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苏科版(2024)八年级下册物理
第八章 力与运动
第 3 课时 力与运动的关系
温故知新
1.物体的运动状态发生改变指的是什么?
2.运动状态不变包括哪两种情形?
静止状态和匀速直线运动状态。
3.如何理解牛顿第一定律?
一切物体都保持静止状态或匀速直线运动状态,除非有力迫使它改变这种运动状态。
最关键的理解是:
物体的运动不需要力来维持(如匀速直线运动)。
只有需要改变物体的运动状态(即不再处于静止或匀速直线运动状态)时才需要力的参与。
温故知新
力的作用效果
我们已经知道,力能使物体发生形变。
力能使物体发生形变是力的作用效果之一。
除此之外,力还有其他作用效果吗?
力的作用效果
火箭加速升空、列车减速时站、排球运动方向发生改变,这三种运动有什么共同的特点?
运动状态都发生了改变。
力的作用效果
根据牛顿第一定律可知:没有力的参与,物体只能处于静止或匀速直线运动状态。
现在运动状态发生了改变,必是受到力的结果。
火箭发射时,由于在推力作用下由静止开始运动,速度越来越大;
列车进站,由于阻力使它由快变慢,最后停止;
排球在力的作用下,既改变运动方向也改变速度大小。
事实表明,
力不仅可以使物体发生形变,
力还可以改变物体的运动状态。
力的作用效果
力与运动的关系
1.物体不受力
根据牛顿第一定律,物体将保持静止或匀速直线运动状态。
2.物体在平衡力的作用下
F 牵引力
f 阻力
在平衡力的作用下,各个力试图改变物体运动状态的作用相互抵消,仍保持静止状态,或匀速直线运动状态。
现实生活中,物体没有不受力情况。物体处于静止或匀速直线运动状态,都是在平衡力作用下的结果。
力与运动的关系
3.力与物体的运动同向时
力只改变物体速度的大小,不改变方向,做加速直线运动。
自由下落的苹果,只受重力,重力的方向与运动的方向相同,做加速直线运动。
F 牵引力
f 阻力
行驶在水平路面上的汽车。在竖直方向上,重力和支持力是一对平衡力,作用效果相互抵消;在水平方向上,牵引力大于阻力,牵引力抵消掉阻力后剩下的力与运动方向相同,汽车做加速直线运动。
力与运动的关系
4.力与物体的运动反向时
力只改变物体速度的大小,不改变方向,做减速直线运动。
竖直上抛的苹果,只受重力,重力的方向与运动的方向相反,做减速直线运动。
f 阻力
行驶在水平路面上的汽车刹车时,在水平方向上只受阻力作用,且阻力的方向与运动的方向相反,做减速直线运动。
力与运动的关系
5.力与物体的运动方向垂直时
物体只改变速度的方向,不改变大小,做匀速圆周运动。
力与运动的关系
6.力与物体的运动方向有夹角(不垂直)时
物体既改变速度的方向,又改变大小,做变速曲线运动。
同一直线上两个力的合成
我们要托起一个重物,既可以用两只手,也可以用一只手。
可以两个人共同推车前行,也可以一个人推车前行。
以上例子告诉我们,一个力的作用效果可以与两个力的作用效果相同
同一直线上两个力的合成
最简单的力的合成是同一直线上两个力的合成。
如果一个力的作用效果与某几个力共同作用的效果相同,那么这个力就叫作那几个力的合力。
求几个力的合力的过程,叫作力的合成。
同一直线上两个力的合成
做一做
1. 方向相同的两个力的合成。
(1)如图所示,橡皮筋下端系有两根细线,在其中一根细线上挂一个钩码,在另一根细线上挂两个钩码,记录橡皮筋下端到达的位置 O。
通过上述实验,你有什么发现?
(2)撤去所有钩码,只在其中一根细线上挂钩码,使橡皮筋的下端仍到达位置 O,记录此时钩码的个数。
作用于同一物体且在同一直线上的两个力,方向相同时,合力大小等于这两个力之和,合力方向与这两个力的方向相同。
两次作用效果相同
同一直线上两个力的合成
做一做
2. 方向相反的两个力的合成。
通过上述实验,你有什么发现?
(1)如图所示,橡皮筋下端系有两根细线,在其中一根细线上挂三个钩码,另一根细线向上跨过滑轮后挂一个钩码,记录此时橡皮筋下端到达的位置 O′。
(2)撤去所有钩码,仅在橡皮筋下端的细线上挂钩码。试一试,使橡皮筋下端仍到达位置 O′,需挂几个钩码?
作用于同一物体且在同一直线上的两个力,方向相反时,合力大小等于这两个力之差,合力方向与较大的那个力的方向相同。
根据力与运动的关系,可以得到这样的结论:
所受的合力不为零时,物体运动状态会改变。
所受的合力为零时,物体处于平衡状态;
实践与练习
1. 跳伞运动员从飞机上跳下,在降落伞打开前速度越来越大,这是为什么?降落伞打开一段时间后,跳伞运动员会匀速降落,这又是为什么?
答:跳伞运动员从飞机上跳下后,受重力和空气阻力两个力的作用,空气阻力和重力在同一直线上,方向相反。重力与质量有关,保持不变。在刚跳下飞机时,速度较小,空气阻力也较少。合力跟重力的方向相同,也跟运动方向相同,所以速度越来越大。
降落伞打开后,空气与降落伞的接触面积大幅增加,空气的阻力也大幅度增大,且随着速度的增加继续增大。当空气的阻力增大到跟重力相同时,合力为0,跳伞运动员开始匀速降落。
实践与练习
2. 如图 8-20 所示,小球从斜面上由静止滚下,最后停在粗糙水平面上的点 B 处。从点 A 到点 B 的过程中,小球做什么运动?原因是什么?
答:小球做减速直线运动。
在从点A到点B的过程中,小球在竖直方向上受到作用和支持力的作用,这两个力大小相等、方向相反,是一对平衡力,作用效果相互抵消。 而在水平方向上只受水平面对小球的滑动摩擦力的作用,摩擦力方向与运动方向相反,所以小球做减速直线运动,直到停止在B处。
实践与练习
3. “活动 8.1”中,卡片静止时所受的合力是多大?
答:卡片静止时,受到的两个力大小相等、方向相反、且作用在同一直线上,合力为零。
实践与练习
4. 一辆质量为 4 t 的卡车,在 2×103 N 的牵引力作用下,沿平直
公路匀速行驶。求卡车受到的阻力和地面对它的支持力。
解答:卡车共受4个力的作用:竖直方向上受竖直向下的重力和竖直向上的支持力;水平方向上受向前的牵引力和向后的阻力。由于卡车沿平直公路匀速行驶,处于平衡状态,所以有:
F支持力=G=mg=4×103kg×10N/kg=4×104N,方向竖直向上
f阻力=F牵引力=2×103 N,方向水平路面向前。
实践与练习
5. 小明用 20 N 的水平推力,使小车在水平路面上匀速前进。此时小车所受的合力是多大?当水平推力增大到 30 N 时,小车所受的合力是多大?
解答:用20N的水平推力,小车在水平路面上匀速前进,处于平衡状态,所受的合力为0。
据此可以算出小车受力的摩擦阻力f=20N.方向跟推力方向相反。
当水平推力增大到30N时,摩擦阻力不变,仍为20N。
F合=F-f=30N-20N=10N 方向跟推力方向相同,即沿水平路面向前。
课堂小结
下课了!同学们再见!