八年级物理下册教学辅导
第七章运 动
一、什么是力
学习目标
(1)了解力是一个物体对另一个物体的作用，能分析简单情况下受力物体和施力物体；
(2)知道物体间力的作用是相互的；
(3)知道力的两种作用效果；
名师指津
1.力的概念的建立
力是物理学中最重要的概念之一，它的建立可以分为以下几步：
(1)搜集大量现象：将我们观察到的一些现象，填入下表中.
(2)分析归纳上述现象，得到力的概念
根据上表中列举的现象，在阅读课文的基础上请回答：①什么叫力的作用?②上表所列举的力的作用有哪些?③发生力的作用时，物体是否接触?④没有物体能否有力的作用?只有
一个物体能否有力的作用?
综上所述，我们可以看出，当发生力的作用时，总有两个物体存在.一个物体施加力，叫施力物体；另一个物体受到力的作用，叫受力物体.因此，力就是物体对物体的作用.
2.物体间力的作用是相互的
物体间发生力的作用有何重要的性质?用手提水桶时，有什么感觉?用手拍桌子时，手有什么感觉?这说明了什么?这说明物体间力的作用是相互的.就是说，甲对乙物体有作用力的同时，乙对甲物体也有力的作用，它们总是同时产生，同时消失的.因此，两个物体之间发生力的作用时，总会出现一对力，于是在研究力的作用效果或研究施力和受力物体时，一定要明确研究的是哪个力.
你能否再举两例说明物体间力的作用是相互的?
例题用手托起一石块，在手对石块施加向上的托力的同时，石块对手有向下的压力，试确定这两个力的施力物体和受力物体.
解析：手对石块的托力的施力物体是手，受力物体是石块；石块对手的压力的施力物体是石块，受力物体是手.
可以看出：（1）本题中的手和石块都是施力物体，也都是受力物体；（2）不同的力，其施力物体和受力物体一般不同；（3）对于一个确定的力，其施力物体和受力物体就被惟一确定，不再有第二种可能；(4)最后请同学们体会“解答问题时，一定要明确研究对象”的重要性.
3.感悟力的作用效果
物体运动状态的变化包括：①物体运动的速度大小发生变化；②物体运动的方向发生变化；③物体运动速度的大小和方向同时发生变化.
小结
1.力的定义：力是一个物体对另一个物体的作用.
2.施、受力物体：一个物体受到力，一定有别的物体对它施加了力，力是不能离开物体而独立存在的，没有物体，就不会有力的作用.
3.力的规律：物体间力的作用是相互的.
4.力的作用效果：
(1)力可以改变物体的运动状态，如果有力作用在物体上，就可能使物体的运动速度或方向改变，即力可以改变物体的运动状态；反之，若物体运动速度或方向改变了，即运动状态改变了，则它一定受到了力的作用.
注意：并不是所有的力都能改变物体的运动状态，这一点下一章将继续研究.
(2)力可以使物体的形状发生改变.
二、力的描述
学习目标
(1)了解力的三要素；
(2)会画力的图示和力的示意图；
(3)知道力的单位；
名师指津
1.认识力的三要素的方法
(1)列举大量的经验事实.
(2)对各经验事实进行分析和分类，然后概括、归纳出影响力的作用效果的三个要素，即力的大小、方向、作用点.
请你找出课本中用来说明力的大小、方向、作用点影响力的作用效果的事例，然后自己再各举两例说明上述问题.
2.力的图示
力的作用效果与力的三要素有关.要完整地描述一个力，必须表示出它的大小、方向和作用点.在物理学中，人们是用图来表示一个力的.因为图能够把力的三要素简单明了地表现出来，给人深刻的印象.那么怎样用图来表示力的三要素呢?阅读课本有关内容，并回答以下问题：(1)什么叫力的图示?(2)在力的图示中，力的大小、方向和作用点分别是怎样表示
的?
(3)应该如何作一个完整的力的图示?
作力的图示应注意以下几点：
(1)力的作用点要画在受力物体上.为了统一和简便起见，我们一般要求将线段的起点来表示力的作用点.
(2)箭头的指向要与力的方向一致.
(3)线段的长(包括箭头在内)应与力的大小成正比，同时要画出力的比例标度.
(4)在同一个受力图示中，各力的标度是相同的，只能用一个比例标度.且应使图示中力的线段是标度的二倍或二倍以上.且尽量是标度的整数倍.
(5)要求同学们会作如下五种力的图示：①水平方向上的力②竖直方向上的力③物体所受的重力④与水平、竖直方向成一角度的力⑤物体受一对平衡力的情况.
图8—3给出了物体M受到的水平向右的大小为6N的拉力的图示，根据上述内容，你能找出正确的图示吗?错误的图示又错在何处呢?
小结
1.力的三要素：力的大小、方向、作用点叫做力的三要素，它们都能够影响力的作用效果.
2.力的图示：
(1)用一根带箭头的线段把力的三要素都表示出来的做法叫力的图示.
(2)作法：沿力的方向画一条线段，线段的长短表示力的大小，在线段的末端画个箭头表示力的方向，用线段的起点或终点表示力的作用点，为精确表示力的大小，还要在图上附上标度，指出某一长度表示多少牛的力.
3.力的单位：在国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，符号为N.
三、弹力 力的描述
学习目标
(1)了解什么是弹力；
(2)知道弹簧测力计的原理；
(3)会正确使用弹簧测力计；
名师指津
1.正确认识弹力
想一想压弯的跳板、拉伸的弹簧、拉弯的弓、被挤压的球等都会产生力，你发现它们有什么共同之处？
生甲：压力、支持力的实质是弹力吗？
师：玻璃杯放在桌面上，会受到桌面对它的支持力的作用，桌面同时会受到玻璃杯对它的压力作用（如图12-1）所示.实际上，这两个力是由于杯子和桌面相互挤压而产生的.因此，压力、支持力的实质就是弹力.
生乙：弹力是物体发生形变而产生的力.我们并没有观察到玻璃杯、桌面发生形变，为什么说压力、支持力的实质是弹力呢？
师：我们虽然没有直接观察到玻璃杯、桌面发生形变，但它们确实发生了形变，只是由于它们的形变很微小，我们无法用眼睛直接观察到.
我们可以借助一种显示微小形变的装置，把桌面的微小形变放大后观察.在桌面上竖直放两块平面镜，用夹子夹住激光笔，让其光束依次被这两面镜子反射，最后射到天花板上，形成一个亮点，如图12-2所示.用力压桌面时，桌子发生微小形变，光点会在天花板上有明显的移动.
2.两个弹簧测力计之间的拉力
实验探究：如图12-3所示，用两个弹簧测力计在水平方向相互拉，谁对谁的拉力大些？
生：噢，两个拉力一样大.这是什么缘故呢？
师：因为这两个力是物体间的一对相互作用力.物体间的一对相互作用力总是大小相等、方向相反、作用在两个不同的物体上，这是物理学中的一条重要规律.
议一议：既然一对相互作用力大小相等，为什么鸡蛋碰石头，鸡蛋破了，石头却完好无损呢？
师：鸡蛋碰石头时，鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力仍然一样大.鸡蛋破了石头完好是因为鸡蛋易破，不如石头坚硬的缘故.
3.如何正确使用弹簧测力计
例题关于对弹簧测力计的认识，下列说法错误的是
A.弹簧测力计上的最大刻度值就是它的量程
B.弹簧测力计上的刻度是均匀的，原因在于弹簧的长度跟它所受的拉力成正比
C.弹簧测力计的最小刻度值越小，测量越精确
D.弹簧测力计指针如果没有指在“0”刻度处，可以调节指针的位置使其指在“0”刻度处
解析：本题所涉及的四个选项都是关于弹簧测力计使用的问题，解题时，用弹簧测力计的使用方法和注意事项去分析各选项，逐一判断得出正确的结论.
师：弹簧测力计的使用方法和注意事项是我们本节学习的一个重点.首先，我们应搞清楚为什么要这样去做，不这样做会产生什么后果.如：使用弹簧测力计时加在弹簧测力计上的力不能超过它的量程，否则会损害弹簧测力计.再次是通过实际练习将这些规则融入我们的操作中，在操作中体会它们的必然性.这样才能很好地掌握使用弹簧测力计这样一种实验
仪器.
想一想
排球撞击地面时会对地面产生一个较大的力的作用.小刚利用一台测体重的台秤、一张纸、一盆水就粗略地测出了排球击在地面上时对地面作用力的大小.你能说出他是怎样做的吗？
解题思路：排球撞击地面时，对地面产生的力是一个瞬时的力，无法直接测量.因此要找到一个与这个力大小相等的力去测量，我们只要从这两个力作用时产生的效果（即球发生形变的大小）可以控制这两个力的大小.
解答：用沾湿水的球击铺在地面上的纸，在纸上得到球的圆形湿迹，再将纸铺在台秤上，用力把球按在纸上，使球与湿迹完全重合时，台秤示数即为球对地面的作用力.
四、重 力
学习目标
(1)通过观察分析日常生活的现象，知道重力是由于地球的吸引而产生的；
(2)知道重力的方向、重心，并学会找规则物体的重心；
(3)通过实验探究，理解重力与质量的正比关系，有初步的信息处理能力和初步的分析概括能力；
(4)能用公式G=mg计算有关的问题。
名师指津
1.理解重力的大小跟质量成正比.
师：根据g=G/m，说明g与物体重力G成正比，与物体的质量m成反比，对吗？
生甲：这种看法不对.因为物体所受的重力G与物体的质量m的比值是一个定值，它与物体所受重力的大小和质量的大小没有直接关系.
生乙：当一个物体的质量m增大几倍时，它所受的重力G也增大相同的倍数，G与m的比值始终保持不变，所以这种说法不对.
物理量和物理公式都有确定的物理意义，理解物理量和物理公式时，我们不能从纯数学的角度去分析，而应结合物理知识进行理解.否则，可能会产生一些错误的看法.今后对物理知识的学习中，还会遇到类似的问题，同学们对此一定要引起重视.
2.理解重力的方向及其应用
生：为什么说重力的方向是竖直向下的，而不能说是垂直向下的？
师：竖直与垂直不同，所谓竖直是指与水平面垂直的方向，竖直向下即重物自由下落的方向；而垂直是指与某个面成90°角，会因为面的不同而改变.因此千万不要把重力的方向说成是“垂直向下”.
3.重垂线的应用
生：为什么用重垂线可以检查墙壁是否竖直、检查台面是否水平？
师：悬挂着的系有重物的细线方向跟重力的方向一致，总是竖直向下的.因此，可以从墙壁是否与重垂线的方向一致来检查墙壁是否竖直.
检查台面是否水平的工具是一个简易水平器，如图12-9所示.与台面接触的是底面很平的小木板，竖直的小木棒垂直固定在小木板上，上面画有与小木板垂直的直线，在直线上端挂一重垂线.把小木板放在台面上，如果重垂线的方向与小木棒上的直线重合，则由于重垂线总是竖直向下，表明台面与竖直方向垂直，是水平的，否则，台面不是水平的.
例题如图12-10（a）所示，把一均匀的正方形薄板/,质量是2kg的A物体悬挂在绳上，请画出物体所受重力的图示.
解析：（1）利用物体受到的重力跟质量的关系式G=mg计算出重力大小为19.6N，选取1cm长的线段表示9.8N，那么19.6N用2cm长的线段表示.
（2）重力的方向是竖直向下的.
（3）A物体受到的重力G的作用点（重心）在A的几何中心.如图12-2(b）所示.
师：画物体受到重力的图示时，除了要明确它的大小外，还要注意它的方向是竖直向下，最关键的是重力在物体上的作用点要画正确.这是最易出错的地方.
想一想
宇航员日记
在航天飞机上生活是很不容易的.洗澡时洒在身上的水不流走，必须要用毛巾一遍又一遍地擦干.睡觉时间到了，我和另外两名宇航员合睡那张双人床.他们一个睡上铺，一个睡下铺.我呢?说来你不相信，睡在上铺板的反面，与睡下铺的宇航员面对面而不会往下掉，床板形同虚设.还有一立式床，其实是大立柜，人可以站在里面睡觉，站着睡觉与躺着睡觉没有差别.
请思考：(1)洗澡时，洒在身上的水为什么不流走?(2)人睡觉时，站着、躺着、睡在床板的反面，感觉为什么一样?(3)地球上会出现这种情况吗?
答案：（1）地面上的水由于受到地球吸引力而流动，在航天飞机上水不受吸引力，因而不流动.
（2）出现这些情况的原因是由于不受重力.
（3）在地球上是不会出现这种情况的.
五、摩擦力
学习目标
(1)通过观察日常生活中的现象，知道滑动摩擦、滚动摩擦和静摩擦的存在；
(2)知道在一般情况下，滚动摩擦比滑动摩擦小；
(3)通过实验探究，了解影响滑动摩擦力大小的因素，培养学生的实验探究能力；
(4)能举例说出增大有益摩擦和减小有害摩擦的方法，及摩擦在实际生活中的意义。
名师指津
1.影响摩擦力大小的因素.
生甲：在研究影响摩擦力大小因素的实验中，为什么要匀速且水平拉动弹簧测力计？
生乙：因为只有匀速且水平拉动弹簧测力计，拉力与摩擦力才是一对平衡力，此时，摩擦力的大小就等于拉力的大小.
2.摩擦力的种类.
生：摩擦除了滑动摩擦外，还有其他摩擦吗？
师：摩擦除了滑动摩擦外，还有静摩擦和滚动摩擦.用力推地面上的物体，用的力小了，推不动它，就是由于地面对它的静摩擦力阻碍它发生相对运动的缘故.像这种两个互相接触的物体，当它们要发生相对运动时，在接触面产生的阻碍相对运动的力，就叫做静摩擦力.
汽车在公路上行驶，车轮在地面上滚动，车轮会受到地面的摩擦，这种摩擦叫做滚动摩擦.
静摩擦力在生活、生产中有着非常广泛的应用，我们走路靠的是鞋面与地面的静摩擦力，皮带传动靠的也是静摩擦力.
滚动摩擦对物体运动的阻碍作用比滑动摩擦小得多，因此，人们为了减小摩擦时，常用滚动摩擦代替滑动摩擦.
3.控制变量.
控制变量是科学探究的一种重要方法.在研究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关时，由于影响滑动摩擦力大小的因素较多，在进行探究时，必须控制某些因素不变，只研究其中一个因素的变化对滑动摩擦力大小的影响.这样才能根据实验结果判断滑动摩擦力与研究的因素是否有关.否则，如果几个因素同时变化，就无法确定滑动摩擦的变化究竟是哪个因素的变化引起的.
生：控制变量在科学探究中这样重要，一定要好好领会和掌握.
4.科学研究的重要方法——忽略次要因素.
课本在研究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系时，接触面由木板换成毛巾，这不但使接触面的粗糙程度发生了变化，同时也使接触面的材料发生了变化.但接触面粗糙程度的变化更为显著，是影响滑动摩擦力大小变化的主要因素，而材料的变化则是这个研究过程的次要因素,相对前者，可以忽略不考虑.所以，由此说明摩擦力与接触面的粗糙程度有关是可以的.
师：抓住主要因素，忽略次要因素，这也是进行科学研究的一种重要方法，应该好好掌握.
例1如图12-22所示,传送带上有一物体M，卷扬机转动时把物体M匀速拉到高处.M所
受摩擦力的方向为___.
解析：M由于受到重力，相对传送带而言有一个“下滑”的趋势（只是在摩擦力作用下没有滑下），为阻碍M这一“相对运动”趋势，传送带对它的摩擦力是斜向上的.
师：摩擦力总是阻碍接触面间的相对运动.本例中，摩擦力不仅不阻碍物体的“运动”，反而是物体斜向上运动的动力.
例2水平地面上有一长方体木箱.①A同学用10N的水平拉力拉它没有拉动;②B同学用20N的水平拉力也没拉动;③C同学用50N的水平拉力拉着木箱以0.5m/s的速度做匀速直线运动；④D同学用水平力拉着木箱以1m/s的速度做匀速直线运动；⑤E同学用65N的水平拉力拉着木箱做加速运动;⑥F同学将木箱竖直起来拉动前进.以上箱底受到的摩擦力各是多少？D同学的拉力是多大？
解析：①和②木箱静止不动，是平衡状态，水平方向受到的摩擦力应与拉力相等，分别为10N和20N，③④中木箱做匀速直线运动，二力平衡，摩擦力等于拉力，为50N.③④⑤⑥均为滑动摩擦，因为压力和粗糙程度一样，摩擦力都相等，均为50N.D同学的拉力与摩擦力相等，为50N.
读一读
1.小议摩擦
日常生活中，摩擦与我们的关系是十分密切的.
说起摩擦，人们马上就能说出它的许多害处.因为摩擦，走路会磨破鞋底；车轮行驶会
磨平轮胎；机器零件的磨损会降低机器的效率，缩短使用寿命；测量工具的磨损会影响精度.据统计，世界上各种力系统有一半以上的能量是在摩擦中损耗的.的确，在这些地方，摩擦是人类的敌人.
但是，任何事物都具有两面性，摩擦也不例外.建造房屋、制作家具需要靠摩擦；车辆行驶、机器运转也需要靠摩擦；甚至人类衣食住行都离不开摩擦.没有摩擦，世界会变成什么样子呢？
假如一觉醒来,世界失去摩擦,看吧!房屋倒塌了,床也散了架,你正躺在一片瓦砾的地面上.该起床了,你想坐起来，手却撑不住地面;想穿衣服，手拿不住衣裤，穿不上鞋袜.你也不可能刷牙洗脸、端碗拿筷.用手去抓面包，面包却从手中滑掉了.蹬上自行车，车轮只能原地转个不停，于是只好改为步行，但地面比玻璃面还光滑，一迈步，
因此，我们对待摩擦的态度是：对人类有害的摩擦要设法去减小它;而对人类有益的摩擦，则要设法利用它.
2.摩擦力排队
摩擦家族有三兄弟——静摩擦、滑动摩擦和滚动摩擦.一天，这三兄弟突然接到“上级”通知，要求它们按力的大小排好队，准备给它们发“身份证”.
说来也奇怪，原来这三兄弟只知道同属一个家庭，但从不知道谁是兄谁是弟，即不明确谁大谁小.接到通知后，三者便好奇地议论起来.议论过程中，静摩擦和滑动摩擦首先争当老大，滚动摩擦却坚持它起码排老二，谁也不愿当老三.议论由心平气和的协商很快发展到激烈的争辩，但谁为兄长谁为小弟却难以定论.
争论惊动了近邻压力，压力便自告奋勇信心十足地充当它们的裁判.它首先耐心地听取了摩擦三兄弟的陈述，然后理直气壮地宣布：“你们不要盲目地争斗了，你们的队不好排.如若不听我的话把我气走了，你们谁也‘活’不成！”于是一场激战就此平息了.
在摩擦力排队一文中，压力裁决得正确吗？摩擦三兄弟的队为什么不好排？离开了压力，摩擦力真的“活”不成吗？
答案：压力裁决的正确静摩擦力是个变力，它可以很大（大于滑动摩擦力），也可以很小（小于滚动摩擦），所以摩擦三兄弟的队不好排.
压力和摩擦力之间存在着制约关系，压力不存在的地方，摩擦力是不会产生的，有摩擦力的地方必定存在压力.
3.流体的阻力
气体和液体都具有流动性，统称为流体.物体在流体中运动时，要受到流体的阻力，阻力的方向与物体相对于流体运动的方向相反.汽车、火车、飞机等交通工具在空气中运动要受到空气的阻力，快速骑自行车，我们就会感到空气的阻力.轮船、潜艇在水面或水下航行，要受到水的阻力.鱼在水中游动，人在水中游泳，都要受到水的阻力.
流体的阻力跟物体相对于流体的速度有关.速度越大，阻力越大.雨滴在空气中下落，速度越来越大，所受空气阻力也越来越大，当阻力增加到与雨滴所受重力相等时，二力平衡，雨滴开始匀速下落，大雨滴比较重，与重力相平衡的空气阻力要比较大，雨滴速度较大时才能达到平衡，所以大雨滴落地时速度较大，小雨滴则缓慢地飘落到地面.
流体的阻力跟物体的横截面积有关，横截面积越大，阻力越大.跳伞运动员在空中张开降落伞，凭借着降落伞较大的横截面积取得较大的空气阻力，得以比较缓慢地降落（图12-26）.航天飞机着陆后，在飞机后面张开一面类似降落伞的装置，加大阻力，以便较快地停下来（图12-27）.
流体的阻力还跟物体的形状有关系.头圆尾尖的物体所受的流体阻力较小,这种形状通常叫做流线型.鱼的形状就是流线型的.为了减小阻力，小轿车、赛车、飞机、潜艇以及轮船的水下部分,外形都采用流线型（图12-28）.
一般来说，空气阻力比液体阻力、固体间的摩擦力要小.气垫船靠船下喷出的气体悬浮在水面上航行，阻力减小，速度很大.磁悬浮列车靠电磁力使列车悬浮在轨道上
行驶，速度可高达500km/h.
通过以上阅读，你能否总结一下流体阻力的大小与哪些因素有关？
答案：跟物体相对于流体的速度,物体的横截面积及物体的形状有关系.
第九章 力与运动
一、力的合成
学习目标
(1)理解合力、分力和力的合成的概念；
(2)学会同一直线上二力合成实验的探究方法；
(3)了解同一直线上二力合成的实验结论；
(4)会用同一直线上二力合成的实验结论进行简单计算。
名师指津
1.合力的概念
如果一个力产生的效果跟两个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫做那两个力的合力，那两个力则称为合力的分力.
如果物体受两个力(或两个以上的力)的作用，实践证明，物体表现出的(力的作用)效果并不是哪一个力产生的，而是这几个力共同作用造成的.
因此，研究合力对运动的影响与分别研究各个分力对运动的影响等效，而前者却显得更方便、直接.这是引入合力概念的一个原因.
2.二力的合成
同一直线上方向相同或相反的两个力的合力是在实验基础上得到的.请对照课本8-28和8-29两图并阅读实验的内容.思考并回答下列问题：(1)实验中为什么要竖直向上或向下拉弹簧?(2)在两次实验的两步骤中，为什么要使弹簧到达相同的位置?
根据上述结论请思考：两个力的合力跟两个力的大小之和一样吗?合力一定大于分力
吗?
例题用60N的力竖直向上提起质量为5kg的物体，求物体受到的合力并作出合力的图示(取g=10N/kg).
解析：物体受到竖直向上的拉力F＝60N和竖直向下的重力Ｇ＝ｍｇ＝５ｋｇ×１０N/／ｋｇ＝５０ N.这两个力方向相反作用在一条直线上.根据二力合成的知识知道，这两个力的合力大小Ｆ＝６０N－５０N＝１０N.，合力的方向跟较大的力相同，即竖直向上.合力的图示如图8—13所示.
方法指导：求二力合成问题的关键是弄清两个力的大小和方向，根据两个力的方向确定计算合力大小的方法，根据较大的力(不论同向还是反向)的方向确定合力的方向.在只要求作合力的图示时，不必再作各分力的图示.
小结
1.合力：如果一个力产生的效果跟两个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫做那两个力的合力.
2.力的合成：求两个力的合力叫做二力的合成.
3.同一直线上二力合成的规律.
(1)同一直线上，方向相同的两个力的合力的大小等于这两个力的大小之和，合力的方向跟这两个力的方向相同.
(2)同一直线，方向相反的两个力的合力大小等于两个力的大小之差.合力的方向跟较大的那个力相同.
二、平衡力作用下物体的运动
学习目标
(1)理解并掌握二力平衡的条件；
(2)理解伽利略理想实验原理，学会牛顿第一定律实验的探究方法；
(3)理解并掌握牛顿第一定律的内容。
名师指津
1.研究跳伞运动员受到的平衡力
生：跳伞运动员如果匀速直线下降，重力不是应该大于伞的拉力吗？不然怎么会下降呢？可是书上说，如果物体保持静止状态或匀速直线运动状态，受到的力就是平衡力.这不矛盾吗？问题出在哪里呢？
师：物体保持静止或匀速直线运动状态时，受到的力一定是平衡力，这毫无疑问.你关于跳伞运动员的分析其实是一种错觉.跳伞运动员不管是静止在空中，还是匀速下降，他受到的重力与伞对他的拉力都是平衡的.仅仅这样说也许你还是难以改变自己的感觉，你能设计一个实验进行验证吗？
实验探究：在弹簧测力计下挂一个物体，用物体代表跳伞运动员，用弹簧测力计代表伞.当钩码静止、匀速上升、匀速下降时，分别观察弹簧测力计的示数并记录下来，分析这些数据，你能得出什么结论？
生：我发现三次实验中弹簧测力计的示数相等，都等于物体受到的重力.可见，物体在静止或匀速直线运动时，受到的力都是平衡的.好有说服力的实验，我又学了一招！
例题：挂在树枝上的苹果静止不动，下列哪对力是平衡力()
A.苹果受到的重力和苹果对树枝的拉力
B.苹果受到的重力和树枝对苹果的拉力
C.苹果对树枝的拉力和树枝对苹果的拉力
D.以上三对力都有可能
解析：选项A中苹果受到的重力和苹果对树枝的拉力，受力物体分别是苹果和树枝，它们不是作用在同一物体上的两个力，不是平衡力.同理，选项C中的两个力也不是平衡力.挂在树枝上的苹果只受到重力和树枝对它的拉力这两个力的作用，且苹果在这两个力的作用下处于静止状态，所以这两个力彼此平衡.正确选项是B.
师：判断物体受到的两个力是否彼此平衡的方法有二：一是根据二力平衡的条件.若两个力同时满足“同物、等大、反向、共线”，则该两个力相互平衡.二是根据二力平衡的定义，如果保持静止状态或匀速直线运动状态，这两个力就彼此平衡.
2.研究牛顿第一定律的科学方法
生甲：在教科书第35页图11.5-3研究摩擦对物体运动影响的实验中，为什么要让小车从斜面上同一高度，而且从静止开始滑下？为什么要用毛巾、棉布、木板等不同的表面呢？
师：在这个实验中，我们是通过小车运动距离的远近来判断摩擦对运动的影响.而影响小车运动距离远近的因素，除了摩擦之外，还有其他因素，如小车从斜面上开始下滑时的高度.为了排除这些因素对运动距离的影响，实验时要用同样的小车、同样的斜面、让小车从同样的高度开始下滑，只改变小车受到的摩擦，即换用毛巾、棉布、木板等来改变表面的粗糙程度.这样小车运动的距离的不同就只是由摩擦的不同造成，因为其他的因素都完全相同.这种研究问题的方法叫做控制变量法.在研究受多个因素影响的问题时，经常采用控制变量法.
生乙：我对牛顿第一定律有点疑问，既然宇宙中根本就找不到不受力的物体，也就无法用实验来验证牛顿第一定律.牛顿第一定律是正确的吗？它有什么用呢？
师：我认为可以从两个方面来理解：首先，从定律得出的过程看，斜面实验告诉我们，阻力越小，小车会运动得越远，并由此推理得出，如果阻力为零，那么小车会一直运动下去，保持速度不变，不会停止.这里采用了推理的方法，但是推理是在可靠的实验事实基础上进行的，因此推理是合理的，结论是正确的.另一方面，虽然不能通过实验来直接检验牛顿第一定律，但是由定律得出的一切推论，都符合客观实际，经受住了实践的检验.因此，牛顿第一定律是正确的.
以科学实验为基础，进行科学推理得出结论，是一种重要的科学认识方法.爱因斯坦将伽利略的发现和他所应用的科学推理方法誉为“人类思想史最伟大的成就之一，标志着物
理学的真正开端”.
3.牛顿第一定律的关键词
生甲：记得前面学到一些定律时，老师经常让我们分析其中的关键词，来加深我们认识和理解.牛顿第一定律中有哪些关键词呢？怎样理解它们的含义？
生乙：物理定律一般包括研究对象、条件和结论.牛顿第一定律的研究对象是“一切物体”，条件是“没有受到外力的作用”，结论是“总保持静止状态或匀速直线运动状态”.“或”表示物体可能保持静止状态，也可能保持匀速直线运动状态，“总”表示只有这两种可能
而没有第三种可能.
4.有关惯性认识的误区
生甲：根据生活经验，我觉得静止的物体没有惯性，运动的物体有惯性，而且运动速度越大惯性越大.因为骑自行车时，速度越快，越不容易停下来.是这样吗？
生乙：好像不对.静止的物体不也有惯性吗？是不是越快惯性就越大，我也说不清.老师，请您讲讲吧！
师：牛顿第一定律告诉我们，如果物体不受力，静止的物体将保持静止状态，运动的物体将保持匀速直线运动状态，就是说，物体具有保持其原来运动状态的性质.不管是运动的物体还是静止的物体，都具有惯性.惯性是物体的基本属性，反映的是物体具有保持运动状态不变的性质，它的存在是无条件的，与物体是否受力和所处的运动状态无关至于汽车
开得快时不容易停下来，而开得慢时容易停下来，则是由于其他原因，不完全是由惯性造成的.(有关知识将在高中物理中学习)
生乙：跑步时，跑得越快，就感觉有股力量向前冲，是不是惯性就是一种力呢？
师：非常容易产生这种错觉.如果说运动物体的惯性是一种向前的力，那么静止物体的惯性还是不是力呢？如果是力，按照力的作用效果，它受到力时其运动状态应该改变，可事实上是物体由于惯性仍然保持静止状态.显然这是互相矛盾的.从另一个角度来看，如果从枪膛射出的子弹的惯性是一种力，既然是力，一定要有施力物体.当子弹射出枪膛后，火药爆炸产生的气体已经对子弹没有推力，我们找不到这个施力的物体.
想一想
宇航员舱外“行走”
宇航员在太空“行走”时，没有空气阻力，又处于失重状态，可视为几乎不受外力作用.每当宇航员走出船舱时，总要用一条“绳索”跟飞船相连，如图11-11所示.如果没有这条绳索，宇航员不小心轻轻碰了一下飞船，会造成什么后果？
答案：如果宇航员不小心碰一下飞船，宇航员对飞船施力，因为力的作用是相互的，宇航员会受到飞船对他的力；他受到这个力，会改变运动状态，离开飞船；由于太空中没有其他阻力，宇航员会由于惯性一直保持匀速直线运动，直到碰到其他物体或受到其他星球的吸引而改变运动状态.
三、改变了物体的运动状态
学习目标
(1)理解并掌握惯性的定义，会用惯性解释有关问题；
(2)通过观察，了解物体在力的作用下运动的变化；
(3)通过实验探究，理解力是如何改变物体的运动状态的；
(4)知道在非平衡力的作用下，物体的运动状态将发生变化，发生怎样的变化。
名师指津
（一）力是产生加速度的原因．
[老师]请同学们用自己组织的语言，描绘一下什么是“状态”？
[学生]物体、人、事情在某一时刻所处的情况、形态或者样子．
[老师]那么什么是运动状态呢？
[学生]物体在运动时所具有的形态．
[老师]静止的小车,它的运动状态是什么？
[学生]小车处于静止状态．
[老师]同学们根据什么判定其运动状态没有发生改变呢？
[学生]因为始终处于静止状态，即它的速度始终为零．
[老师总结]速度始终为零时，物体的运动状态不发生改变．
[老师]匀速运动的小车．这辆小车的运动状态是否发生变化？为什么？
[学生]小车的运动状态没有发生变化，因为小车自始至终以相同速度运动．
[老师总结]做匀速运动时，物体的运动状态不发生改变．
[老师]在粗糙水平面上缓慢停下来的一辆小车．这辆小车在这段时间内运动状态是否变化？为什么？
[学生]小车在从运动到停下来这段时间内的运动状态发生了变化．因为小车运动的快慢在这段时间内是不相同的，即它的运动情况是不相同的．
[老师总结]当速度的大小发生变化时，物体的运动状态要发生变化．
[老师]在弯道上匀速转弯的小车．小车在转弯过程中的运动状态是否改变？为什么？
[学生]转弯过程中的小车的运动状态发生了改变．因为小车运动的方向发生了改变．
[老师总结]当物体运动速度的方向发生改变时，物体的运动状态要发生变化．
[老师]物体在什么情况下，运动状态会发生变化呢？
[学生]速度发生变化时，物体的运动状态也相应发生变化．
[老师]由此可见：速度是运动状态的特征物理量．即速度的大小变化或方向变化，或者大小和方向同时变化时，物体的运动状态都会发生改变．
例1关于运动状态的改变，正确的说法是
A．速度的方向不变，速度的大小改变的物体，运动状态就发生了改变
B．速度的大小不变，速度的方向发生改变的物体，其运动状态就发生改变
C．速度的大小和方向同时改变的物体，其运动状态要发生改变
D．匀速转弯的物体，因为匀速，故运动状态不发生变化
答案与解析：因为速度是矢量，即有大小又有方向．只要大小和方向两个因素至少有一个因素改变，速度就发生改变，速度又是运动状态的标志物理量，所以运动状态就发生改变．故A、B、C项都正确．匀速转弯的物体，其匀速主要体现为大小不变，但其方向每时每刻在发生改变，故运动状态也在发生改变，D选项是错误的．
[老师总结]从牛顿第一定律中可知物体的运动状态发生改变时，一定要受到外力的作用即：力是物体运动状态发生改变的原因．而从上例知；物体的运动状态发生改变时，其运动速度一定发生改变．结合运动学知识“加速度是描述速度变化快慢的物理量”知：速度变化时一定有加速度，故：力是产生加速度的原因．
例2人用力推原来静止在水平面上的小车，使小车开始运动，此后改用较小的力维持小车做匀速直线运动，可见
A．力是使物体产生运动的原因
B．力是维持物体运动速度的原因
C．力是使物体产生加速度的原因
D．力是改变物体运动状态的原因
答案与解析：正确选项CD．
从牛顿第一定律：“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止．”可知，一旦物体具有速度以后，只要没有加速度，即没有力的作用，物体的速度是不会变化的．也就是说，力并不是维持物体速度的原因，而是改变物体运动速度的原因，是产生加速度的原因．
（二）质量是物体惯性大小的量度
[老师]从前面可知，力是物体运动状态改变的原因，是不是说物体运动状态的变化就只和外力有关呢？下面我们来讨论这一问题．
[老师]以相同速度投来体积相同的篮球和铁球，同学们敢去接吗？
[学生]敢接篮球，不敢接铁球．
[老师]为什么呢？
[学生]篮球可以接住，铁球接不住，且容易砸伤，所以不敢去接铁球．
[老师]什么是“接住”呢？
[学生]可以让它停在手中．
[老师]也就是说：我们可以比较容易地使篮球停下来，而很难使铁球停下来，对吗？
[学生]对．
[老师]为什么难使铁球停下来呢？篮球和铁球有什么区别呢？
[学生活动]讨论并加以引导
[学生]篮球和铁球的初速度相同，末速也要求相同，即要求它们速度变化量相同，而产生变化原因，都是我们给了他们力的作用，究其原因，只能是铁球的质量比篮球的质量大的缘故．
[老师总结]从上面的讨论过程可知，质量小的物体其运动状态容易改变，我们说它的惯性小，即维持它原来运动状态的本领小；质量大的物体其运动状态不容易改变，我们说它的惯性大，即维持它原来运动状态的本领大．可见，质量是物体惯性大小的量度．
[老师]任何一种事物都具有正、反两个方面，惯性也不例外，它同样具有有利的一面和有害的一面．
惯性的大小在实际中要具体情况具体分析，加以利用；当我们需要物体的运动状态容易改变时，应尽可能减小物体的质量；当我们需要物体的运动状态难以改变时，应尽可能增大物体的质量．
例3关于惯性大小的判定，下列说法正确的是
A．在相同外力作用下，质量小的物体产生的加速度大，运动状态较容易改变，惯性小
B．在相同外力作用下，质量大的物体产生的加速度小，运动状态难以改变，惯性较大
C．在速度变化快慢相同的情况下，质量大的物体所需作用力较大，它的惯性较大
D．在速度变化快慢相同的情况下，不论质量的大小，因改变物体运动状态的难易情况相同，故惯性大小相同．
答案与解析：质量是惯性大小的量度．对这句话确切的理解应是：比较惯性大小的惟一标准（或尺度）就是比较质量的大小．质量大的物体，其惯性大；质量小的物体，其惯性小．惯性的大小与物体的运动状态及受力情况无关，是物体本身固有的属性．故A、B、C项正确．而在D选项中的速度变化快慢相同与运动状态改变的难易程度相同是两个不同的概念，前者是运动学概念，是由加速度来量度的；后者是动力学中的概念，是由质量来量度的．所以，根据速度变化快慢相同的条件，并不能得出物体运动状态改变的难易程度相同的结论，故D项是错误的．正确选项应为A、B、C．
例4．下列说法正确的是
A．运动的越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动的越快，惯性越大
B．小球由于受重力的作用自由下落时，它的惯性不存在了
C．一个物体竖直上抛，当抛出后，能继续上升，是因为物体受到向上的推力
D．物体的惯性仅与本身的质量有关，质量大的惯性大，质量小的惯性小
答案与解析：惯性的有无及大小只与物体的质量有关，而与物体的运动状态、受力情况是无关的．所以A、B两选项是错误的；竖直上抛的物体之所以能向上运动是因为它具有向上的初速度，即它的初始运动状态为向上运动，根据牛顿第一定律知：物体具有维持这种运动状态的固有属性，所以，在不受外力时它要向上做匀速直线运动，而并没有受任何力的作用，故C选项也是错误的；D选项的描述正确体现了质量是惯性大小的量度这一观点，故D项正确．本题的正确选项应是D．
小结
通过本节我们主要学习了：
1．质量是物体运动状态的特征物理量．
2．力是物体运动状态改变的原因．
3．力是产生加速度的原因．
4．质量是惯性大小的量度．
同时应该理解：
a．当物体不受外力或所受合外力为零时，惯性表现为运动状态不发生改变.
b．当物体所受合外力不为零时，惯性则表现为物体运动状态改变的难易程度．
c．物体运动状态改变，不仅和合外力有关，还与物体的质量有关．
第十章压强
一、压强
学习目标
(1)正确理解压强概念和压强公式，能用压强公式进行简单计算；
(2)结合生活实际明确改变压强的方法.
名师指津
1.探究压力的作用效果跟什么因素有关?
师：想一想，在研究橡皮泥的形变跟受力面积是否有关时，要保持什么不变？为什么？
生甲：如果压力和受力面积的大小同时改变，我们将无法确定橡皮泥的形变究竟是哪个物理量引起的.
生乙：必须保持压力不变.
如果有多个物理量影响某个现象，我们在研究其中一个物理量对这个现象的影响时，一定要保持其他物理量不变！这种控制变量的研究方法以后还会经常用到.
2.理解压强的概念.
生：老师，教材中压强定义为“物体单位面积上受到的压力”.我感到压强的定义挺难理解.
师：教材图13.1-3的探究实验表明：压力的作用效果不仅跟压力的大小有关，还跟受力面积的大小有关.所以，要定量描述压力的作用效果（压强），就不能单纯看压力的大小.
压强定义为物体单位面积上受到的压力.
例如木条A对橡皮泥的压力是12N，受力面积是3平方厘米;木条B对橡皮泥的压力是12N，受力面积是1平方厘米.哪个木条的压痕较深？二者虽然压力相等，但木条A的受力面积大，压力被分散，橡皮泥单位面积上受到的压力小（4N/平方厘米），所以压痕会比较浅；B的受力面积小，压力较集中，橡皮泥单位面积上受到的压力大（12N/平方厘米），所以压痕深.可见，压力作用的效果不是由压力的大小决定，而是由物体“单位面积上受到的压力”决定，压强的定义能够表示出压力作用的效果.
3.运用压强公式分析问题.
压强公式与密度公式形式上相似，也可以这样理解吗？
它反映出压强的大小由压力和受力面积两个因素共同决定：压强跟压力的大小成正比，跟受力面积的大小成反比.
看看下面的例题，对此你会理解得更深刻.
例题几块相同的砖按图13-1所示的方法摆放在水平地面上，比较甲、乙、丙三图对地面产生的压强大小
解析：地面受到的压力等于砖的重力.甲、乙两图相比较：甲的压力是乙的2倍，甲的受力面积也是乙的2倍，
生：哦，压强的大小由压力和受力面积两个因素决定，所以分析、比较压强的大小变化时，必须从压力和受力面积两个方面综合考虑，切不可仅由一个因素来判定压强的大小哟！
练一练
1.如图13-3所示，把放在水平地面上的长方体平均分成四块，则每块对地面的压强是原来的
2.如图13-4做一做，你有什么发现？你能说出其中的道理吗？
答案：铅笔尖一端的指面凹陷较深.由于二力平衡，两端的压力相等，而笔尖与手指的接触面积小于笔杆与手指的接触面积，
3.估算你的作业本的一张纸放在桌面上时，对桌面的压强.把收集的数据和计算过程写
下来.
答案：约0.5Pa左右,收集的数据和计算过程略
4.云南素有“动物王国”之称，该省特有的野牛（因其腿下部毛呈白色，俗称“白袜子”）属国家重点保护动物.动物保护组织成员测量出野牛在水平沙地上站立时，
请根据以上数据推算：
（1）野牛对该地的压力是多少牛顿？（设四只脚印面积相等）
（2）野牛的质量是多少吨？（g取10N/kg）
二、液体的压强
学习目标
(1)知道微小压强计的构造和使用方法；
(2)知道流体的概念和流体压强的基本特点；
(3)通过实验探究，知道液体内部压强规律。
名师指津
1.探究液体压强的特点.
师：用压强计探究液体内部压强的特点时，再次用到了控制变量法.说说看，你是怎样利用控制变量法设计实验的？
生甲：对液体内部的压强跟方向是否有关、跟深度是否有关、跟液体密度是否有关，逐一进行探索.
生乙：例如探索液体内部的压强跟方向是否有关时，我们要在同一种液体——水中进行实验，并且保持探头在水中的深度不变，改变探头的方向，看看U形管两侧液面的高度差是否改变.
2.理解连通器的原理.
生甲：连通器各容器中的水面高度总是相同的吗？
生乙：连通器里的液体在“不流动时”，各容器中的水面高度才是相同的.
师：说得很好，不过还要再补充一个条件：当连通器中“装有同一种液体时”，如果连通器一侧装水，另一侧装油，则液面高度不会相同.
另外，连通器各容器中的水面高度相同，跟每个容器的形状、大小等没有关系.
3.连通器各容器中的水面高度为什么是相同的？
生：老师，连通器每个容器的形状、大小各不相同，但在水不流动时，各容器中的水面高度总是相同的，真奇妙！您能告诉我这是为什么吗？
师：如图13-7所示，液体不流动，说明底部连通处的液体受到平衡力的作用.
为便于分析两边容器里的液体在连通处产生的压力和压强情况，我们设想在连通器底部取一竖直“小液片”A，面积为S.以小液片为研究对象，它的左侧受到左边容器的液体对它的压力：
练一练
1.液体不仅对____和____有压强，液体内部向____方向都有压强.液体的压强随深度增加而____；在同一深度，液体向各个方向的压强____；不同液体的压强还跟____有关系.
答案：容器底侧壁各个增大相等它的密度
2.液体对容器侧壁产生压强，这是由于液体能____的缘故.
答案：流动
3.在图13-8中，甲、乙、丙三个容器中均装有水.
（1）观察比较甲、乙两图可以知道______.
（2）观察比较乙、丙两图可以知道______.
答案：（1）在同一深度,液体向各个方向的压强相等
（2）液体的压强随深度的增加而增大
4.连通器的水____时，各容器中的水面高度总是相同的.
答案：不流动
5.如图13-9所示，根据锅炉水位计中的水位，在图中画出锅炉中水面的大致位置.
答案：锅炉中的水面与水位计中的水面相平图略
三、连通器和液压技术
学习目标
(1)能在实际情况中辨认连通器，在此过程中培养学生的观察能力和概括能力；
(2)知道船闸的工作原理，能用连通器原理解释一些简单的实际问题；
(3)了解液压技术的原理，知道一些液压技术在生产、生活中的应用；
名师指津
1.对于连通器的原理，我们可以从液体压强的知识来考虑.为了研究的方便，我们设想连通器的底部有一个圆形的小液片（如图10-21）.(液片是一个简单的物理模型)当液体处于静止时，小液片也是静止的.进而分析小液片两个侧面受到的压强情况和两管中液面高度的关系.分析时的思路：小液片处于平衡状态→小液片两侧受到的压力相等
2.问题探究：
（1）茶壶的壶嘴总是做得比壶身略高一些，为什么?
分析：茶壶的壶身和壶嘴构成了一个连通器.这个连通器里只盛一种茶水.在水不流动时，茶壶的壶嘴和壶身中的水面总是相平的.壶嘴做得略高一些，盛满水时不至于从壶嘴中流出.倒水时把壶一歪，壶嘴比水面低了，水就流出来.若壶嘴做得比壶身矮，壶里的水就装不满，因为水面一高过壶嘴，水就会从壶嘴里流出来，若壶嘴比壶身高出很多，壶里的水虽可盛得满满的，但倒水时把壶一歪，水还没从壶嘴倒出来，却会从壶盖缝里流了出来.所以，茶壶的壶嘴总是做得比壶身略高.
（2）锅炉水位器能使人们在锅炉外部就能知道内部的水位高低，其中的道理是什么?
分析：锅炉水位器和锅炉是底部相连的连通器.根据连通器原理，锅炉内水面和水位器内水面是相平的.所以，观察水位器里水位的高低就能知道锅炉内部的水位高低了.
（3）图10-22是牲畜自动喂水器的示意图.饮水槽里的水总保持一定的水位.这是什么道理?
分析：盛水容器和各个饮水杯底部相通，构成了连通器，容器和各个饮水杯里的水面总要保持相平.如果饮水杯里的水位降低，那么容器里的水就向饮水杯里流动.这样，浮子就会下降，这时和浮子相连的塞子也随着下降，于是进水管就会被打开，水就流向盛水容器和各个饮水杯，使容器和各个饮水杯中的水位上升，浮子也随之上升.当饮水杯中的水达到原来的水位时，浮子也升到了原来的高度，塞子（图中未画出）就立即把进水管堵住.这就是饮水杯里的水能保持一定水位的道理.
3.船闸
船闸是为让船只通过拦河大坝,而在大坝旁修建的一条有两个闸门的水道.船闸实质是靠阀门的开关,分别人为地造成两个连通器,使船闸内的水位与上游或下游水位相平,然后打开闸门,使船只依次通过两个闸门,驶往下游或上游.
4.液压技术
(1).帕斯卡原理：密闭液体上的压强能大小不变地向各个方向传递
(2).应用：液压千斤顶、液压刹车
四、大气压强
学习目标
(1)知道大气压强的存在，知道托里拆利实验的原理、过程和结论；
(2)了解大气压强产生的原因；
(3)知道大气压强与高度和天气有关；
名师指津
1.确认大气压强的存在
生甲：用吸管吸饮料时，是什么力量使饮料上升到嘴里？
生乙：这个问题还值得去想吗？我们已习惯把吸管含在嘴里，将饮料“吸”入口中！
师：就是这个我们已经非常习惯了的简单的“吸”的动作，的确需要分析一下：在吸饮料时，我们一定要把胸腔扩大，通过口腔把吸管中的空气吸去（如图13-11所示），使吸管里的空气压强降低，小于外界的大气压；于是在液面上方的大气压作用下，饮料就要流到压强比较小的地方——口腔里去了.
你们可以做一个实验：用嘴唇严密地裹着一只盛水的瓶子的瓶口，然后用力向外“吸”，看能不能从瓶里吸出水来.
生甲：因为用嘴唇严密地裹着瓶口，瓶内的水与外界大气隔开，没有大气压的作用，我们就无法从瓶里吸出水来.
看来喝水不只是用嘴巴，还用肺，更要有大气压的“鼎力相助”才行！
2.理解托里拆利实验原理
生：老师，在托里拆利实验中，当管内水银面下降到一定高度时，为什么不再下降了？
师：我们可以想象整个装置被大气“包围”着，水银槽里的水银面上方自然受到大气压的作用；而玻璃管里水银面的上方是真空.当管内水银柱的压强p0跟外界大气压p汞相等时（平衡），水银柱不再下降.
因水银柱静止不动时，大气压等于水银柱产生的压强，所以只要测算这段水银柱的压强，就能得知大气压的数值.你瞧，托里拆利实验巧妙运用“转换法”，测出了大气压的值.
课外小实验
1.水壶“咬住”橡皮塞
找一只适合于军用水壶的橡皮塞，将正在沸腾的开水注入壶里，水量约占水壶容积的80%.趁热用橡皮塞把水壶口塞紧，然后将水壶放进冷水里进行冷却，待水壶里的水冷却以后，你若去拔水壶口的橡皮塞，你会感到橡皮塞好像被水壶口紧紧“咬住”一样，拔出来是很困难的.你可亲自尝试一下.
为什么会出现这种现象呢？原来壶里的20%空间，装开水后充满了约1个大气压强的水蒸气，当水壶冷却以后，这些水蒸气大部分凝结成了水，壶里水面上几乎成了“真空”，壶外的大气压强就把橡皮塞紧紧压住.你拔橡皮塞感到非常困难，就是大气压强造成的.
你若把水壶再放在开水中，使那20%的空间再像原来那样充满约1个大气压的水蒸气，里外压强大致相等时再去拔橡皮塞就不费什么力气了.
2.纸断木尺
一张纸能使一把木尺折断吗？你可能会对接下来看到的答案感到惊讶——因为答案是可以的.如果不信的话，你可以用一根木条试一试.
在平整的桌面上放一根薄木条（约厚0.5cm、宽5cm、长50cm左右），一端伸出桌外几厘米，然后盖上一张完好无损的报纸，再用木棒或锤头[ZZ2]猛击木条伸出桌面的一端（如图13-15所示）.报纸会飞起来吗？木条会断吗？
实验结果可能完全出乎你的意料.无论你用多大的力，甚至将木条击成两段，也无法使
报纸飞起来.
一张薄薄的报纸，哪来这么大的压力呢？原来大气压在起作用.现在计算一下，整张纸面上所受的大气压力：假若报纸长0.8m，宽0.55m，
难道报纸的下表面不受向上的压力吗？当然要受的，并且在静止时，报纸的上下表面受到的大气压力彼此平衡，相互抵消.但我们在实验中不是慢慢地按下木条（这时你可以轻松地将报纸挑起）；而是猛击木条，这时报纸将急剧上升，报纸下方的空间急剧加大，以至周围的空气来不及流到报纸下面，从而在报纸下面形成低压区，使报纸下面的气压远低于大气压.
第十一章 流体的力现象
一、在流体中运动
学习目标
知道流体的压强与流速的关系：流速大的地方压强小，流速小的地方压强大；了解升力是怎样产生的。
名师指津
1.流体的压强与流速有关
前几章学习的液体压强、大气压和浮力知识，主要是研究流体在静止状态时的一些现象和规律.通过本节课的学习同学们应认识到：当流体流动时，流体压强的大小不但与流体
的密度、深度等因素有关，还与流体的流速有关.实验和大量日常现象都证明：流体的流速大，压强小；流速小，压强大.学习这一规律，同学们要多联系生活实际，通过观察思考来加深理解.
2.“升力”与浮力
机翼获得的“升力”与物体在流体中受到的浮力有相似之处：都是由物体上、下表面受到的压强差引起的，都等于物体下表面受到的向上的压力与上表面受到的向下的压力之差.但升力的压强差是因机翼上、下表面的流体“流速”不同造成的，下表面气体相对机翼流速小，压强大，上表面气体相对机翼流速大，压强小；浮力的压强差是因物体上、下表面所处的“深度”不同造成的，下表面深度大，压强大，上表面深度小，压强小.
［例题］球类比赛中，乒乓球运动员和足球运动员常发出高速旋转的球，使球儿在空中沿各种弧线运动而偏离正常的轨道，令对方防不胜防，判断失误.人们把这种球叫“弧圈球”.试解释“弧圈球”之谜.
解析：旋转球和不旋转球的轨道不同，是由于球周围的空气流动情况(流速大小)不同造成的.如水平向左发一不旋转球，对球而言，可看做空气向右流动，形成向右运动的气流.由于对称性，球上下气流的速度相同(图12－17甲)，对球不产生压强差，从而对球不产生压力差.
如果向左发出的是顺时针旋转球，那么，球周围除了上述向右的气流外，还要产生因球的带动而随球旋转的气流.在球的上侧，两种气流的速度方向相同，叠加后速度变大；在球的下侧，两种气流的速度方向相反，叠加后速度变小(图12－17乙).这样，对球就产生了从流速小处(球下侧)指向流速大处(球上侧)的侧向力，使球的轨道向上弯曲，形成“弧圈
球”，如图12－18所示.
分析飞机的升力.
以机翼为参照物，迎面而来的空气是向机后运动的，所以我觉得机翼上下两侧的空气相对于机翼的速度应当是相同的.可教材中为什么说：机翼上方气流速度大，下方气流速度小？
分析：以机翼为参照物，迎面而来的空气被机翼分成上下两部分，这两部分气流要同时到达机翼后部而会合.由于机翼的上表面是凸起的，下表面是平的，所以机翼上方气流通过的路程较长，下方气流通过的路程较短，根据速度公式v=可知，机翼上方气流速度较大，因此它对机翼的压强较小，下方气流速度较小，它对机翼的压强较大.这样在机翼的上下表面产生了压强差，这就是向上的升力.
练一练
1.飞机飞行时，机翼上方的空气流动比下方要_____，压强较_____；与其相对，机翼下方的空气流动较____，压强较_____.这一压强差使飞机获得_____.
答案：快小慢大向上的升力
2.在火车或地铁站候车时，千万不可离疾驶的列车太近，因为人体靠近列车的一侧空气流动较___，压强___，而另一侧的压强____，这一压强差容易使人站立不稳而倾倒.
答案：快小大
3.图13-16是一只三端开口的T形玻璃管，当从B端向管中吹气时，A管中的水面会
A.下降
B.上升
C.仍与管外液面相平
D.无法判断
答案：B
4.海员们都知道，在静水里并排航行着的两只船，或者是并排地停在流水里的两只船（如图13-17所示），好像受到某种“吸引”似的，常常不由自主地碰在一起.你能解释其中的原因吗？
答案：由图中船体的形状可知，两船之间水的面积变窄，流速大，压强小；两船外侧水流速度较小，压强较大，对船体形成向里的压力，使两船相互靠拢.
5.点燃两枝蜡烛，彼此相距约10cm，当你向两烛焰之间吹气时，两枝蜡烛的火苗彼此远离还是靠拢？实际做做看，并解释为什么.
答案：两蜡烛的火苗会靠拢.吹气时两烛焰间的空气流速大，压强小，小于烛焰外侧的压强，由此产生的压强差使两烛焰向内侧倾斜.
二、科学探究：浮力的大小（一）
学习目标
认识浮力，知道浮力的方向是竖直向上的，知道浮力产生的原因是液体对物体有向上和向下的压力差。
名师指津
1.液体为什么会对浸入的物体产生浮力
这是液体压强的特点造成的.液体内部向各个方向都有压强，液体压强随深度的增加而增大.结合图12－1思考：浸在液体里的物体，其上、下、左、右、前、后面是否都会受到液体的压强?物体上表面和下表面在液体中所处的深度相等吗?受到的压强、压力相等吗?液体对物体向上与向下的压力差就产生了浮力.可见浮力的施力物体是液体，方向是竖直向上的.
想一想：如果物体的下表面不与液体接触，例如砸入河泥中的木桩、浸泡在水中的桥墩，还受到浮力吗?
气体对浸入的物体产生浮力的原因与液体类似.
2.浮力的计算方法
由本节知识可总结出三种求浮力的方法.
(1)“称重法”：对于在液体中下沉的物体，
只要用弹簧测力计称出物体在空气中的物重G物，就可求得物体在液体中受的浮力.(这种方法实质上也是“称重法”，只不过是一次称重罢了！)
F′表示液体对物体上表面产生的向下的压力.此方法适用于计算规则物体“正放”时受到的浮力.
要注意，前两种方法不适用于计算气体对物体的浮力.
小结
1.认识浮力，是一种能使浸在液体中的物体受到向上的力，它的方向竖直向上；
2.了解浮力产生的原因是由上下表面的压强差产生的；
二、科学探究：浮力的大小（二）
学习目标
知道浮力的大小与哪些因素有关，知道阿基米德原理，会求出浮力的大小。
名师指津
1.影响浮力大小的因素
同学们对影响浮力大小的因素可能产生的模糊认识主要有以下一些：
1．在研究决定浮力大小的因素时，同学们首先想到的常常是物体本身的因素，如：物体的密度，物体的形状、体积等。
2．在观察物体浸入液体中体积不同，受到的浮力也不同后，最易得出浮力大小与浸入液体的深度有关的错误结论。
下面介绍几个简单的演示实验：
(1)浮力与物体的密度无关。用弹簧秤分别测量体积相同的铁、铝圆柱体浸没在同一液体中受到的浮力，结果浮力相等。说明浮力的大小与物体的密度无关。
(2)浮力与物体的形状无关。做一个2.4×2.4×2.4立方厘米的立方体与一个1.2×2.4×4.8立方厘米的长方体(密度大于水)，用弹簧秤分别测出它们全部浸入水中时受的浮力，可以看到浮力相等。这两个物体浸入水中的体积相等，形状不同，说明浮力与物体的形状无关。
(3)浮力与物体全部浸入液体后的深度无关。在弹簧秤下挂一下圆柱体，使圆柱体浸没在液体中不同的深度，弹簧秤的示数不变，即浮力不变。说明浮力与物体浸在液体中的深度无关。
浮力的大小只跟液体的密度和物体排开的液体的体积有关，而跟物体浸入液体中的深度、物体的形状、密度、物体在液体中是否运动等因素无关。
2.阿基米德原理及其应用.
理解阿基米德原理的含义
(1)“浸入液体里的物体”包括两种情况：物体的体积部分浸入或全部浸入.这说明该原理是一条普遍适用的规律.
［例1］一空心球悬浮在水中，如图12－10所示，如果往水中加入食盐，使液体密度变大，将会出现的现象是()
A.空心球下沉
B.空心球上浮一些，最终仍悬浮在水中
C.空心球上浮，露出一定体积后漂浮在液面上
D.空心球静止不动
而判断浮力的大小，应从“液体密度”和“排开的体积”两个方面综合考虑.
方法指导：解答本题的关键是首先根据物块的密度确定物块的最终状态(悬浮、漂浮，还是下沉)，然后求相应状态下的浮力.
思考：怎样继续求出物块浸入水中的体积？
方法指导：解答本题的关键有两个，一是正确分析木块在两种状态(木块浮在水面时和被压入水中后)下的受力情况，根据二力平衡的知识列出相应的方程；
三、沉与浮
学习目标
理解物体的沉浮条件；知道鱼、潜水艇、飞艇和密度计的沉浮原理；能应用沉浮条件解释一些简单的问题。
名师指津
1.物体浮沉的条件
生甲：为什么有的物体上浮，有的物体下沉？
生乙：我们学过运动和力的关系，我想物体的浮沉可能跟它受到的浮力和重力的大小有关.
实验探究：用一段小木棍（可用竹筷截取）、橡皮泥、一杯水，进行以下实验.
（1）把小木棍压入水底，放手后观察它怎样运动？
（2）利用橡皮泥，你能不能让小木棍下沉到水底？
（3）你能不能让小木棍悬浮在水中？
想一想：小木棍上浮的过程中，所受的重力与浮力哪个大？小木棍下沉的过程中，所受的重力与浮力哪个大？让小木棍悬浮在水中容易做到吗？为什么？
生甲：物体的浮沉取决于物体所受重力和浮力的大小关系，不能只看重力或浮力.
2.浮沉条件的应用
轮船、潜水艇、气球和飞艇都是通过调节重力和浮力的关系来实现浮沉的.
轮船采用“空心”法，使它能够排开更多的水，从而增大了可以利用的浮力；潜水艇靠水舱充水、排水改变重力，从而实现下沉和上浮；氢气球、热气球中的氢气和热空气，飞艇中的氦气，密度都比空气的小，当它们所受的浮力大于重力时，就能够升空.
例题轮船从河水里驶入海水里时，要浮上来一些，为什么？
错解：海水的密度大，轮船在海水里所受的浮力大，所以要浮上来一些.
解析：轮船无论在海水里还是在河水里，都处于“漂浮”状态，所受的浮力都等于它的重力，因同一艘轮船的重力不变，所以受到的浮力是相等的.
海水的密度大于河水的密度，所以轮船排开海水的体积小于排开河水的体积，即船体会浮上来一些.
观察思考
密度计是工农业生产和科学实验中常用的一种测量液体密度的仪器.如图13-31所示，它是一根密闭的玻璃管，上部标有刻度，刻度值的单位是“g/立方厘米”，底端装有铅丸或水银.测量时，它竖直漂浮在被测液体中，根据液面在密度计上的位置可以直接读出液体的密度.
图13-31密度计
观察图丙密度计上的刻度值，你发现了什么？请写出一条，并用学过的知识进行解释.
答案：密度计上的刻度值上小下大.
解释：密度计在不同的液体中都处于“漂浮”状态，所受的浮力都等于密度计的重力，因密度计所受的重力是一定的，所以密度计在不同的液体中受到的浮力相等.
第十二章 功与机械
一、功
学习目标
（１）明确做功的两个必要因素，能根据做功的两个必要因素初步判断物体是否做功；
（２）初步理解功的计算公式，知道功的单位是焦耳，并会进行有关计算；
（３）知道作用在物体上的力与物体通过的距离垂直时，该力不做功；
（４）知道功率的概念，会进行简单计算。
名师指津
1.做功的两个必要因素
力学中的“功”有“成效”的含义.课本图14—1给出了四个做功的实例：(甲)叉车举
起货物；(乙)直升机吊起架电线的铁塔；(丙)燃烧的气体使火箭起飞；(丁)马拉动原木.仔细观察该图并阅读课文第一、二两段，你能说出这四个实例的共同点吗？——(1)都有作用在物体上的力；(2)物体在力的方向上都移动了一段距离.这就是力学里所说的功的两个必要因素.
观察课本图14—2，阅读课文第三、四段，你能总结出哪些情况下没有做功吗？
(1)没有力就谈不上做功.如：靠惯性在水平方向上做匀速直线运动的物体.虽然它在水平方向上通过了距离，但并没有水平方向的力作用于它，所以没有做功.
(2)没有距离就没有做功.如课本图14—2中的两例，尽管有力作用在物体上，但物体没有在力的方向上移动，力的成效等于零，力学里就说没有做功.
(3)力的方向跟物体移动的方向垂直时，该力对物体也不做功.如：人提着一桶水在水平路面上行走时，人对水桶的提力就不对水桶做功，这是因为提力是竖直向上的，水桶是沿水平方向移动的，水桶在提力的方向上没有移动距离.
由此可见，在做功的过程中，一定要有力的作用；但有力的作用，不一定对物体做了功.
2.功的计算
力学里做功既然是指“力使物体在力的方向上移动了距离”这种力的成效，那么功的大小当然由力和物体在此力的方向上移动的距离决定，由此得出计算公式W＝F·s.其中F表示力，单位是N；s表示在力的方向上通过的距离，单位是m；W表示功，单位是J.
在应用公式计算功的大小时，首先要根据题意确定题目中求的是哪一个力做功；其次分析物体的运动情况，确定在该力的方向上物体移动的距离.如果题目中有多个力做功，初学者更要严防张冠李戴；最后，对一些较复杂的问题要注意功的两个必要因素的变化，尤其是力的变化.比如一个物体在10N的拉力作用下前进了2m的距离之后拉力消失，而物体又前进了1m后才停下来，利用公式W＝F·s计算功时，就应考虑力在两段路程中的变化.
［例1］下列几种情况中，人对物体做功的是()
A.举重运动员举着杠铃不动接受记者照相
B.人提着重物沿水平路面匀速前进
C.人用力推车同时车沿力的方向在水平地面上运动
D.小孩用力搬石头，未能搬动
解析：本题考查对“做功的两个必要因素的理解”，即同时满足“力作用在物体上，物体在力的方向上通过距离”这两个条件，这个力就对物体做功.此题A选项，运动员举着杠铃不动，只有力而没有通过距离，所以举力不做功；B选项，人提重物的力与通过的距离相互垂直，所以提力不做功；C选项，人推车的力与车通过的距离方向相同，所以推力做功；D选项，石头未能搬动，所以不做功.
［例2］一个同学用120N的力，将一个重4N的足球踢到25m远处.对他踢球时做功的情况，下列说法正确的是()
A.做功300J
B.做功100J
C.没有做功
D.做了功，但条件不足，无法计算做功的多少
解析：本题主要考查对做功的两个必要因素及功的计算公式W=Fs的理解.由题意知，人用120N的力踢球时，球在这个力的方向上运动了，此过程同时满足做功的两个因素，故人踢球时对球做了功.但由于球离开人脚后，人对球就没有力的作用，球是依靠惯性前进25m远，因此在前进25m远的过程中，人对球不做功.而人踢球过程中球通过的距离题中未给出，因此无法计算人踢球时所做功的大小.另外，题中4N是球重，由于球在竖直方向没有通过距离，因此重力对球不做功.
［例3］已知甲物体在光滑的水平面上运动，乙物体在粗糙的水平面上运动，现用相同的水平恒力，分别使甲、乙两个物体沿力的方向移动了相同的距离，
解析：本题主要考查利用做功的两个必要因素和公式W=Fs，判断做功的大小.由于题中设置了障碍：甲在光滑的水平面上运动，乙在粗糙的水平面上运动，由于光滑面上摩擦力小，粗糙面上摩擦力大，为什么推力是恒定不变的？因此容易误选D选项.由题意知，相同的恒力作用在甲物体与乙物体上，且两物体沿力的方向移动相同的距离，根据做功的两个必要因素和W=Fs，可以判断B选项正确.
［例4］某人用一动滑轮将1000N的重物匀速举高2m，如图14—1所示.绳子自由端所需拉力为600N，求该人在此过程中做了多少功?
解析：本题所求的是人做的功，也就是拉力F所做的功，所以求功公式中力的大小应为600N而不是1000N，再则人的拉力是作用在绳子自由端上而不是直接作用在物体上，所以，物体上升2m，则绳子自由端需移动4m.即求功公式中的距离为4m而不是2m.因而，人在此过程中做的功为W＝F·s＝600N×4m＝2400J.
综上所述，考虑做功问题时，可以按下面三个步骤进行：
(1)物体是否受到力的作用，不受力的物体不存在做功的问题；
(2)物体是否运动，不运动的物体也不存在做功的问题；
(3)物体既受力又运动时，判断二者之间方向的关系，若力、运动方向互相垂直，此力也不做功.
只有物体受到力的作用，并且物体沿力的方向运动了一段距离，力才对物体做了功.要计算哪个力做的功，就应该用这个力乘以在这个力的方向上通过的距离.
小结
1.功的概念：如果一个力作用在物体上，并使物体在这个力的方向上通过了距离，该力就对物体做了功.
2.做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力(F)，二是在力的方向上物体通过一段距离(s).
3.功的计算公式：W=F·s
4.功的单位：国际单位制中功的单位是焦耳，简称“焦”，符号是“J”，1J=1N·m.
二、杠杆
学习目标
（1）知道什么是杠杆；
（2）理解支点、阻力、阻力臂、动力、动力臂。
名师指津
1.什么是杠杆
在力的作用下能绕着固定点转动.物理学中把这样的硬棒称为杠杆.
2.怎样画杠杆示意图
为了研究杠杆，必须学会画杠杆的示意图.一个完整的杠杆示意图要能反映出杠杆的五要素，即支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂.现以起子(如图13－1)为例，说明画杠杆示意图的步骤：
(1)先画线：即把杠杆按原样简化成一条线段.注意这里的线段有直的也有曲的，不是实际杠杆的部分不要画上.如图13－2所示.
(2)找三点：即找出支点、动力作用点和阻力作用点，并分别用字母O、A、B表示.找三
点中的关键
是先确定出支点O；支点可能在动力、阻力作用点之间，也可能在杠杆的一端.如图13－3所示.
力误认为是杠杆受的阻力.②动力是使杠杆转动
的力，阻力是阻碍杠杆转动的力，所以动力和阻力总是使杠杆向相反的方向转动.
3.关于力臂的概念，要注意以下几点
借用几何的知识你明白其中的原因吗？由此可以得出：一个力作用在杠杆上，若其作用点不变，但作用方向改变，其力臂一般也要改变.
(2)力臂不一定在杠杆上，从图13－5、图13－6中都已说明了这一点.有人认为动力臂+阻力臂一定等于杠杆的长，你认为对吗？说明你的理由.
4.探究杠杆的平衡条件
大家都见过杆秤吧，它是一种典型的杠杆，在市场上我们发现：被称量的物体质量不同，秤砣放在秤杆上的位置就不同，如果秤砣的位置(力臂)不当，杆秤就不会平衡.由此我们猜想：
请动手做一做课本图13－3实验.实验前别忘了调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡(注意在水平位置平衡有什么好处？).该实验中，动力与阻力都是由悬挂在杠杆上的钩码施加的，如左侧钩码对杠杆的拉力等于左侧钩码的重，这时我们可任意假设其中一个
力为动力，另一个即为阻力.
5.正确理解和应用杠杆的平衡条件
由“条件”可以看出，一个杠杆能否平衡，并不单独由动力和阻力的大小来决定，也不单独由动力臂和阻力臂来决定，而是由力与力臂的乘积来决定.例如：图13－8所示杠杆处于平衡状态，若在左、右两侧的钩码下边各再加挂一个等重的钩码，杠杆还平衡吗？
［例1］如图13－9所示，在B点悬挂重物G，在C点用弹簧测力计勾住，使杠杆AB在水平方向平衡.若弹簧测力计的示数为3G，则AB∶BC=___.
A.仍然平衡在水平位置
B.不再平衡，A端下降
C.不再平衡，B端下降
［例3］甲、乙两同学同样身高.用一条长1.5m的扁担抬一筐重600N的重物.将筐系在距甲端0.6m的地方.不计扁担和绳重，求甲、乙两人各用多大的力才能把筐抬起来？
解析：以扁担为研究对象，分析受力情况如图13－11：筐对扁担的拉力G；
小结
1.杠杆的定义：在力的作用下能绕固定点转动的硬棒叫杠杆.
2.杠杆的五要素：
①支点：杠杆绕着转动的固定点；
②动力：使杠杆绕支点转动的力；
③阻力：阻碍杠杆绕支点转动的力；
④动力臂：从支点到动力作用线的距离；
⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离.
三、滑轮
学习目标
理解滑轮的原理,知道滑轮的作用。
名师指津
1.滑轮是变形杠杆
同学们往往不容易把滑轮想象成杠杆.图13－35是否能帮你想象？
从图13－35可以看出：两种滑轮的动力都是手拉绳子对滑轮施加的力F1；阻力都是重物对滑轮的力F2；因定滑轮中间的轴被固定，所以其支点在中间；而动滑轮左端的绳子是
固定的，所以支点在左边.
由此得出结论：定滑轮实质上是等臂杠杆，动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆.
2.滑轮组
把定滑轮和动滑轮组合起来组成滑轮组.一般可以既省力又改变力的方向，若不计动滑轮重和摩擦，有几股绳子承担重物，所用的力就是物重的几分之一.显然，判断用力情况的关键是弄清几股绳子承担重物的重.这要看滑轮组的组装方式，不能只看动滑轮的个数.如图13－36所示，(a)图中n=2，因为绳子自由端向下拉，这股绳子只改变用力的方向，并不承担物重；(b)图中n=3，因为绳子自由端向上拉，这股绳子承担物重，但不能改变力的方向；同理，你能判断(c)图、(d)图中绳子的股数吗？你能总结出n值的规律吗?(n等于直接和动滑轮接触的绳子的股数)
3.通过受力分析解决滑轮应用中的受力问题
动滑轮的动力作用在轮缘上是省力的，但如果动力作用在滑轮的轴心上时，动滑轮就不省力了.如图13－37，若不计动滑轮重及摩擦，拉力F的大小是物体重G的2倍，因而，对动滑轮的使用特点应理解为：
例题精讲
［例1］如图13－49所示，每个钩码质量相等，轻质杠杆处于平衡状态，若在两边钩码下各再挂上一个相同的钩码，这时()
A.杠杆仍在水平位置平衡
B.杠杆右端下降
C.杠杆左端下降
D.杠杆右端上升
即杠杆平衡条件不再成立，杠杆不会平衡.这时杠杆将向Fl大的一端下降，即杠杆右端下降，正确答案是B.
方法指导：判断杠杆在条件改变时是否平衡的问题，是中考中常见的典型题目.
A.仍然平衡
B.左端下沉
C.右端下沉
D.不一定
［例3］如图13－51所示，在杠杆的A点施加一个最小的动力，可使杠杆平衡，请准确地画出这个动力的示意图.
在动力作用线上标上箭头即为最小力的方向(标箭头要注意使杠杆能处于平衡状态)，如图13－52所示.
［例5］某人想在地面上用一个滑轮组提起5100N的物体，而用来穿绕滑轮组的绳子
只能承受1200N的拉力，此人应该如何设计组装这个滑轮组?
又因为拉力向下，所以应有2个动滑轮和3个定滑轮组成滑轮组.装配如图13－54所示.
则n应取大于该小数的最小正整数，然后确定需要的定滑轮与动滑轮的个数及组装方法.若n为偶数，绳子的固定端应系在定滑轮上；若n为奇数，绳子的固定端应系在动滑轮上(简称“偶定奇动”).另外要注意题目中的隐含条件，如本例中的“在地面上”，暗指绳子自由端的动力向下；如果题目中没有此要求，拉力亦可向上，这时，需要2个动滑轮和2个定滑轮即可.
四、功的原理及应用
学习目标
（l）常识性了解功的原理。知道使用任何机械都不省功。
（2）会应用功的原理进行简单的计算。
（3）会计算机械做的功和不使用做的功。
名师指津
1.怎样理解功的原理
图14－5是用动滑轮拉物体在水平面上移动的情形.该图中，物体在水平面上移动时受到的摩擦力为f，手拉绳子的力为F.
(3)在本节课的实验中，动力F的大小都是由计算得出的，没考虑机械自重和摩擦，这种情况下得出的结论是：
如果动力F的大小不是通过计算得出，而是用弹簧测力计实际测出，大家就会发现：
因而功的原理表述为：“使用任何机械都不省功”更具有普遍意义.
功的原理是从机械做功的大量实验事实中总结出来的，它是所有机械都遵守的共同规律.所以，在使用各种机械时，省力的机械一定费距离，省距离的机械一定费力，既省力又省距离的机械是没有的.既然使用机械不省功，为什么人们还要使用机械呢?这主要是利用机械在某一方面的特性，可以省力或者省距离，或者改变施力的方向，从而使工作变得方便、迅速.
2.怎样运用功的原理解答实际问题
在用功的原理解决简单机械中的实际问题时，通常有以下几个步骤：
［例1］如图14－6所示的斜面高为h，长为L，用它将重为G的物体推到斜面顶端时也可以省力.试用功的原理求出它的省力情况.
上式说明：斜面长L是斜面高h的几倍，推力F就是物重G的几分之一.
［例2］如图14－7所示，用滑轮组匀速提起1500N重的物体，绳子自由端被拉下了6m，若滑轮组的摩擦、自身重力不计，试求：
(1)拉力F.
(2)拉力做的功.
(3)不用滑轮直接用手提升物体所做的功.
(4)物体升高的高度.
(5)证明功的原理.
解析：(1)此滑轮组中有三股绳子承担着物体的重，根据滑轮组的省力公式可以判断出F与G的关系：
［例3］如图14－8所示，用一轻质杠杆AB提升重400N的物体G，支点O处摩擦不计，BO＝2OA，重物被举高0.2m，则动力作用点竖直下降的距离是多少?动力做了多少功?动力是多大?
解析：不用杠杆而直接用手将重物举高所做的功
五、机械效率
学习目标
（１）理解有用功、额外功和总功的含义；
（２）理解机械效率的定义及物理意义，会进行相关的计算；
（３）知道提高机械效率的意义和主要方法。
名师指津
1.有用功、额外功和总功
在使用机械做功时，机械的摩擦和自身的重力是不能忽略的.这时人们使用机械做的功将大于直接用手所做的功，即多费功.例如我们利用图14－10乙所示的动滑轮提升物体时，在对物体做功时也将动滑轮提了上来，即对动滑轮也做了功，同时还要克服滑轮与绳子间的摩擦力而做功.其实我们的目的只是要将物体提升一定高度，所以只有对物体做的功才是有用的.这部分功叫做有用功；但我们在做有用功的同时又不得不对动滑轮做功，这部分功是我们不需要的，所以叫做额外功.由此可见，人们利用机械所做的功可分为两部分，一部分是为完成任务本身必须做的功——有用功，
2.怎样理解机械效率
因为使用机械时，不可避免地存在摩擦及自身的重力等原因，所以额外功也是不可避免的，以至于总功总是大于有用功.显然，有用功在总功中占的比例越大越好.或者说，额外功在总功中占的比例越小越好.机械效率就是指有用功跟总功的比值，
机械效率标志着一台机械做功性能的好坏，机械效率越高，做功性能就越好.因此，应尽量设法减小额外功，以便提高机械的机械效率.
必须注意的是：
(1)机械效率反映的是利用机械工作时，有用功在总功中所占百分比例的大小，机械效率的高低与使用机械是否省力或省力的多少是无关的.
(2)由于有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1，且无单位.
(3)同一机械在不同情况下机械效率不一定相同.例如用动滑轮提升重物时，由于被提升重物的重力不同，动滑轮的机械效率也不同.一般是提升重物越重效率就越高.
［例1］关于机械效率，以下说法中正确的是()
A.甲、乙两机械其机械效率相等，那么它们的有用功与总功的比值也一定相等
B.用机械做功时，有用功越接近总功，机械的效率越高，它与功率无关
C.效率大的机械做的有用功一定多
D.使用任何机械时都会有额外功，所以有用功总比总功少
所以C项错.故选项对的应是A、B和D.
［例2］某人把一个重G为400N的物体沿斜面匀速推上1.5m高处，如图14－12所示，已知斜面长L为4m，沿斜面的推力F为200N，求有用功、总功、斜面的机械效率各为多少?
解析：利用斜面推重物G的最终目的是把重物G提到h高处，
［例3］如图14－13所示，物重为600N，在水平地面上做匀速直线运动时，所受阻力是物重的0.2倍.若水平拉力是60N，物体移动10m.求：总功、有用功、额外功和滑轮组的机械效率.
解析：作用在绳子自由端的水平拉力F所做的功为总功.
由题意可知，利用滑轮组拉动物体，使其在水平地面上匀速运动，所以克服物体与路面间的摩擦力f所做的功是有用功，
六、机械能
学习目标
（１）理解动能、重力势能的初步概念，知道什么是弹性势能；
（２）知道动能的大小与质量和速度有关，重力势能大小与质量和高度有关；知道弹性势能的大小与弹性形变有关；
（３）知道机械能的概念。
名师指津
1.能：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能.例如：平地上滚动的钢球撞击木块，能把木块推动一段距离，表明运动的钢球能够做功，即钢球具有能.钢球把木块推得越远，它做的功就越多，它原来具有的能量就越大.在理解能的概念时，应特别注意“能够”二字，能够做功跟正在做功不一样，能够做功并不一定正在做功，物体没有能量时不能做功，但不做功或不是正在做功的物体不一定没有能.例如：一个举重运动员，他举重的本领在举重时就表现出来，不举重时就不表现出来，但他举重的本领是客观的，也就是说他具有的能量是客观存在的.
2.“动能”的概念是在观察大量的现象后归纳得出的.归纳的方法在物理第一册中已多次提到，在这里你能领会吗？根据课本中的例子你能推测动能的大小与哪些因素有关吗？
决定动能大小的因素：课本上是通过实验得出的，阅读课本实验内容，思考并回答下列问题：
（1）让同一钢球从斜面的不同高度滚下，目的是什么？看哪次木块被推得远，作用是什么？
（2）换用质量不同的钢球，让它们从同一高度滚下，看哪个钢球（控制变量法）把木块推得远，目的是什么？
（3）为什么把木块推得越远，就表示钢球的动能越大？
（4）回忆一下，这种研究问题的方法在以前遇到过吗？
（5）要改变物体的动能有哪些途径？
3.重力势能的大小决定于物体的质量和被举高的高度.例如：同一高度的铅球比乒乓球的重力势能大.同一铅球,离地面较高时的重力势能较高度低时的重力势能大.弹性势能的大小决定于物体弹性形变的大小和弹性程度的大小,弹性物体的弹性越强、形变越大，它具有的弹性势能就越大.
4.机械能：机械能是自然界中最常见的一种能量，它是动能和势能的统称；动能和势能是机械能的两种表现形式，一个物体可以只有动能，如地面上行驶的汽车；也可以只有势能，如吊在天花板上的电灯和拉长的橡皮筋；还可以同时既有动能又有势能，如空中飞
行的飞机.
5.机械能的转化和守恒：动能和重力势能之间的相互转化，例如：空中下落的石块，重力势能转化为动能，重力势能越来越小，动能越来越大，如把石块竖直向上抛起，则动能逐渐转化为重力势能，动能越来越小，重力势能越来越大，在转化过程中，若没有阻力，机械能的总量保持不变.(想一想：若有摩擦阻力，机械能的总量如何变化？)
动能和弹性势能之间也可以相互转化，例如，拉弯的弓把箭射出去，弓的弹性势能转化为箭的动能，在没有能量损失（或其他能量补充）的情况下，机械能的总量也是保持不变的.
例1某同学作出了这样的判断：悬挂在树上的苹果，因为它没有做功，所以没有能.这种说法正确吗？为什么？
思路导航：本题考查了对能量的理解，我们知道，能够做功的物体具有能.但是，具有能的物体不一定（这一点容易出错）正在做功，而是当人们需要它做功时，它就能做功，即使它现在没有做功，它也具有能.当苹果从树上掉下来时，它就能做功，所以它具有能，因此，这位同学的说法是错误的.
例2为什么在空中飞行的子弹对人体有杀伤力，而静止的相同的子弹却没有呢？为什么以相同速度飞行的炮弹比子弹的杀伤力大呢？
思路导航：质量和速度是影响物体动能大小的两个因素，两者中有一个不同时，物体的动能就不同，做功本领不同.（分析由两个因素决定的物理量的大小时，注意两个因素要同时考虑）相同的子弹质量相同，静止时不具有动能，不具有对外做功的本领，因而不具
有杀伤力.但子弹飞行时具有动能，能对外做功，因而具有杀伤力；当炮弹和子弹的飞行速度相同时，因为炮弹的质量大，具有的动能大，对外做功的本领大，杀伤力就大.
方法指导：在讨论物体动能、势能的有关问题时，应牢牢抓住决定物体动能大小的因素和决定物体势能大小的因素.
例3下列说法中正确的是
A.4kg的石块比3kg的陶罐重力势能大
B.在同一高度上的铁球比铜球的重力势能小
C.一个机械钟，当给它上紧发条时它的弹性势能最大
D.以上说法都不正确
思路导航：本题考查了对影响重力势能、弹性势能的因素的理解.与研究影响动能大小的因素相同，用控制变量法进行研究.当高度相同（同时考虑质量和高度两个因素）时，质量大的物体具有的重力势能大；A选项中没有高度这一条件，所以A不正确，B选项中没有告知铁球和铜球的质量关系，所以也是错误的；而钟表内的发条上紧后，对于（弹性强度相同）同一发条，它的形变程度已达到最大，所以弹性势能最大，因此C是正确的.
例4关于能的概念，下列说法正确的是
A.用线悬挂着的物体，它没有做功，它不具有机械能
B.在空中飞行的子弹，因为它能做功，所以它具有机械能
C.甲物体的运动速度比乙物体的大，则甲物体的动能一定比乙物体的大
D.甲物体的高度比乙物体的高度大，则甲物体的势能一定比乙物体的大
思路导航：用线悬挂着的物体，由于被举高而具有做功的本领，它具有重力势能；重力势能的大小是由物体的质量和被举高的高度共同决定的，因此，被举得高的物体（常常因考虑不周出现错误）具有的重力势能不一定就大.物体动能的大小，是由物体质量大小和速度大小共同决定的，速度大的物体的动能不一定大.所以只有选项B正确.
小结
一能量:我们说一个物体能够做功，这个物体就具有能量。
二机械能
１．动能:我们把物体由于运动而具有的能量叫做动能。
物体的质量越大，速度越大，动能就越大。
２．重力势能:物体由于位置较高而具有的能量叫重力势能。
物体的质量越大，位置越高，具有的重力势能就越大。
３．弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能。
同一物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。
４．势能:重力势能和弹性势能统称为势能。
５．机械能动能和势能统称为机械能。
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