师:同学们好,今天我们一起复习第七章运动和力。这一章主要有四节内容,可以分成两个部分,第一部分是机械运动,第二部分是运动和力的关系。
第一部分包括两节:7.1怎样描述运动,7.2怎样比较运动的快慢。第二部分也有两节:7.3探究物体不受力时怎样运动,7.4探究物体受力时怎样运动。我们首先对第一部分知识点进行复习。
什么是运动和静止?有两个小点。第一小点是机械运动,在物理学中,把一个物体相对于另一个物体位置的改变叫做机械运动。参照物是研究机械运动时选作参照的物体。运动和静止是相对的,一个物体是运动还是静止取决于所选的参照物,参照物不同,得出的结论可能不相同。
比较快慢有两种方法,即相同时间比路程和相同路程比时间。速度及其计算公式方面,我们学习了速度的概念、公式和单位,还进行了平均速度等相关计算。运动的分类,运动分为曲线运动和直线运动,直线运动又分成匀速直线运动和变速直线运动。
我们来看例题。第一,如图所示为我国空军战机空中加油时的情景。以地面为参照物,加油机是运动的还是静止的?以加油机为参照物,战机是运动的还是静止的?要判断运动和静止,我们知道,相对于参照物体的位置改变,物体是运动的;相对于参照物,物体的位置不发生改变,物体是静止的。以地面为参照物,加油机位置在不断发生变化,所以加油机是运动的;以加油机为参照物,战机的位置不发生改变,战机是静止的。
例二,甲、乙、丙三人各乘一部电梯,甲看见楼房在上升,甲看见乙下降,甲看见丙静止不动,则他们相对于地面是怎样运动?我们来分析题目中的关键句子。甲看见楼房上升,楼房相对于地面是静止的,所以甲看见楼房上升,说明甲在下降。甲看见乙下降,甲本来在下降,他看见乙下降,说明乙在下降,并且速度比甲快。甲看见丙静止不动,甲和丙保持相对静止,它们运动的方向相同,速度也相等,甲下降,丙也下降,并且速度与甲相同。答案应该选b。
例3,下图是某个实验小组利用频闪照相机每隔0.1秒拍摄一次所得到的物体和刻度尺的频闪照片。黑点表示物体的像,由图可知物体在AB段的路程为多少厘米,平均速度为多少米每秒和多少千米每小时。由图可以看出,由A到B物体做直线运动,刻度尺的分度值为1毫米。由A到B的路程就看A、B两点所在的刻度,A刻度为0,B所在的刻度为7.50厘米,所以AB间的路程为7.50厘米 - 0 = 7.50厘米。要计算平均速度,应该用总路程除以总时间,总路程为7.50厘米。总时间我们可以通过每隔0.1秒拍摄一次来分析,每个时间间隔的时间为0.1秒,数一下时间间隔,由A到B有一、二、三、四、五个时间间隔,所以时间为5×0.1秒 = 0.5秒。
我们代入数据,v = s÷t = 7.50厘米÷(5×0.1秒)。发现长度单位不统一,要将单位换算成米,7.50厘米 = 7.50×10?2米,即v = 7.50×10?2米÷0.5秒,算出结果为0.15米每秒。合多少千米每小时呢?米每秒和千米每小时两个单位的换算关系是,1米每秒 = 3.6千米每小时。所以0.15米每秒 = 0.15×3.6千米每小时 = 0.54千米每小时。
第二部分是运动和力的关系。一、牛顿第一定律,它的内容是: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。它揭示了力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。二、惯性,物理学中把物体保持静止或做匀速直线运动状态的性质叫做惯性。惯性的大小仅与质量有关,与运动状态和受力情况等无关。三、二力平衡,二力平衡是指一个物体在两个力作用下保持静止状态或做匀速直线运动。二力平衡的条件是:作用在同一个物体上的两个力必须大小相等,方向相反,作用在同一直线上。四、平衡力和非平衡力作用下物体的运动状态,我们需要知道,运动状态是指物体运动的速度大小和运动的方向。物体受平衡力作用时,运动状态不发生改变;受非平衡力作用时,运动状态是变化的。结合物体不受力时的运动情况,我们可以把力和运动的关系这样总结:当物体不受力或受平衡力时,物体的运动状态不变,也就是保持静止或者做匀速直线运动;当物体受非平衡力时,物体的运动状态改变。也可以反过来进行分析:如果物体的运动状态不变,物体可能不受力,也可能受平衡力;如果物体的运动状态改变,一定是受到了非平衡力的作用。
我们来看例题。在探究运动和力的关系实验中,将同一辆小车分别从相同的高度处由静止开始沿斜面滑下,小车在三种不同的水平面运动一段距离后,分别停在如图所示的位置。第一小题,让小车从斜面的同一高度滑下,是使小车到达水平面时的什么相同?第一小题考察的是控制变量的实验方法,让小车从斜面的同一高度处滑下是使小车到达水平面的初速度相同。第二小题,小车在三个水平面上运动时,水平面越光滑,小车受到的摩擦力越怎样?小车运动的距离越怎样?由此推断,当小车不受摩擦力作用时,将保持怎样的运动状态不变?第二小题考察的是科学推理的实验方法。小车分别在毛巾、棉布和木板上运动时,接触面越来越光滑,小车受到的摩擦力越来越小,小车运动的距离从图上看越来越长,小车速度减小得越来越慢。按照这样的趋势推断,当小车不受摩擦力作用时,速度就不再减小,做匀速直线运动。
第三小题,由这个实验可以推理得出的物理学基本定律是什么?这是推理得出物体不受力时的运动情况,得出的基本定律是牛顿第一定律。
例2,如图所示,若小球向右摆动到最低点时,绳子断裂,假设所有力同时消失,此后小球的运动情况是怎样的?根据牛顿第一定律,一切物体在没有受到外力作用的时候总保持静止状态或做匀速直线运动。小球不受力时将会怎样运动取决于它之前的运动情况。我们来分析一下,小球向右摆动到最低点时,小球在B点具有水平向右的速度,此时一切外力消失,它将保持这样的运动方向和速度大小,做匀速直线运动。答案应该选d。如果小球向右摆动到右侧最高点C时,绳子断裂,假设所有力同时消失,此后小球的运动情况又是怎样的?我们知道,当小球摆动到右侧的最高点时,小球的速度为0。此刻所有外力消失,小球将保持速度为0的状态,也就是保持静止。
例三,一个质量为500克的货物随天舟一号货运飞船升入太空,与发射前相比较,该货物的惯性如何变化?我们知道惯性大小仅与质量有关,与物体的受力情况和运动情况无关。与发射前相比较,货物的质量不发生改变,惯性大小也不发生改变。答案为不变。
例四,一辆行驶的汽车,车厢里挂着一个小球,当出现了如图所示的情景时,汽车在做怎样的运动?我们要判断汽车的运动情况,可以用假设的方法进行分析。如果汽车加速,小球由于惯性保持原来的速度不变,汽车的速度大于小球的速度,小球相对于汽车向后运动,从图上看,汽车加速是符合的。如果汽车匀速运动,小球受平衡力作用,悬线是自然下垂的。如果汽车做减速运动,汽车减速小球由于惯性保持原来的速度,小球相对于汽车就会向前运动。汽车匀速或减速不符合题意,我们也可以通过相对运动来进行分析。小球相对于汽车是向后运动的,小球和汽车都向右运动,在什么情况下小球相对于汽车是向后运动的呢?应该是汽车的速度大于小球的速度,所以我们也可以判断出汽车在加速运动。
