第九章 力與運動

一、二力平衡

1.定義：物體受到兩個力作用時，如果保持靜止狀态或勻速直線運動狀态，我們就說這兩個力平衡。

2.二力平衡條件：兩個力作用在同一物體上，大小相等，方向相反，且作用在同一直線上。

3.平衡力：物體受到幾個力的作用時，如果保持靜止狀态或勻速直線運動狀态，我們就說這幾個力相互平衡，物體處于平衡狀态。物體處于平衡狀态時受到的幾個力稱為平衡力。

◆物體在受平衡力時處于靜止狀态或勻速直線運動狀态稱為平衡狀态，在不受力時處靜止狀态或勻速直線運動狀态不能稱為平衡狀态。

4. 實驗：探究二力平衡的條件

（1）實驗設計：在一個光滑的桌面上放一輛小車，小車兩端分别用細線拴住，通過定滑輪與等質量的砝碼連接，觀察小車的運動情況。把小車轉一個角度，過一會兒，松開手，觀察小車的運動狀态。

（2）實驗結論：二力平衡的條件：作用在同一物體上的兩個力，大小相等、方向相反，并且在同一條直線上。

（3）注意事項：

①實驗要在光滑的桌面上進行，目的是使實驗更加準确、可靠（排除摩擦帶來的影響）。

②定滑輪的作用：改變力的方向。

5.平衡力與相互作用力比較：

相同點：①大小相等；②方向相反；③作用在一條直線上。

不同點：平衡力作用在同一物體上，可以是不同性質的力；相互作用力作用在不同的物體上，是性質相同的力。

6.根據物體的受力情況推斷物體的運動狀态：

（1）物體在不受力或者受到平衡力作用時，物體保持靜止或勻速直線運動。

（2）物體受到非平衡力作用時，物體的運動狀态一定會改變，如做變速運動、曲線運動等。

7.根據物體的運動狀态推斷物體的受力情況：（與上面的判斷思維過程正好相反）

（1）當物體處于靜止或做勻速直線運動時，則物體不受任何力或者受到平衡力的作用。

（2）當物體的運動狀态改變時，則物體一定受到了非平衡力的作用。

8.二力平衡條件的應用：

（1）判斷物體是否受一對平衡力

①根據狀态：物體受兩個力的作用→物體處于靜止狀态或勻速直線運動狀态→所受兩個力是一對平衡力

②根據二力平衡的條件：物體受兩個力符合二力平衡的條件→所受兩個力是一對平衡力→物體處于靜止狀态或勻速直線運動狀态

（2）求不能直接測量的未知力（如支持力，摩擦阻力和空氣阻力）的大小和方向

◆物體受兩個力的作用→處于靜止狀态或勻速直線運動狀态→所受兩個力是一對平衡力→兩個力符合二力平衡的條件→未知力與已知力大小相等，方向相反。

二、牛頓第一定律

1.牛頓第一定律：（也叫慣性定律）揭示了力與運動之間的規律。

一切物體在沒有受到力的作用時，總保持靜止或勻速直線運動狀态。

◆牛頓第一定律也說明力不是維持物體運動狀态的原因，而是改變物體運動狀态的原因。

2.實驗：探究阻力對物體運動的影響

（1）設計：如圖，給水平桌面鋪上粗糙不同的物體，讓小車從斜面頂端從靜止開始滑下。觀察小車從同一高度滑下後，在不同表面運動的距離。

◆讓小車從斜面的同一高度滑下，是為了使小車到達水平面時的初始速度相同，觀察小車在粗糙程度不同的物體表面滑行的距離的長短。

（2）結論：小車受到的阻力越小，小車運動的路程越遠。

平面越光滑，小車運動的距離越遠，說明小車受到的阻力越小，速度減小的越慢。

（3）推論：如果運動中的物體不受力，它将保持勻速直線運動。

（4）注意事項：

①三個小車需要從斜面同一高度滑下，目的是保證小車到達水平面時的速度相同。

利用了控制變量法。

②伽科略斜面實驗的卓越之處不是實驗本身，而是實驗所使用的獨特方法，即在實驗的基礎上，進行理想化推理（也稱作理想化實驗）。它标志着物理學的真正開端。

說明：

◆牛頓第一定律是在大量經驗事實的基礎上，通過進一步推理而概括出來的，且經受住了實踐的檢驗，所以已成為大家公認的力學基本定律之一。但是我們周圍不受力是不可能的，因此不可能用實驗來直接證明牛頓第一定律。

◆牛頓第一定律的内涵：物體不受力的情況下，原來靜止的物體将保持靜止狀态；原來運動的物體，不管原來做什麼運動，物體都将做勻速直線運動。

◆牛頓第一定律告訴我們：物體做勻速直線運動可以不需要力，即力與運動狀态無關，所以力不是産生或維持運動的原因。

3.慣性：物體具有保持靜止或勻速直線運動狀态不變的性質叫慣性。

◆慣性是一切物體所固有的一種屬性，任何物體在任何時候、任何狀态下都具有慣性。

慣性的大小隻與物體的質量大小有關，物體的質量越大，慣性越大，與物體是否受力、受力大小、是否運動、運動速度等皆無關。

◆慣性不是力，“慣性力”、“在慣性作用下”或“受到慣性”、“克服慣性”等說法是錯誤的。

◆慣性現象的解釋：

（1）、明确研究對象原來所處的狀态。（2）、物理過程（突然發生怎樣的情況）

（3）、研究對象(或其一部分)由于慣性要保持原來狀态。（4）、出現怎樣的現象。

◆力是改變物體運動狀态的原因，慣性是維持物體運動狀态的原因；

力越大，運動狀态越易改變；慣性越大，運動狀态越難改變。

4.利用慣性的實例：跳遠助跑，緊固錘頭，扔鉛球、标槍，拍灰塵。

防止慣性造成的危害：系安全帶，保持車距，汽車限速，汽車禁止超載，包裝玻璃制品要墊上很厚的泡沫塑料。

5.力與運動：力是改變物體運動狀态的原因。運動不需要力來維持。

◆物體在不受力或受到平衡力作用下都會保持靜止或勻速直線運動狀态。

◆物體受非平衡力作用時，運動狀态将會改變。

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