机械运动

运动和力

1机械运动

机械运动：在物理学上，把物体位置的变化（一个物体相对于另一个物体位置的改变）叫做

机械运动。

机械运动的分类：物体的机械运动主要包括平动、转动和振动三种基本形式，其他比较复杂

的机械运动均可看做是这三种基本运动的复合。

2参照物

（1）参照物：要描述一个物体是运动还是静止的，要先选定一个标准物体作为参照物，这

个选定的标准物体叫参照物。

（2）参照物的选择是任意的，既可以选相对地面静止的物体，如研究地面上物体的运动，

课选取地面或相对于地面静止的物体作为参照物。

3运动和静止的相对性

同一物体是运动的还是静止的，取决于所选的参照物。

因为运动和静止是相对的，所以描述物体的运动必须选定参照物，事先不选定参照物，就

无法对物体的运动状态作出判断，从而说这个物体是运动或静止都是毫无意义的。

4速度

（1）速度的定义及物理意义：物体单位时间内通过的路程称为速度，速度是用来描述物体

运动快慢的物理量，物体运动得越快，则速度越大；运动得越慢，则速度越小。

（2）速度的公式：通常用字母v表示速度，用字母s表示路程，用字母t表示时间，则速

度的公式是：v=s/t

注意：公式中三个物理量必须对应于同一物体，运算中单位要统一，且单位参与计算过程。

速度的单位：在国际单位制中，路程的单位是米(m)，时间的单位是秒（s），速度的单位就

是米/秒（m/s），在交通运输中常用千米/时（km/h）表示。

5匀速直线运动

（1）匀速直线运动：物体沿一直线运动，方向不变且在任何相等的时间里路程都相等，或

者说速度的大小和方向都不变的运动，称为匀速直线运动。

（2）匀速直线运动的特征：一是运动的路径是直线；二是运动的快慢保持不变，即它的速

度是一个恒量，即任一时刻速度（v）都相同。

真正的匀速直线运动实际上是很难出现的，为简化问题，在不妨碍结果的准确性的前提下，

把近似的匀速直线运动当成真正的匀速直线运动来处理。

6变速直线运动

在相等的时间里，位置的改变并不都相等的直线运动，它是物体运动最常见的形式之一，

由于物体运动的快慢经常改变，所以常用平均速度和瞬时速度这两个物理量来描述物体运动

的快慢速度。

7平均速度

我们用平均速度来描述变速直线运动物体运动的快慢，这表示的是运动的物体在某一段

路程内（某一段时间内）的平均快慢程度，用v表示平均速度，用s表示路程，用t表示时

间，则平均速度v=s/t。

在实际应用下，一些做曲线运动的物体运动的快慢，也常用平均速度来描述，通常所

说的某物体的速度，一般指的就是平均速度。

8瞬时速度

运动物体在某一瞬间的速度叫做瞬时速度。平均速度反映的是物体在整个运动过程中

的整体运动情况，而瞬时速度反映的是物体在运动过程中的某一时刻或某一位置时的运动情

况。

9长度单位

长度的国际单位制的单位是米，常用的单位有千米、分米、厘米、毫米、微米、纳米。

长度单位的换算关系是：1km=103m

10正确使用刻度尺

使用前要做到“三看”：一看刻度尺的零刻线是否磨损，如已磨损应从其他刻线量起。二

看刻度尺的量程（测量范围），原则上测长度要求一次测量，如果测量范围小于实际长度，

势必要移动刻度尺测量若干次，这样会产生较大的误差。三看刻度尺的分度值，分度值反映

了刻度尺的准确程度和测量结果的有效性。量程和分度值从实际测量的要求出发兼顾选择。

11误差

测量值和真实值之间总会存在着或多或少的偏差，这种偏差叫做误差。

减小误差的途径：选用更精密的测量仪器，改进实验方法，熟练实验技能等都可以减

小误差，在一般实验中，减小误差的有效途径是多次测量后求平均值（这种方法对减小偶然

误差有效）。平均值要计算到比测量值多一位数字后再四舍五入，即平均值应保留与测量值

相同的位数（只有一位估计数字）。

12时间的测量

通常所说的时间测量包括：时间间隔的测量和时刻的测量。时间测量的工具主要有停

表、手表、钟表以及古代用的日晷、沙漏等。

13力

（1）力的概念：力是物体（或物质）之间的相互作用，一个物体受到力的作用，一定有另

一个物体对它施加这种作用，前者是受力物体，后者是施力物体。

力不能离开施力物体与受力物体而单独存在：只要有力的作用，就一定有受力物体和

施力物体，我们平常所说，物体受到了力，而没指明施力物体，但施力物体一定是存在的，

不管是直接接触的物体间的力的作用，还是不接触的物体间力的作用；也不管是宏观物体间

力的作用，还是微观物体间力的作用，都不能离开物体而单独存在。

力的作用：物理学中，通常将物体之间的推、拉、提、压、排斥、吸引等都叫做力的

作用。

（2）力的作用是相互的

物体间力的作用是相互的，一个物体对另一物体施加力的作用的同时，也一定受到另一

个物体对它的力的作用。即甲对乙有力的作用的同时，乙对甲也有力的作用，受力物体同时

也是施力物体，参与力的作用的物体总是“一身兼二职”。作用力和反作用力，它们是同时

产生，同时消失，没有先后之分。相互作用的两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线

上，作用在不同的物体上。

（3）力的作用效果

力可以改变物体的运动状态：一是指物体运动速度大小发生了改变；二是指物体运动方

向发生了改变；三是指物体运动速度大小和运动方向同时发生了改变。

力可以改变物体的形状：用手拉弹簧使弹簧变长了；揉面时，面团开关不断变化；

（4）测力计

利用金属的弹性制成的标有刻度用以测量力的大小的仪器，称为“测力计”。有握力计、

弹簧测力计等种类。

弹簧测力计的使用方法：了解其测量范围，不要测量超过它量程的力；明确分度值，弄

清每一大格表示多少牛，每一小格表示多少牛；校零，测力前要使指针对准零刻线，如果有

偏差，要调节到两者对齐为止；测力时，要使测力计内的弹簧轴线方向跟所测力的方向一致，

弹簧不要靠在刻度盘上。

弹簧测力计的注意事项：由于在弹性限度内，弹簧的伸长与所受外力成正比，因此作用力的

大小还要超过弹簧测力计的量程，还应检查在弹簧测力计未挂物体时指针是否指在零刻度

线，若不在零刻线需进行修正。此外还应注意勿使弹簧和指针跟外壳摩擦，以免测量误差过

大。

（5）力的三要素

力的大小、方向和作用点是表示力作用效果的重要特征，称为力的三要素。在国际制

单位中，力的单位是“牛顿”。

力的图示：为了形象，直观地表示力，我们可用一根带箭头的线段来表示力的大小方

向和作用点。力的方向所沿的直线叫做力的作用线。

力的示意图：只在图中画出力的方向，表示物体在这个方向上受到了力的作用，无需

准确确定线段的长度。

力的图示跟力的示意图不同，力的示意图侧重于力的方向，它在力的大小、标度上没

有力的图示那么严格。

（6）牛顿第一定律

一切物体，在没有受到外力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。

“没有受到外力作用”包含两层意思：一是该物体确实没有受到任何外力的作用，这是一种

理想情况，实际上，不受任何外力作用的物体是不存在的；二是该物体所受合力为零，它的

作用效果可以等效为不受任何外力时的作用效果。

“总保持静止状态或匀速直线运动状态”是指物体不受外力时，原来静止的物体将永远保持

静止状态，原来运动的物体将永远做匀速直线运动；

牛顿第一定律也叫惯性定律，它不是实验定律，而是在大量的实验和研究的基础上，通过进

一步推理概括出来的，但由此推出的结论，经过实践检验是正确的。

它阐述了力的运动的关系，物体能够保持原来的运动状态不变，前提是不受外力的作用，即

物体的运动不需要力来维持。

惯性：使物体保持静止状态或匀速直线运动状态不变的性质。

惯性是物体本身的固有性质，一切物体都具有惯性。

惯性大小只与物体的质量有关，物体的质量越大，其运动状态越难以改变。

惯性不是力，力是物体对物体的作用，发生力的作用时，必然要涉及两个相互作用的

物体。单独一个物体不会产生力的作用。每个物体都具有惯性，不需要两个物体的相互作用，

惯性只有大小没有方向。

利用惯性给我们带来的方便与好处，如拍打衣服除尘。

由于惯性而给我们带来的不便与危害：如大多数的交通事故。

（7）力的合成

合力：一个力如果它的作用效果跟几个力共同作用时的效果相同，这个力就叫做那几

个力的合力。求几个力的合力，叫力的合成。

同一直线上二力的合成：同一直线上同方向二力的合力、大小等于二力大小之和，方

向与这两个力方向相同；同一直线上相反方向的二力的合力，大小等于二力大小之差的绝对

值，方向和较大的力的方向相同。

（8）物体处于静止或匀速直线运动的状态叫平衡状态，物体受的合力为零时处于平衡状态。

若物体在几个力的作用下保持平衡状态，我们就把这几个力称为平衡力，即这几个力

的合力为零，它们的作用效果相互抵消。

（9）平衡力与相互作用力的区别

平衡力的四个条件是：等大，同体，共线，反向。

相互作用力除了作用在相互作用的两个物体上外，其他三个条件均同于平衡力。

（10）力和运动的关系

现实生活中不受外力作用的物体是没有的，滑行着的物体由于受到摩擦力的作用，终

究要停止运动。如果我们给物体一个拉力与摩擦力平衡，那么这个物体就可以保持原来的速

度做匀速直线运动，由于一对平衡力的合力为零，这个现象仍可以说明物体运动不需要力来

维持，使静止的物体变为运动，使运动的物体的速度由快变慢或由慢变快，都需要用力，也

就是说物体的运动状态发生改变，必须有外力的作用。所以力是改变物体运动状态的原因，

而不是维持物体运动的原因。

14力和机械

（1）重力：由于地球吸引而受到的力。

大小G=mg

方向竖直向下（注意竖直向下与垂直向下是有区别的）

作用点重心：对于整个物体，重力作用的表现就好像作用在一个点上。

重力与质量的区别与联系

质量重力

区别概念物体所含物质的多少由于地球的吸引而使物

体受到的力

符号

MG

量性只有大小，没有方向既有大小也有方向，且

方向竖直向下

单位千克（kg）牛顿（N）

大小与地理位置的

关系

同一物体在任何位置质量大小均不变物体的重力随位置的变

化而变化

计算公式m=ρv

G=mg

测量工具天平，秤测力计

联系重力与质量的关系式：G=mg，g取9.8N/Kg

(2)弹力：发生形变的物体，由于要恢复原来形状，对与它相接触的物体产生力的作用，叫

做弹力。弹力的方向跟物体形变恢复的方向相同。

我们通常所说的压力、支持力、绳子的拉力等。

（3）摩擦力：相互接触的两个物体，在接触面上发生的、阻碍着两个物体相对运动或相对

运动的趋势的力，称为摩擦力。

摩擦力产生的条件：两个物体相互接触、接触面粗糙、相互间存在压力、有相对滑动或

相对滑动趋势。

影响摩擦力大小的因素：摩擦力的大小跟相互接触物体的性质及其表面的粗糙程度有

关，和物体间的正压力有关。

摩擦力的方向：摩擦力的方向总是沿着接触面的切线方向，与物体相对滑动或相对滑

动趋势方向相反。

摩擦力不都是阻力，不能把摩擦力只看做是一种阻力，有时可以是动力。例如：放在

卡车上的货物，随卡车一起加速运动时，货物受到的静摩擦力是阻碍它和卡车相对滑动趋势

的，但却是货物能够随卡车一起运动的力。

静摩擦力：两个相互接触而又相对静止的物体，在外力作用下若只具有相对滑动趋势，

而又未发生相对滑动，则它们接触面之间出现的阻碍发生相对滑动的力，成为静摩擦力。

滑动摩擦力：物体沿着接触面相对滑动时，两物体在接触面上发生的阻碍相对滑动的

力滑动摩擦力。滑动摩擦力的方向总是沿接触面的切线方向，与物体相对滑动方向相反。