作用力,同时就有乙物体对甲 物体的作用力。例如,一个墨水瓶放在水平桌面上,墨水瓶压桌面,同时 桌面托着墨水瓶,而且这两个力的大小是相等的,假如墨水瓶的重力是 2 牛顿,墨水瓶压水平桌面的力就是 2 牛顿,水平桌面托墨水瓶的力也是 2 牛顿。不仅如此,墨水瓶压水平桌面的力方向竖直向下,桌面托墨水瓶的 力方向竖直向上,方向相反,力的作用线也在同一直线上。从表而上看, 物体间的相互作用力也具有大小相等,方向相反,作用在同一直线上的特 征。区分平衡力与物体间的相互作用力的关键在于:平衡力是作用在同一 个物体上的两个力;物体间的相互作用力是作用在两个不同物体上的两个

力,它们是绝不可能平衡的。墨水瓶压桌面,是桌面受力;桌面托墨水瓶, 是墨水瓶受力,这两个力作用在两个不同物体上,它们是不可能平衡的。
用例一 应用二力平衡条件,判断平衡力。
题 1 某同学站在水平地面上,该同学受到的一对平衡力是:
( )
A.地面对人的支持力与人对地面的压力 B.人的重力与人对地面的压力 C.人的重力与地面对人的支持力
  选项 A 中,人压地面,是作用在地面上的力,与此同时,地面也托着 人,是作用在人身上的力,这是物体间的相互作用;选项 B 中,人的重力, 是人受到的地球的作用力,人对地面的压力是地面受力,既不是作用在同 一物体上的力,且方向都是竖直向下的,完全不符合二力平衡条件;选项
C 中提及的人的重力和地面对人的支持力,是同一个物体——人受到的两 个力,而且这个物体就在这两个力的作用下,保持了静止状态,所以这是 一对平衡力。本题应选 C。
题 2 示意图 1-11 中,表示二力平衡的是 ( ) 图(1)、(2)、(3)中的物体受到的两个力,或大小不相等,或不
在同一直线上,显然不是一对平衡力;图(4)中的两个力分别作用在两个
不同物体上,也不是平衡力;图(5)中的物体受到的两个力符合平衡力的 条件,因此,它们是一对平衡力。
用例二 运用二力平衡的知识,深刻理解弹簧秤的工作原理。
  题 3 如图 1-12,每个砝码的重力是 0.5 牛顿,弹簧测力计的重力忽 略不计,那么弹簧秤的示数是 ( )
A.0.5 牛顿 B.1 牛顿 C.2 牛顿 D.0
  解这道题的关键,是要搞清楚弹簧测力计的示数到底是指什么?如果 以为仅是指作用在弹簧测力计挂钩上的力的大小,那就不全面了。要知道, 弹簧测力计在测力时,只有一个作用在挂钩上的力是无法测力的,还必需 另有一个力作用在弹簧测力计上部的吊环上,在弹簧测力计的重力可以忽 略不计时,弹簧测力计就在这两个力的作用下保持静止,它们是一对平衡 力,弹簧测力计的示数就是这一对平衡力的大小,更明确一点,是这一对 平衡力中任意一个的大小。把这一点搞清楚了,上面的题也就迎刃而解了。 水平放置的测力计左右两边各受 1 牛顿的拉力,而且这一对拉力满足大小 相等、方向相反、作用在同一直线上的三个条件,是一对平衡力,弹簧测 力计的示数应为这对平衡力的大小,即 1 牛顿。所以,应选答案 B。
  【二力的合成】 当物体同时受到两个力的作用时,如果可以用单个 力来代替它们,并且产生同样的效果,那么这单个力就叫那两个力的合力。 求已知力的合力的方法叫做力的合成。
同一直线上二力的合成 1.同一直线上的两个力 F1、F2 的方向相同
时,它们的合力 F 的大小等于这两个力之和,即 F=F1+F2,合力的方向与
F1、F2 相同。
2.同一直线上的两个力 F1、F2 的方向相反时,它们的合力 F 的大小等
于这两个力的差,即 F=│F1-F2│,合力的方向与 F1、F2 中较大的那个
力的方向相同。

  *互成角度的二力的合成 互成角度的两个力(也就是不在同一直线 上的两个力)的合力,其大小比两力之和小,且比两力之差大,即
│F1-F2│<F<F1+F2。
合力的大小还与 F1、F2 的夹角有关,这两个已知力的夹角越小,合力
越大;夹角越大,合力越小。
用例一 计算同一直线上两个力的合力的大小。
    题 1 一辆小车陷在泥潭里,两个人用一根绳子拴住小车,沿同一方 向拉小车,甲用力 250 牛顿,乙用力 300 牛顿,他们的合力是多大? 这是同方向的二力的合成,其合力的大小为两者之和,即:
F=F1+F2=250 牛+300 牛=550 牛。
  题 2 甲、乙两个队进行拔河比赛,经过一段时间的相持,甲队作用 在绳上向东的力为 2400 牛顿,乙队作用在绳上向西的力为 2550 牛顿,这 时拔河绳所受的合力是多大?
反向的两个力的合力,其大小为两个力之差:
F=F2-F1=2550 牛-2400 牛=150 牛。
  合力的方向向西(即较大力的方向),在此合力的作用下,拔河绳将 向西运动。
用例二 初步运用互成角度的二力的合成的规律。
题 3 有两个力同时作用在一个物体上,它们的大小分别是 10 牛顿和
6 牛顿,则它们的合力的大小不可能是 ( ) A.15 牛顿 B.10 牛顿
C.5 牛顿 D.3 牛顿
  根据二力合成的规律,合力的大小,不小于两个力之差,且不大于两 个力之和,即
│F1-F2│≤F≤F1+F2。
所以,这两个力的合力随它们的夹角从 0°到 180°的变化,可以从
16 牛顿变为 4 牛顿。合力为 3 牛顿是不可能的,故正确答案为 D。
  题 4 行李袋上有两个提手,两个人合提一个行李袋时,这两个人应 该靠拢一些好,还是距离拉开些好?
当两力同向时,合力为两个力之和;两个力的夹角只要不为 0°,合
力就小于两个力之和了,夹角越大,合力越小。所以,两个人同提一个行 李袋,只有当手臂都恰好在竖直位置时,才最省力。为了人体的平衡,两 个人必然会向外倾斜一些,拉开一些距离,但是两人拉力的夹角越小,则 越省力,所以两人间的距离不应过大。
  【机械运动】 一个物体相对于另一个物体的位置改变叫做机械运 动,简称运动。一个物体相对于另一个物体没有发生位置改变,就说这个 物体相对于另一个物体是静止的。宇宙间的一切物体都在运动着,绝对静 止的物体是没有的。
  在研究机械运动的时候,事先假定为不动的物体叫做参照物。参照物 的选择可以是任意的,但是为了研究问题的方便,又必须根据实际情况, 选择合适的参照物。如果研究地面上物体的运动,通常选择地面作参照物, 或选择固定在地面上的物体作参照物。
注意:选择研究对象本身作参照物是没有意义的,这样选择的结果是

物体永远静止。 在参照物选定以后,要考察物体的运动,可以假想自己就站在那个参
照物上,这时你能观察到的物体的运动,就是关于物体运动的正确描述了。
用例 正确运用运动与静止的概念,解释一些自然现象。
  题 1 两个同学一起乘火车外出旅游,甲同学到别的车厢去走了一 趟,回到原车厢后,乙同学告诉他,这段时间他“坐着一动也没动”。甲 同学说:“你说错了,其实在这段时间中,火车已经向前行驶了好多路, 因而你不可能不动。”两人争了起来。那么,甲、乙两同学到底谁对呢? 要讨论物体的运动,首先要确定参照物,作为描述物体运动的依据。 物体的静止或运动,都是相对于选定的参照物来说的。在这个问题中,如 果以地面做参照物,那么,火车里的所有物体,都是随火车一起运动的, 这就是甲同学的说法;如果以车厢作为参照物,那么,乙同学在这段时间 内,没有离开过座位,就是静止的,这就是乙同学能坚持他的说法的理论 根据。所以,这两位同学的说法都有正确的成分,之所以会引起争论,是 因为没有在讨论物体的运动时,先定下一个统一的标准——选好一个参照
物。
  题 2 一首歌中有这样的歌词:“小小竹排江中游,巍巍青山两岸走。” 这里既说竹排游,又说青山走,是怎么一回事?
说竹排在江中游,大家容易接受,因为人们习惯于把地面作参照物,
竹排相对于参照物是运动的。而歌词的后半句,是以竹排作参照物的,相 对于竹排,两岸的青山都在后退,所以歌词说青山在走动了。
【匀速直线运动】 物体在一条直线上运动,如果在任意相等时间内
通过的路程都相等,这种运动就叫做匀速直线运动。通俗地说,就是快慢 不变,经过路线是直线的运动。所谓“快慢不变”,用物理的语言作一个 精确的表达,也就是“在任意相等时间内通过的路程都相等”。这是一个 非常严格的条件,所以,匀速直线运动并不常见,只是为了简化具体问题 的研究,有不少运动可以近似地看做匀速直线运动而已。
用例 深入理解匀速直线运动的含义,学会鉴别匀速直线运动。
  题 1 某同学春游走上公路时,恰好遇到一段直道,对着路标,用秒 表测定了他每通过 1 千米路程,所用的时间都是 12 分钟。这位同学在这一 段路程上所作的运动是不是匀速直线运动?
一般来说,这位同学的运动不是匀速直线运动。如果他的运动是匀速
直线运动,必须满足“在任意相等时间内通过的路程都相等”这个条件, 也就是每 2.8 分钟、每 1 分钟、每 3.5 秒钟、每 1 秒钟(这些时间间隔都 是任意选取的)通过的路程都必须相等,甚至能测定出每 0.1 秒钟、每 0.01 秒钟??通过的路程也是相等的才行。这样做几乎是不可能的,所以,作 为一个物理概念的判断题,是不能把这样的运动判为匀速直线运动的。但 是,在日常生活中,只要认为这位同学基本上做到行走时快慢不变,又有 一定的检测能证明这一点,就近似地把它当做匀速直线运动了。
  【速度】 在匀速直线运动中,速度等于运动物体在单位时间内通过 的路程。其中单位时间可以是每小时、每分或每秒。速度是反映物体运动 快慢的物理量。
速度的公式 用 v 表示速度,s 表示路程,t 表示时间,则:


v= s t
  速度的单位 根据速度的公式(确切地说,是速度的定义式,这个数 学公式说明了速度这个物理概念的意义),速度的单位是由长度单位和时 间单位复合而成的复合单位。距离单位用米,时间单位用秒,则速度单位 就是米/秒,读作“米每秒”。速度的常用单位还有千米/时,它们之间的 关系为:
1 千米
1米 / 秒= 10000 = 3.6千米 / 时,
1 时
3600
1
反过来就有:1千米 / 小时= 米 / 秒。
3.6
注意,物理学中计算题的最终计算结果是不允许用分数表示的,更不
允许在分母上出现小数。这里是为了精确地表示物理单位的换算率,才破 例用了这样的形式。
s
由速度的定义式v= 可变形得:
t
s=vt和t= s 。
v
它们是计算匀速直线运动的运动路程和时间的公式。
使用v= s ,s=vt,t= s 这一组公式时,要注意:
t v
  1.这是一组关于匀速直线运动的计算公式,只能用于匀速直线运动, 不能随便用于变速运动。
2.公式中的 v、s、t,必须是指同一个运动物体的速度、路程和时间,
千万不能张冠李戴。一道题目如果涉及两个或两个以上运动物体,或者一 个物体在不同时间的不同运动,可以加注下标,如:v1、s1、t1、v2、s2、 t2??,把不同的速度、路程、时间分别标示清楚。
  3.公式中的单位必须统一。如速度以米/秒为单位,则路程应以米为单 位,时间以秒为单位;如速度以千米/时为单位,则路程与时间就应分别以 千米和小时为单位。在初中物理中,运动问题的计算就只用以上两套单位。 如果已知条件的单位不统一,应根据题意,先进行单位换算。
用例一 速度单位的换算。 首先要懂得速度单位的换算率的由来,做到随时随地都能自己推导出
来。在做速度单位换算的时候,只要根据换算率进行计算就可以了。 题 1 25 米/秒= 千米/时。
因为 1米 / 秒=3.6千米 / 时,
所以 25米 / 秒=25×3.6千米 / 时
=90千米 / 时。
题 2 54 千米/小时= 米/秒。

1
因为 1千米 / 小时= 米 / 秒,
3.6

所以 54千米 / 小时=54×

1
3.6

米 / 秒=15米 / 秒。

  题 3 在陆地上跑得最快的试验车辆可达到 1048 千米/小时的速度, 这个速度是否超过声速(340 米/秒)?
  比较两个速度的大小,首先必须统一速度的单位。这里可以把车速的 单位转换为米/秒,也可以把声速的单位转换为千米/小时,如果我们选第 一种方法,则:
1
v1 =1048千米 / 小时=1048 × 3.6 米 / 秒
=291 米/秒<340 米/秒,即这辆试验车的速度没有超过声速。
用例二 已知运动物体的运动路程和时间,根据 v= s ,计算运动物
t
体的速度。
  题 4 一列长 300 米的火车,驶过一座长 1500 米的桥梁,用了 1 分 30 秒,这列火车的速度是多少?
一列火车通过一座桥梁,应指车头上桥到车尾离桥的整个过程,在这
段时间内火车头通过的路程是桥梁的长 s1 与列车的长 s2 之和,所以该题
目的解应该是:
t=1 分 30 秒=90 秒,
s=s1+s2=1500 米+300 米=1800 米,

s
v= =
t

1800米
=20米 / 秒。
90秒

  用例三 已知运动物体运动的速度和时间,根据 s=vt,计算运动物 体通过的路程。
题 5 科学家用激光测距仪,已经能非常精确地测出地球到月球的距
离。某天文台向月球表面的一个目标发射激光信号,经历了 2.54 秒接收到 反射光。求此时天文台与月球目标之间的距离(光在真空中和空气中的传
播速度都可以用 3×108 米/秒来进行计算)。
据 s=vt 可得光在 2.54 秒内所走过的距离为
s=vt=3×108 米/秒×2.54 秒=7.62×108 米。 这里需要特别注意的是,光从地球射到月球,再被反射回地球所通过
的路程是月地距离的两倍,所以,该天文台与月球目标物之间的距离 d 应 为
s 1
d= = ×7.62×108 米
2 2
=3.81×108 米=3.81×105 千米。
  这个题目的另一种解法是,把激光从发射至接收到反射光所经历的时 间除以 2,求出激光从天文台到月球目标的单程时间,再根据 s=vt 算出 二者的距离。
  题目中没有对答案的单位提出要求,计算结果以米为单位就可以了。 但是,为了照顾到日常应用的习惯,对于较大的距离还是应转换为用千米
  
作单位。
用例四 已知运动物体的速度和路程,根据 t= s ,计算物体运动的
v
时间。
  题 6 我国研制的 F-8 型超音速战斗机的飞行速度为 2332 千米/时, 它用这样的速度从北京飞到广州(航线长 1970 千米),要用多少时间?
s 1970千米
t= = =0.845小时,
v 2332 千米 / 时
即用了 50 分 42 秒。
  用例五 综合运用匀速运动的公式和比例运算,对两个匀速运动的物 体进行比较。
  题 7 甲、乙两物体都作匀速直线运动,甲、乙两物体运动的速度之 比是 3∶2,通过的路程之比是 2∶3,求甲乙两物体运动的时间之比。
这是物理中常见的一种题型,必须认真对待,真正学会。

已知 v1 ?
v2
s

3 s 2
, 1 ?
2 s2 3

根据 t= ,
v

s1
t v s s



s v 2 2 4

得 1 ? 1 ? 1 * 2 ? 1 * 2 ? ? ? 。

t 2 s2
v2

v1 v2

s2 v1

3 3 9

甲乙两物体运动时间之比为 4∶9。
  【平均速度】 作变速直线运动的物体,在某一段时间(或某一段路 程)内通过的路程与时间的比,叫做物体在这段时间内(或这段路程中) 的平均速度。
平均速度只在确定的时间、路程范围内才有意义,它表示了物体运动
快慢的大致情况。例如,某次列车从南京到上海(全程 305 千米),用了
5 小时,它的平均速度就是 61 千米/时。我们只是大体上知道这列火车的 快慢程度,它在这段时间内(或这段路程中),一定有的时候快,有的时 候慢,甚至有的时候还要停靠在中间站的站台上,这些细节是反映不出来 的。不仅如此,这个平均速度 61 千米/时,也不可能反映列车在任意的两 个中间站(比如无锡到苏州)之间的速度,更不可能反映这个范围以外(比 如上海到杭州)列车的运行速度。
平均速度的公式 用 v 表示平均速度,s 表示路程,t 表示时间,则

s
v ?
t
s

公式变形得

运动的分类

?

s=vt,t= 。
v


?匀速直线运动

?直线运动?

机械运动?
?
?曲线运动

?变速直线运动

用例一 根据平均速度的公式 v ? s ,计算运动物体的平均速度,这
t
也是测量平均速度的基本方法。
  题 1 宁沪高速公路全程 274 千米,一辆小客车用 2 小时 20 分跑完了 全程,这辆小客车的平均速度是多少?
已知:s=274 千米,t=2 小时20分=2 1 小时。
3

求:v。

s



274千米

解:v= =
t


1
2 小时
3

=117.4 千米 / 时。

  答:这辆小客车在宁沪高速公路上行驶时的平均速度是 117.4 千米/ 时。
注意:1.以上的书写格式是同学们做作业的标准格式。可以在列出已
知条件的同时,按照需要进行单位换算。
  2.解题中的每一道式子应包括三步:第一步,公式;第二步,把已知 条件(或中间结果)代入后所得的算式;第三步,运算结果。
3.算式中的物理量可写上单位,也可以不写。如果算式中不写单位,
应在运算结束后注上单位,并把它用括号括起来。
  4.为了计算的方便,也为了保证计算结果的精确程度,解题过程中可 以保留分数,但最终答案必须是小数,如果题目没有特殊要求,一般可取 三位有效数字。
用例二 根据公式变形所得的s=vt和t= s ,计算物体运动的路程和
v
时间。
  题 2 从常州到重庆的航线长 1320 千米,一架客机在这条航线上飞行 的平均速度是 750 千米/时,它在航线上的飞行时间是多少小时?
s 1320千米
t= v = 750千米 / 时 =1.76小时,
即飞行时间为 1 小时 45 分 36 秒。
用例三 综合应用有关的数学、物理知识,解决较复杂的应用题。
  题 3 某同学练习长跑,在前一半路程上的平均速度是 6 米/秒,后一 半路程的平均速度是 4 米/秒,求全程的平均速度。
要求全程的平均速度,必须要知道全程的路程和通过全程的时间,已

知条件中都没有直接告诉我们。如果我们假设全程长为 s(米),则一半 路程是 s/2,通过前一半路程所用的时间

t1 =

s / 2 s
= ,
v1 12

同理,通过后一半路程所用的时间

s / 2

s / 2 s

t ? ? ?
2 v2 4 8
所以,该同学长跑时的平均速度是
s s s

v= t = t ? t


s / 12 ? s / 8

=4.8(米 / 秒)。

  我们从这道题目的解可以看到,正确地解答物理题目的关键,是必须 紧扣物理的基本概念。在这道例题中,要求全程的平均速度,就必须用全 程的路程长度去除以通过全程的时间,算出两者的比。如已知条件太少, 可以先用相关的符号来表示解题时所必需的物理量,只要方法正确,在运 算过程中是可以消去这些参数的。做物理题时切忌想当然,认为已知条件 中只提到两个速度值,要求平均速度,加起来除以 2,就可以了事。这里 不能用简单平均的原因是,这位同学慢速跑占用的时间比较长,平均速度 就比较接近较小的那个速度值。就像有 5 位同学,其中 2 位同学各带有 10 元钱,3 位同学各带有 5 元钱,这 5 位同学所带的钱的平均值是 7 元,而 不是 7.5 元,其道理是一样的。
题 4 一列火车以 20 米/秒的速度驶向峭壁下的一个隧道口,鸣笛后 6
秒听到回声,问此火车再过多少时间便可驶到隧道口(声音在空气中的传 播速度为 340 米/秒)?
解运动学的题目(数学上叫做行程问题),画个简图能帮助思考。我
们根据题意作图 1-13 如下:

A 为火车鸣笛时的位置,B 为火车司机听到回声时的位置,v2 为声音
传播的速度,v1 为火车的速度,ACB 表示火车鸣笛时发出的声音在 t0=6
秒内通过的路程 s0=v2t0。由图上可以看出,声音在时间 t0 内通过的路程
s0 中,减去火车在时间 t0 内通过的路程 AB(s1=v1t0),所得的差为 BC
(即 s)的两倍,所以,司机听到回声时,火车到隧道口的距离

s = s0 ? s1 =

v 2 t 0

? v 1t 0

340 ? 6 ? 20 ? 6
= = 960(米).

2 2 2
司机在听到回声后,火车开到隧道口还需要的时间是:


s
t = =
v1


960
20


= 48(秒).

  【测变速直线运动的平均速度】 实验目的用卷尺和秒表测人短跑 时的平均速度;练习使用秒表。
实验器材 卷尺、秒表(或电子表)2 只。
  实验步骤 1.在操场的直跑道上,量出 50 米的一段,在起点、中 点(25 米处)、终点分别划上灰线。
  2.在实验组内进行分工,一名同学做发令员,一名同学做运动员,两 名同学做记时员,分别站在 25 米处和终点。
  
  3.按体育比赛的规则,测定运动员跑完前 25 米和全程的时间,将成 绩记录在下面的表格中。
4.调整分工,重复步骤 3 测定组内其他同学的短跑成绩。
5.整理实验记录,完成实验报告。
姓名 前 25 米
的时间 前 25 米的
平均速度 后 25 米
的时间 后 25 米的
平均速度 全程的
时间 全程的平
均速度



【牛顿第一运动定律】 亦称惯性定律。牛顿第一运动定律的内容
是:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动状态或静 止状态。
  在两千多年以前,古希腊哲学家亚里士多德认为,必须有力作用在物 体上,物体才能运动,没有力的作用,物体就要静止下来。他的说法在差 不多两千年的时间里一直得到人们的公认。
在 17 世纪,意大利科学家伽利略通过大量的实验和深入的思考,纠正
了亚里士多德的错误,得到了这样的结论:一切运动着的物体,在没有受 到外力作用的时候,它的速度将保持不变,并永远运动下去。
英国科学家牛顿概括了伽利略等人的研究成果,总结出如上所述的牛
顿第一运动定律。 牛顿第一运动定律在阐明了一个极其重要的物理规律的同时,也揭示
了一切物体都具有的一个重要的属性——惯性。物体保持原来的匀速直线
运动状态或静止状态的性质叫做惯性。
用例一 应用牛顿第一运动定律解释日常生活中的一些物理现象。 题 1 被脚踢飞出去的足球受到哪些力的作用?
首先应该考虑到的是,足球受到地球给它的重力,如果空气阻力可以
忽略不计的话,那么,足球就受到这一个力的作用。有的同学总觉得不放 心,认为足球还在前进,那就一定要有一个什么推力才行,错误地认为“运 动需要力”。根据牛顿第一运动定律,被脚踢离地面的足球,如果不受外 力的作用,将沿直线飞离,只是由于重力的作用,它才不断地改变运动的 方向,做了曲线运动,落回了地面。
用例二 说明常见的惯性现象。
  题 2 把锤柄的一端在水泥地上撞击几下,锤头就牢牢地套在锤柄上 了,这是为什么?
  当锤柄的一端撞向水泥地时,锤柄与锤头一起向下运动,锤柄因受到 水泥地的阻挡,突然停止运动,锤头则由于惯性,要保持原来的运动状态 而继续向下运动,不断地往锤柄上套,最终牢牢地套在锤柄上了。
  题 3 晾晒棉被的时候,用力拍打棉被,可以拍掉棉被上的灰尘,这 是为什么?
晾晒棉被时,棉被和棉被上的灰尘都是静止的,当棉被受到拍打时,

突然运动起来,棉被上的灰尘由于惯性,要保持原来的静止状态,就离开 了棉被。
用例三 了解有关科学史的资料,深入理解牛顿第一运动定律。
  题 4 牛顿第一运动定律好像就是伽利略的结论。为什么不把它叫做 伽利略定律?
  1642 年,伽利略逝世,牛顿诞生。在科学上,牛顿也接过了伽利略的 接力棒。伽利略研究了物体的运动后,得到了这样的结论:一切运动着的 物体,在没有受到外力作用的时候,它的速度将保持不变,并永远运动下 去。他还用这个结论来解释月亮的运动,说月亮是不受外力作用的物体, 所以,它就保持速度不变地围绕地球作圆周运动了,甚至还提出了所谓“圆 周惯性运动”的概念。牛顿发现,在宇宙空间运动的月亮,不是不受外力 作用的物体,月亮是由于受到地球的吸引,才不断的改变运动的方向,围 绕地球旋转的。假设如果有一天地球不再吸引月亮了,那么,月亮将沿着 其轨道的切线(直线),永远地飞离地球。正是在这一点上,牛顿纠正了 伽利略的错误,提出了牛顿第一运动定律。
  【运动和力】 力和运动的关系是,力的作用是使物体的运动状态发 生改变。或者说,力是改变物体运动状态的原因。
对于力与运动的关系的理解,要注意以下几点:
  1.“运动状态的变化”,是指物体由静止到运动,或由运动到静止, 或运动速度由慢到快,或运动速度由快到慢,或是运动方向发生了变化。
2.“力是改变物体运动状态的原因”包含三层意思:
  首先,物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动状态或 静止状态,这就是牛顿第一运动定律。
其次,因为物体不受外力的作用,只是一种理想状态,真正不受外力
作用的物体是不存在的。我们所能看到的匀速直线运动或静止状态,都不 是由于物体没有受到外力的作用,而是物体受到的外力的作用互相抵消的 缘故。也就是物体在平衡力的作用下,保持匀速直线运动状态或静止状态。 最后,物体在非平衡力的作用下,它的运动状态就会发生变化:原来 静止的物体,受到非平衡力的作用,就会运动起来;原来运动的物体,受 到与运动方向一致的力的作用,就会加速;原来运动的物体,受到与运动 方向相反的力的作用,速度就会减小,直至静止下来;如运动物体受到的 力与运动方向既不一致,又不相反,而是夹了一个角度,物体的运动方向
就会发生变化。
用例一 联系实际,深入理解力与运动的关系。
题 1 关于力和运动的关系,下列说法正确的是: ( ) A.只要有力作用在物体上,物体就能运动 B.只要物体在运动,就一定有力作用在物体上 C.只要有力作用在物体上,物体的运动状态就一定发生变化 D.只要物体的运动状态发生了变化,就一定有力作用在物体上 如果作用在物体上的力是平衡力,那么原来静止的物体仍然保持静
止,所以,选项 A 和 C 都是错误的。如果物体不受任何外力的作用,原来 运动的物体将作匀速直线运动,并继续不断地运动下去,所以选项 B 也不 对。力的作用是使物体的运动状态发生变化,当发现物体的运动状态发生 了变化,一定是这个物体受到了非平衡力的作用,选项 D 是正确的。

题 2 在水平地面上滚动的足球,最终停了下来,这是因为
( )
 A.足球没有受到力的作用 B.足球受到的动力比阻力小 C.它的惯性在逐渐减小 D.摩擦力使它改变了运动状态 答案为 D。
题 3 起重机吊着一个重物静止时,钢绳上的拉力是 F1;当重物被吊
着以 5 米/秒的速度匀速上升时,钢绳上的拉力是 F2;当重物以 5 米/秒的
速度匀速下降时,钢绳上的拉力是 F3。则:()。
A.F2<F1;F3>F1 B.F2>F1;F3<F1
C.F1=F2=F3 D.条件不足,无法判断
  根据牛顿第一运动定律,物体处于静止状态或匀速直线运动状态时, 其受力情况都是一样的,或者是物体不受力,或者是受平衡力的作用。我 们把物体的静止状态和匀速直线运动状态叫做平衡状态。当重物静止时, 钢绳上的拉力为 F1(平衡重物所受的重力 G),当重物不管以怎样的速度, 向什么方向作匀速直线运动时,钢绳上所受的拉力也还是一样的(平衡重 物的重力 G)。所以,本题应选 C。
用例二 学会分析在水平面上作匀速直线运动的物体的受力情况。
  题 4 一个重 10 牛顿的木块放在水平的实验桌上,被一个水平拉力拉 着作匀速直线运动,它与桌面之间的摩擦力是木块重力的 0.2 倍。则水平 拉力是多大?并画出木块的受力示意图。
对木块进行受力分析:木块受到重力 G=10 牛顿,方向竖直向下,本块
受到桌面的支持力 N=10 牛顿,方向竖直向上,这两个力是竖直方向上的一 对平衡力;木块运动时,受到桌面的滑动摩擦力 f=0.2G=0.2×10 牛=2 牛, 因为木块是作匀速运动的,它一定是受平衡力的作用,在水平方向上能平 衡摩擦力的就是水平拉力了,所以水平拉力 F=f=2 牛(如图 1-14)。这个 题目中遇到两对平衡力:物体的重力被桌面的支持力平衡;摩擦力被水平 拉力平衡。同学们解题时最容易犯的错误是,不认真地进行受力分析,不 画力的图示,想当然地认为 F=G+f=10 牛+2 牛=12 牛。把不在一直线上的两 个力的数值相加,这就会犯下严重的概念性错误(参见“互成角度的二力 的合成”辞条)。
  【声音的产生】 我们的听觉器官所能感觉到的物理现象,叫做声 音。发声的物体叫声源。
  声音是由于物体振动而产生的。用小槌击打音叉,使音叉发出声音, 这时如果把叉端放进水里,水就飞溅起来;把发声的音叉靠近悬挂着的小 球,小球就被音叉弹开来。这些都证明:当音叉发声的时候,叉股在那里 振动。锣被敲而发出声音的时候,如果用手指摸锣面,就会感到锣面在振 动;如果手掌用力按锣面,不让它振动,锣声就立刻停止了。当我们说话 的时候,如果用手摸喉咙,也会感到喉咙发生的振动。提琴、钢琴、大鼓 等乐器发出较低沉的声音时,肉眼也能看得出琴弦、钢丝或鼓膜的振动。 一切观察和实验,都证明物体在发声的时候总是振动着的。
用例一 联系实际,深入理解声音的产生。

  题 1 与人告别时,挥动手臂,也是一种物体的振动,为什么听不到 由此而发出的声音呢?
  挥动的手臂,确是振动的物体,是声源。但是,人类的耳朵并不能听 到自然界里所有的声音,手臂每秒钟摆动的次数太少了,发出的声音是人 的耳朵所不能听到的次声(详见“乐音”中的“音调”)。
  【声音的传播】 声源在空气中发声时,它的振动引起了附近空气的 忽疏忽密的变化,这种变化在空气中扩散开来,并在空气中形成疏密相间 的声波。声波进入人的耳朵,激起耳内鼓膜的振动,继而刺激了耳内的听 觉神经,神经的冲动传递到大脑,引起了人的听觉。这样,人就听到了声 音。
声音的传播需要介质。气体、液体、固体都能传播声音。 声音每秒钟传播的距离叫做声速(参见“介质”辞条)。15℃时,空
气里的声速约为 340 米/秒,即在空气中,声音每秒钟传播的距离大约是
340 米。一般情况下,声速随温度的升高而增大,温度每升高 1℃,声音每 秒钟在空气中传播的距离增加约 0.6 米。水里的声速约为 1450 米/秒。固 体中的声速更大,如在钢铁中的声速约为 4500 米/秒。
用例一 根据声音传播的有关知识,解释一些自然现象。
  题 1 耳朵贴在长铁管的一端,敲击一下铁管的另一端,为什么会听 见两次敲击声?
长铁管的一端受到敲击而发声,这声音同时在钢铁中和空气中向另一
端传播,声音在钢铁中传播得较快,首先传到人的耳朵,成为人所听到的 第一次敲击声,声音在空气中传播得较慢,传到人耳,成为人所听到的第 二次敲击声。
用例二 根据声速和声音传播的时间,计算距离。
  题 2 某人在看到闪电以后,隔了 5 秒钟才听到雷声,那么发生闪电 的地方离人有多远?
由于光在空气中的传播速度约为 300,000,000 米/秒,光通过成千上
万米的距离所需要的时间,短得使人无法感觉到,同时,与声音传播相同 的距离所需的时间相比,也小到可以忽略不计。所以,这道题要求闪电发 生地与人的距离,只要算出声音在 5 秒钟内通过的距离就可以了。
s=vt=340 米/秒×5 秒=1700 米.
  题 3 军舰上的超声探测仪在发出信号 5 秒钟以后,接收到了海底的 回声,求海底的深度。
  需要注意的是,超声探测仪探测海底的深度时,发出的声音信号往返 通过的距离是海底深度的两倍。所以,海底的深度应该这样计算:
d=s/2=vt/2=1450 米/秒×5 秒÷2=3625 米.
  【乐音】 声源作有规律的周期性振动,它所发出的声音就是乐音。 钢琴、小提琴等乐器发出的都是乐音,语言中的元音也是乐音。乐音有三 要素——音调、响度、音色。
  音调 声音的高低叫音调。音调是由声源的频率(就是声源每秒钟振 动的次数,单位是赫兹)决定的。频率高,声音就尖厉,音调就高;濒率 低,声音就低沉,音调就低。乐谱中 c 调“1”的频率是 262 赫兹,“i” 的频率是 524 赫兹。人的发声频率大约是 85 至 1100 赫兹左右。成年男子 的声带厚而长,振动频率较低,说话时的频率约为 100~300 赫兹;成年女
  
子的声带薄而短,振动频率较高,说话时的频率约为 160~400 赫兹,所以, 女子说话的音调比男子高。儿童的声带更薄更短,儿童的声音比成年人的 音调高。弦乐器的振动频率与弦的振动部分的长短、弦的粗细和松紧程度 有关。弦乐器的弦越长、越粗、越松,振动频率就越低,发出的声音音调 就低。反之,音调就越高。管乐器的音调与发声部分的气体体积有关,体 积越小,音调越高。
  人并不能听到所有频率的声音,人只能听到频率为 20~20000 赫兹之 间的声音。频率高于 20000 赫兹的声音叫超声,低于 20 赫兹的声音叫次声。 人们在生产、科研、军事等领域,都在积极利用超声和次声。
  响度 人耳感觉到的声音的强弱程度叫做响度(又叫音量或声量)。 响度与声源振动的幅度有关,也与人耳跟声源的距离有关。声源振动的幅 度越大、耳朵与声源的距离越近,声音的响度就越大。计量响度的单位是 分贝,人耳所能听到的最微弱的声音为 0 分贝,正常说话的响度为 40~50 分贝,靠近汽车喇叭时听到的声音响度约为 90 分贝。超过 70 分贝的声音 就会对人的生理、心理造成不良的影响。
  音色 声音的品质叫音色,又叫音品。不同的乐器演奏同一首曲子, 声音是不一样的;不同的歌唱家唱同一首歌,我们也很容易把他们区别开 来。可见,乐音除了音调、响度两个要素以外,还有第三个要素——音色。 原来,绝大多数声源发出的声音都不是单纯的只有一种频率的纯音,而是 由多种频率的音组成的复合音。在复合音中,响度最大、频率最低的音叫 基音,而伴随基音的其它频率的音,它们的频率都是基音频率的整数倍, 这些音叫泛音。基音的频率决定了乐音的音调,泛音决定了乐音的音色。 钢琴、小提琴在演奏 c 调“1”音时,基音频率都是 262 赫兹,但是它们各 自的二倍频、三倍频、四倍频??的响度的比例是不一样的,也就是它们 的泛音不同,音色就不一样了。
用例一 运用物理原理,解释弦乐器的琴弦配置。
题1 小提琴上有四根钢丝的弦,将每根弦定音以后,从右到左依次
是c调的“3?62 5”四个音。问第一弦(3?)与第三弦相比,哪根弦较粗?
*
  小提琴弦的发音部分的长度是固定的,要让小提琴能正常发音,弦的 松紧程度的调节范围也不能太大。在弦的长短、松紧程度一定的条件下, 弦越细,发音频率越高,音调越高。所以,第一弦定音最高,弦最细,第 二、第三、第四弦定音一个比一个低,用的弦也一个比一个粗。
* 用例二 已知两个声音的响度的分贝值,求声音强度的倍数关系。
  题 2 用仪器测得房间中正在播放的轻音乐的响度是 30 分贝,忽然打 雷了,该仪器测得其响度为 110 分贝,雷声的响度是轻音乐的多少倍?
  响度的单位是分贝,不仅可以用来计量乐音的强弱,也可以用来计量 噪声。通常把人耳能听见的最弱的声音的响度定为 0 分贝,当声音的响度
是 0 分贝的 10 倍时,它的响度就是 10 分贝,100 倍时是 20 分贝,1000
倍时是 30 分贝??10N 倍时是 N×10 分贝。雷声比轻音乐强了 110—30=80 分贝,所以,雷声是轻音乐响度的 108 倍,即一亿倍。
【噪声】 在物理学中,把声源作无规则的非周期性振动所产生的声
音叫做噪声。敲击物体时所发出的声音一般都是噪声,各种机械工作时所 产生的声音也都是噪声。噪声听起来有嘈杂、刺耳的感觉。但是从环境保
初中生实用辞典物理的下一页
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