定滑轮实质（滑轮组的实质是什么）

第七章 力与运动

一、牛顿第一定律

1.牛顿第一定律

(1)内容：一切物体在没有受到外力作用时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。这就是牛顿第一定律。

(2)牛顿第一定律不可能简单从实验中得出，它是通过实验为基础、通过分析和科学推理得到的。

(3)力是改变物体运动状态的原因，而不是维持运动的原因。

(4)探究牛顿第一定律中，每次都要让小车从斜面上同一高度滑下，其目的是使小车滑至水平面上的初速度相等。

(5)牛顿第一定律的意义：

①揭示运动和力的关系。

②证实了力的作用效果：力是改变物体运动状态的原因。

③认识到惯性也是物体的一种特性。

2.惯性

(1)惯性：一切物体保持原有运动状态不变的性质叫做惯性。

(2)对“惯性”的理解需注意的地方：

①“一切物体”包括受力或不受力、运动或静止的所有固体、液体气体。

②惯性是物体本身所固有的一种属性，不是一种力，所以说“物体受到惯性”或“物体受到惯性力”等，都是错误的。

③要把“牛顿第一定律”和物体的“惯性”区别开来，前者揭示了物体不受外力时遵循的运动规律，后者表明的是物体的基本属性。

④惯性有有利的一面，也有有害的一面，我们有时要利用惯性，有时要防止惯性带来的危害，但并不是“产生”惯性或“消灭”惯性。

⑤同一个物体不论是静止还是运动、运动快还是运动慢，不论受力还是不受力，都具有惯性，而且惯性大小是不变的。惯性只与物体的质量有关，质量大的物体惯性大，而与物体的运动状态无关。

(3)在解释一些常见的惯性现象时，可以按以下来分析作答：

①确定研究对象。②弄清研究对象原来处于什么样的运动状态。③一个物体在外力作用下发生了运动状态改变。④另一物体由于惯性研究对象保持原来的运动状态于是出现了什么现象。

二、力的合成

1.合力、分力

用一个力F来等效代替几个力时，被代替的几个力叫F的分力，用来代替的F叫这几个分力的合力。

2.力的合成

求几个已知分力的合力叫力的合成。

3.二力合成：

(1)共线二力合成

A、方向相同的二力合成：F= F1 + F2 方向与二力的方向一致。

B、方向相反的二力合成：F=︱F1 - F2︱ 方向与二力中较大的力方向一致。

(2)二力合成取值范围：

︱F1 - F2︱≦F≦F1 + F2

三、二力平衡

1.力的平衡

(1)平衡状态：物体受到两个力(或多个力)作用时，如果能保持静止或匀速直线运动状态，我们就说物体处于平衡状态。

(2)平衡力：使物体处于平衡状态的两个力（或多个力）叫做平衡力。

(3)二力平衡的条件：作用在同一物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，并且作用在同一直线上，这两个力就彼此平衡。二力平衡的条件可以简单记为：等大、反向、共线、同体。物体受到两个力的作用时，如果保持静止状态或匀速直线运动状态，则这两个力平衡。

2.一对平衡力和一对相互作用力的比较

平衡力和相互作用力的比较

4.力和运动的关系

(1)不受力或受平衡力 物体保持静止或做匀速直线运动

(2)受非平衡力 运动状态改变（运动方向或速度大小改变）

第八章 压强

一、压强

1.压强：

(1)压力：

①产生原因：由于物体相互接触挤压而产生的力。

②压力是垂直作用在物体表面上的力。

③方向：垂直于受力面。

④压力与重力的关系：力的产生原因不一定是由于重力引起的，所以压力大小不一定等于重力。只有当物体自由放置于水平地面上时压力才等于重力。

(2)压强是表示压力作用效果的一个物理量，压强的大小与压力大小和受力面积有关。

(3)压强的定义：在物理学中，把物体所受的压力与受力面积的比叫做压强。

(4)公式：P=F/S。式中P表示压强，单位是帕斯卡；F表示压力，单位是牛顿；S表示受力面积，单位是平方米。

(5)国际单位：帕斯卡，简称帕，符号是Pa。1Pa=lN/㎡，其物理意义是：l㎡的面积上受到的压力是1N。

2.增大和减小压强的方法

(1)增大压强的方法：①增大压力；②减小受力面积；③增大压力对的同时减小受力面积。

(2)减小压强的方法：①减小压力；②增大受力面积；③减小压力对的同时增大受力面积。

二、液体压强

1.液体压强的特点

(1)同种液体相同深度处向各个方向压强相等。

(2)同种液体中，深度越深，液体压强越大。

(3)不同液体在深度相同时，液体密度越大，液体压强越大。

2.液体压强的大小

(1)液体压强与液体密度和液体深度有关。

(2)公式：P=ρgh。式中，P表示液体压强单位帕斯卡(Pa)；ρ表示液体密度，单位是千克每立方米(kg/m3）；h表示液体深度，单位是米(m)。

3.连通器——液体压强的实际应用

(1)原理：连通器里的液体在不流动时，各容器中的液面高度总是相同的。

(2)应用：水壶、锅炉水位计、水塔、船闹、下水道的弯管等。

三、大气压强

1.大气压产生的原因：由于重力的作用，并且空气具有流动性，因此发生挤压而产生的。

2.大气压的测量——托里拆利实验

(1)实验方法：在长约1m、一端封闭的玻璃管里灌满水银，用于指将管口堵住，然后倒插在水银槽中。放开于指，管内水银面下降到一定高度时就不再下降，这时测出管内外水银面高度差约为76cm。

(2)计算气压的数值：P0=P水银=ρgh=
13.6x103kg/m3x9.8N/kgx0.76m=1.013x105Pa。所以，标准大气压的数值为：P0=1.013x105Pa=76cmHg=760mmHg。

(3)以下操作对实验没有影响：

①玻璃管是否倾斜；②玻璃管的粗细；③在不离开水银槽面的前提下玻璃管口距水银面的位置。

(4)若实验中玻璃管内不慎漏有少量空气，液体高度减小，则测量值要比真实值偏小。

(5)这个实验利用了等效替换的思想和方法。

3.影响大气压的因素：高度、天气等。大气压随着海拔高度的增加而减小；晴天比雨天气压高，冬天比夏天气压高。

4.气压计——测定大气压的仪器。种类：水银气压计、金属盒气压计(又叫做无液气压计)。

5.大气压的应用：抽水机等。

四、液体压强与流速的关系

1.在气体和液体的流体中，流速越大的位置压强越小。

2.飞机的升力的产生：飞机的机翼通常都做成上面凸起、下面平直的形状。当飞机在机场跑道上滑行时，流过机翼上方的空气速度快、压强小，流过机翼下方的空气速度慢、压强大。机翼上下方所受的压力差形成向上的升力。

第九章 浮力

一、浮力(阿基米德原理)

1.当物体浸在液体或气体中时会受到一个竖直向上托的力，这个力就是浮力。

2.浮力的方向是竖直向上，浮力产生上下表面的压力差，故：F浮=F下-F上。

3.浮力=物体重-物体在液体中的弹簧秤读数，即F浮=G-F′

4.阿基米德原理：浸在液体里的物体受的浮力，大小等于它排开的液体受的重力。用公式表示为；F浮=G排。

(1)根据阿基米德原理得出计算浮力大小的数学表达式；F浮=G排=m液g=ρ液gV排。

(2)阿基米德原理既适用于液体也适用于气体。

二、浮力的应用

1.浸在液体中物体的浮沉条件

(1)物体上浮、下沉是运动过程，此时物体受非平衡力作用。下沉的结果是沉到液体底部，上浮的结果是浮出液面，最后漂浮在液面。如表：

物体浮沉判断

(2)漂浮与悬浮的共同点都是浮力等于重力，在平衡力的作用下静止不动。但漂浮是物体在液面的平衡状态，物体的一部分浸入液体中。悬浮是物体浸没在液体内部的平衡状态，整个物体浸没在液体中。如表：

物体漂浮、悬浮

2.应用

(1)轮船

①原理：把密度大于水的钢铁制成空心的轮船，使它排开水的体积增大，从而来增大它所受的浮力，故轮船能漂浮在水面上。

②排水量：轮船满载时排开的水的质量。

(2)潜水艇

原理：潜水艇体积一定，靠水舱充水、排水来改变自身重力，使重力小于、大于或等于浮力来实现上浮、下潜或悬浮的。

(3)气球和气艇

原理：气球和飞艇体内充有密度小于空气的气体(氢气、氨气、热空气)，通过改变气囊里的气体质量来改变自身体积，从而改变所受浮力大小。

3浮力的计算方法：

①称量法：F浮=G-F拉

②平衡法：F浮=G物（悬浮或漂浮）

3压力差法：F浮=F下-F上 （当物体漂浮时：F浮=F下）

4阿基米德原理法：F浮=G排=m液g=ρ液gV排

第十章 机械与人

一、杠杆

1.杠杆

(1)杠杆：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。

(2)杠杆的五要素：

①支点：杠杆绕着转动的固定点(O)；

②动力：使杠杆转动的力(F1)；

③阻力：阻碍杠杆转动的力(F2)；

④动力臂：从支点到动力作用线的距离(l1)；

⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离(l2)。

2.杠杆的平衡条件

(1)杠杆的平衡：当有两个力或几个力作用在杠杆上时，杠杆能保持静止或匀速转动，则我们说杠杆平衡。

(2)杠杆平衡的条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即：F1l1=F2l2

3.杠杆的应用

(1)省力杠杆：动力臂大于阻力臂的杠杆，省力但费距离。

(2)费力杠杆：动力臂小于阻力臂的杠杆，费力但省距离。

(3)等臂杠杆：动力臂等于阻力臂的杠杆，既不省力也不费力。

二、滑轮的应用

1.定滑轮

(1)实质：是一个等臂杠杆。支点是转动轴，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。

(2)特点：不能省力，但可以改变动力的方向。

2.动滑轮

(1)实质：是一个动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆。支点是上端固定的那段绳子与动滑轮相切的点，动力臂是滑轮的直径，阻力臂是滑轮的半径。

(2)特点：能省一半的力，但不能改变动力的方向，且多费一倍的距离。

3.滑轮组

(1)连接：两种方式，绳子可以先从定滑轮绕起，也可以先从动滑轮绕起。

(2)作用：既可以省力又可以改变动力的方向，但是费距离。

(3)省力情况：由实际连接在动滑轮上的绳子段数决定。绳子段数：“奇动偶定”。拉力： ，绳子自由端移动的距离s=nh，其中n是绳子的段数，h是物体移动的高度。

4.轮轴和斜面

(1)轮轴：实质是可以连续旋转的杠杆，是一种省力机械。轮和轴的中心是支点，作用在轴上的力是阻力F2，作用在轮上的力是动力F1，轴半径r，轮半径R，则有F1R=F2r，因为R>r，所以F1<F2。

(2)斜面：是一种省力机械。斜面的坡度越小，省力越多。

三、功

1、功

(1)力学中的功：如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向移动了一段距离，这个力的作用就显示出成效，力学里就说这个力做了功。

(2)功的两个因素：一个是作用在物体上的力，另一个是物体在这个力的方向上通过的距离。两因素缺一不可。

(3)不做功的三种情况：

①物体受到了力，但保持静止（劳而无功）。

②物体由于惯性运动通过了距离，但不受力（不劳无功）。

③物体受力的方向与运动的方向相互垂直，这个力也不做功（垂直无功）。

2、功的计算

(1)计算公式：物理学中，功等于力与力的方向上移动的距离的乘积。即：W=Fs。

(2)符号的意义及单位：W表示功，单位是焦耳(J)，1J=1N·m；F表示力，单位是牛顿(N)；s表示距离，单位是米(m)。

(3)计算时应注意的事项：

①分清是哪个力对物体做功，即明确公式中的F。

②公式中的“s”是在力F的方向上通过的距离，必须与“F”对应。

③F、s的单位分别是N、m，得出的功的单位才是J。

3、功的原理——使用任何机械都不省功。

四、功率

1、功率的概念：功率是表示物体做功快慢的物理量。

2、功率

(1)定义：单位时间内所做的功叫做功率，用符号“P”表示。单位是瓦特（W）常用单位还有kW。1kW=103W。

(2)公式：p=W/t。式中p表示功率，单位是瓦特(W)；W表示功，单位是焦耳(J)；t表示时间，单位是秒(s)。

(4)功率与机械效率的区别：

①二者是两个不同的概念：功率表示物体做功的快慢；机械效率表示机械做功的效率。

②它们之间的物理意义不同，也没有直接的联系，功率大的机械效率不一定大，机械效率高的机械，功率也不一定大。

五、机械效率

1、有用功——W有用：使用机械时，对人们有用的功叫有用功。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。在提升物体时，W有用=Gh。

2、额外功——W额外

(1)使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功叫额外功。

(2)额外功的主要来源：①提升物体时，克服机械自重、容器重、绳重等所做的功。②克服机械的摩擦所做的功。

3、总功——W总：

(1)人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，它等于有用功和额外功的总和。即：W总= W有用+ W额外。

(2)若人对机械的动力为F，则：W总=Fs

4、机械效率——η

(1)定义：有用功与总功的比值叫机械效率。

(2)公式：η= W有用/ W总。

(3)机械效率总是小于1。

(4)提高机械效率的方法①减小摩擦。②改进机械，减小自重。③在机械承受范围内增加有用功。

六、动能和势能

1、能量

（1）物体能够对外做功，表示这个物体具有能量，简称能。

（2）单位：焦耳（J）

2、动能

(1)定义：物体由于运动而具有的能，叫做功能。

(2)影响动能大小的因素：①物体的质量；②物体运动的速度。物体的质量越大，运动速度越大，物体具有的动能就越大。

(3)单位：焦耳(J)。

3、重力势能

(1)定义：物体由于高度位置而具有的能，叫做重力势能。

(2)影响重力势能大小的因素：①物体的质量；②物体被举高的高度。物体的质量越大，被举得越高，具有的重力势能就越大。

(3)单位：焦耳(J)

4、弹性势能

(1)定义：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。

(2)单位：焦耳(J)。

(3)影响弹性势能大小的因素：物体发生弹性形变的程度。物体的弹性形变程度越大，具有的弹性势能就越大。

七、机械能及其转化

1、机械能

(1)定义：动能和势能统称为机械能。机械能是最常见的一种形式的能量。

(2)单位：J。

(3)影响机械能大小的因素：①动能的大小；②重力势能的大小；③弹性势能的大小。

2、动能和势能的转化

(1)在一定的条件下，动能和势能可以互相转化。

(2)在分析动能和势能转化的实例时，首先要明确研究对象是在哪一个过程中，再分析物体质量、运动速度、高度、弹性形变程度的变化情况，从而确定能的变化和转化情况。

第十一章 小粒子与大宇宙

一、宇宙和微观世界

1.宇宙是由物质组成的

“物体”与“物质”的区别和联系：物体是指具有一定形状、占据一定空间，有体积和质量的实体。而物质则是指构成物体的材料。比如桌子这个物体是由木头这种物质组成的，窗棱这个物体是由铁这种物质组成的。

2.物质是由分子组成的，分子是由原子组成的

(1)分子的大小：如果把分子看成球形，一般分子的大小只有百亿分之几米，通常用10-10m做单位来量度。

(2)原子的结构：原子由原子核和电子组成，原子核由中子和质子组成。

3.固态、液态、气态的微观模型

(1)固态物质中，分子的排列十分紧密，分子具有十分强大的作用力。因此，固体具有一定的体积和形状，但不具有流动性。

(2)液体物质中，分子没有固定的位置，运动比较自由，粒子间的作用力比固体的小。因此，液体没有确定的形状，但有一定的体积，具有流动性。

(3)气体物质中，分子极度散乱，间距很大，并以高速度向四面八方运动，粒子间的作用力极小，容易被压缩。因此，气体具有很强的流动性，但没有一定的形状和体积。

4.纳米技术

(1)纳米是长度的单位。1nm=10-9m。

(2)纳米科学技术是指纳米尺度内(0.1～100nm)的科学技术，研究对象是一小堆分子或单个的原子、分子。

(3)纳米技术是现代科学技术的前沿，它在电子和通信方面、医疗方面、制造业方面等都有应用。

二、分子热运动

1、分子运动理论的初步认识

(1)物质由分子组成的。

(2)一切物质的分子都在不停地做无规则的运动——扩散现象。

(3)分子之间有相互作用的引力和斥力。

2、(1)分子运动理论的基本内容：物质是由分子组成的；分子不停地做无规则运动；分子间存在相互作用的引力和斥力。

(2)扩散现象：不同物质在相互接触时，彼此进入对方的现象叫扩散。气体、液体、固体均能发生扩散现象。扩散的快慢与温度有关。扩散现象表明：一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动，并且间接证明了分子间存在间隙。

(3)分子间的相互作用力既有引力又有斥力，引力和斥力是同时存在的。当两分子间的距离等于10-10米时，分子间引力和斥力相等，合力为零,叫做平衡位置；当两分子间的距离小于10-10米时，分子间斥力大于引力，合力表现为斥力；当两分子间的距离大于10-10米时，分子间引力大于斥力，合力表现为引力；当分子间的距离很大(大于分子直径的10倍以上)时，分子间的相互作用力变得十分微弱，可近似认为分子间无相互作用力。