資源簡介

人教版9年級教學(xué)建議和教學(xué)參考（上）
義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書（九年級）教材介紹
目　錄
第十章　多彩的物質(zhì)世界
全章概述和課時(shí)要求
一、宇宙和微觀世界
二、質(zhì)量
三、密度
四、測量物質(zhì)的密度
參考資料
第十一章　運(yùn)動(dòng)和力
全章概述和課時(shí)要求
一、運(yùn)動(dòng)的描述
二、運(yùn)動(dòng)的快慢
三、時(shí)間和長度的測量
四、力的作用效果
五、物體的慣性
參考資料
第十二章　力和機(jī)械
全章概述和課時(shí)要求
一、重力
二、彈力
三、摩擦力
四、杠桿
五、其他簡單機(jī)械
參考資料　　
第十三章　壓強(qiáng)和浮力
全章概述和課時(shí)要求
一、壓強(qiáng)
二、液體的壓強(qiáng)
三、大氣壓強(qiáng)
四、氣體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系
五、浮力
參考資料
第十四章　機(jī)械能
全章概述和課時(shí)要求
一、動(dòng)能和勢能
二、機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化
三、功和功率
四、機(jī)械效率
參考資料
第十五章　熱和能
全章概述和課時(shí)要求
一、分子熱運(yùn)動(dòng)
二、內(nèi)能
三、比熱容
四、熱機(jī)
五、能量的轉(zhuǎn)化和守恒
參考資料
第十六章　能源與可持續(xù)發(fā)展
全章概述和課時(shí)要求
一、能源家族
二、核能
三、太陽能
四、能源革命
五、能源與可持續(xù)發(fā)展
參考資料

義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書（九年級）教材介紹
目　錄
第十章　多彩的物質(zhì)世界
全章概述和課時(shí)要求
1、大致了解人類探索太陽系及宇宙的歷程，并認(rèn)識人類對宇宙的探索將不斷深入。
2、知道物質(zhì)是由分子和原子組成的。
3、了解原子的核式模型。了解人類探索微觀世界的歷程，并認(rèn)識這種探索將不斷深入。
4、對物質(zhì)世界從微觀到宏觀的尺度有大致的了解。
5、初步了解納米材料的應(yīng)用和發(fā)展前景。
6、初步認(rèn)識質(zhì)量的概念。會(huì)測量固體和液體的質(zhì)量。
7、通過實(shí)驗(yàn)理解密度的概念。嘗試用密度知識解決簡單的問題。能解釋生活中一些與密度有關(guān)的物理現(xiàn)象。
8、有保護(hù)環(huán)境和合理利用資源的意識。
全章概述
在《全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）》的科學(xué)內(nèi)容中，“物質(zhì)”作為三大一級主題內(nèi)容之一出現(xiàn)，其中有關(guān)物質(zhì)的形態(tài)和變化、物質(zhì)的屬性、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與物體的尺度、新材料及其應(yīng)用等二級主題的大部分內(nèi)容已經(jīng)在《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理八年級》中具體化。本章是九年級的起始章，共設(shè)四個(gè)課節(jié)，即：“宇宙和微觀世界”、“質(zhì)量”、“密度”和“測量物質(zhì)的密度”。
課本從認(rèn)識廣闊無垠的宇宙入手，帶領(lǐng)學(xué)生逐漸走進(jìn)多彩的物質(zhì)世界。本章貫穿兩個(gè)重要的物理量——質(zhì)量和密度。通過講述質(zhì)量和天平的使用方法，以及密度概念的引入和測量，使學(xué)生對物質(zhì)及其屬性有進(jìn)一步定量的認(rèn)識。
第一節(jié)“宇宙和微觀世界”。本節(jié)讓學(xué)生知道大到天體、小到分子和原子都是物質(zhì)。幫助學(xué)生樹立科學(xué)的物質(zhì)觀和世界觀，對物質(zhì)世界從微觀到宏觀的尺度有大致的了解。
第二節(jié)“質(zhì)量”。課本將質(zhì)量的概念以“物質(zhì)的量”、“物體中所含物質(zhì)的多少”的程度引入，是考慮到初中學(xué)生的年齡特點(diǎn)，因此“質(zhì)量”的概念講得很淺顯。由于前一節(jié)介紹了“物質(zhì)是由分子組成的，分子又是由原子組成的”，在此基礎(chǔ)上來理解“物質(zhì)的量”和“物質(zhì)的多少”是比較容易的。必須明確一點(diǎn)，這并不是質(zhì)量的定義。
課本直接給出了質(zhì)量的單位及換算關(guān)系。通過“小數(shù)據(jù)”欄目列舉了一些物體質(zhì)量的大小，使學(xué)生對物體質(zhì)量的尺度有大致的了解。關(guān)于質(zhì)量的測量，課本介紹了托盤天平和學(xué)生天平的使用方法。
第三節(jié)“密度”。首先，課本通過“想想做做”讓學(xué)生體會(huì)到體積相同的不同物質(zhì)（木塊、鋁塊、鐵塊）的質(zhì)量不相等，表明物質(zhì)在這方面的性質(zhì)上存在差異。然后，讓學(xué)生完成題為“同種物質(zhì)的質(zhì)量和體積關(guān)系”的探究。利用探究結(jié)果：同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積成正比，且單位體積的同種物質(zhì)的質(zhì)量是一個(gè)定值，不同物質(zhì)單位體積的質(zhì)量不同。因此可以用單位體積的質(zhì)量來表征物質(zhì)的這種特性。從而引出密度的概念及其單位。
第四節(jié)“測量物質(zhì)的密度”。一方面讓學(xué)生學(xué)習(xí)怎樣使用量筒，怎樣用量筒測量不規(guī)則形狀物體的體積，怎樣測量物質(zhì)的密度。這節(jié)內(nèi)容讓學(xué)生學(xué)習(xí)測定一個(gè)物理量的方法。即，測量了物體的質(zhì)量和體積后，就可以通過p=m／V算出物質(zhì)的密度。
在基本測量方面，要求學(xué)生學(xué)會(huì)使用天平測量物體的質(zhì)量，學(xué)會(huì)使用量筒直接測量液體的體積或間接測量不規(guī)則固體的體積。
在實(shí)際應(yīng)用方面，一是各課節(jié)“動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理”欄目中設(shè)置了許多開放性、綜合性的學(xué)習(xí)問題。二是學(xué)生已有許多與“物質(zhì)世界”相關(guān)的知識基礎(chǔ)，應(yīng)該注意引導(dǎo)他們多層次、多角度來認(rèn)識物質(zhì)的本質(zhì)屬性。
課時(shí)建議
本章共分四節(jié)，建議5課時(shí)。
第一節(jié) 宇宙和微觀世界 1課時(shí)
第二節(jié) 質(zhì)量 1課時(shí)
第三節(jié) 密度 1課時(shí)
第四節(jié) 測量物質(zhì)的密度 1課時(shí)
復(fù)習(xí)和總結(jié) 1課時(shí)
一、宇宙和微觀世界
目 標(biāo)
1．知識與技能
知道宇宙是由物質(zhì)組成的，物質(zhì)是由分子和原子組成的。
初步了解原子的結(jié)構(gòu)。
對物質(zhì)世界從微觀到宏觀的尺度有大致的了解。
初步了解納米科學(xué)技術(shù)及納米材料的應(yīng)用和發(fā)展前景。
2．情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過了解人類探索太陽系及宇宙的歷程、人類探索微觀世界的歷程，認(rèn)識人類的探索將不斷深入，幫助學(xué)生樹立科學(xué)的物質(zhì)觀和世界觀。
說明與建議
宇宙是由物質(zhì)組成的
廣闊的宇宙是無邊無際的，究竟大到什么程度，學(xué)生很難在頭腦中形成比較清晰的表象。課本通過兩幅模擬圖幫助學(xué)生來理解宇宙的構(gòu)成。
課本圖10．l－l展示的是宇宙空間各星系團(tuán)的情景，目的是讓學(xué)生知道銀河系只是數(shù)十億個(gè)星系中的一個(gè)，并且銀河系的尺度以一束光從這頭走到那頭需要十萬光年的數(shù)據(jù)給出，顯示了銀河系之大，宇宙之大。
課本圖10.12-1是讓學(xué)生知道，人類賴以生存的地球置身于太陽系之中，太陽系置身于銀河系之中。反過來結(jié)合課本圖10．1-1，銀河系又置身于整個(gè)宇宙眾多的星系團(tuán)之中。這樣的關(guān)系進(jìn)一步襯托出了宇宙的巨大。
在教學(xué)中，一方面要讓學(xué)生認(rèn)識宇宙的寬闊無垠；另一方面，要讓學(xué)生對人類探索太陽系及整個(gè)宇宙的漫長經(jīng)歷有所了解。建議結(jié)合本章參考資料的部分內(nèi)容向?qū)W生介紹一些相關(guān)的內(nèi)容，也可以讓學(xué)生以資料調(diào)查研究的形式來完成。目的是讓學(xué)生認(rèn)識到隨著科學(xué)的不斷進(jìn)步，人類的探索也在越來越深入。
初中年齡段的學(xué)生往往會(huì)思考這樣的問題：“宇宙究竟是由什么組成的？”課本直接指出：地球及其他一切天體都是由物質(zhì)組成的，物質(zhì)處于不停的運(yùn)動(dòng)和發(fā)展之中。這里“物質(zhì)”一詞是相當(dāng)寬泛的，在教學(xué)中，最好結(jié)合一些學(xué)生熟知的東西來講解。如，“在地球上，有空氣、巖石、高山、大海，有樹木、花草、鳥獸，有人類賴以生存的衣、食、住所需的一切生活用品，這些都是物質(zhì)。”這樣，學(xué)生對“物質(zhì)”的理解會(huì)感到很具體，在此基礎(chǔ)上，推廣到一切天體也都是由物質(zhì)組成的就比較容易理解了。
物質(zhì)是由分子組成的
廣闊無垠的宇宙大得難以想像，它是由物質(zhì)組成的。那么，物質(zhì)又是由什么組成的？構(gòu)成物質(zhì)的小微粒究竟小到什么程度？要回答好這些問題，自然需要引出“分子”的概念。
想想議議
課本是通過“想想議議”欄目提出問題：如果把玻璃杯打碎了，其碎片還是玻璃。經(jīng)過多次分割，甚至碾成粉末，顆粒越分越小。如果不斷地分割下去，有沒有一個(gè)限度呢？
教學(xué)中的難點(diǎn)是對問題中的分割“限度”一詞的理解。如何幫助學(xué)生理解好課本中“任何物質(zhì)都是由極其微小的粒子組成的，這些粒子保持了物質(zhì)原來的性質(zhì)”這句話的含義？實(shí)際上，學(xué)生難于把握的是“保持物質(zhì)原來性質(zhì)”的確切含義。建議進(jìn)一步舉出一些學(xué)生日常生活中能摸得著、看得到的實(shí)例。如，可否以分割糖粒為例。開始的分割會(huì)仍然保持甜的味道，但是繼續(xù)分割下去，也就是當(dāng)把糖粒分到?jīng)]有甜味的時(shí)刻，那時(shí)的微小粒子就不再是糖了，我們所說的“限度”就在于此。即，保持糖這種物質(zhì)原來性質(zhì)的最小微粒叫做糖的“分子”。這樣引出分子的概念學(xué)生比較容易理解。
在學(xué)生初步了解分子概念的基礎(chǔ)上，要讓學(xué)生知道分子的尺度大小。分子用肉眼是不能看到的，課本圖10.1－4展示了電子顯微鏡下金分子（單原子）的照片，幫助學(xué)生消除對分子概念的神秘感，讓學(xué)生知道科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步拉近了我們與物質(zhì)世界微觀結(jié)構(gòu)的距離。
固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的微觀模型
物質(zhì)是由分子組成的。用分子的概念可以幫助學(xué)生建立固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的微觀模型。課本通過“想想議議”欄目提出問題，針對課本中“物質(zhì)認(rèn)液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)體積變大還是變小？”的問題，學(xué)生首先往往會(huì)想到的是水變成冰的情況，而這種情況又是特例，不具有普遍性。因此教學(xué)中要求學(xué)生尋找生活中自己所觀察到的現(xiàn)象來支持自己的說法。這對培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、歸納、概括問題的能力是十分重要的。課本圖10．l－5所示的蠟燭熔化后再凝固成固態(tài)的蠟為例，說明該物質(zhì)從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)體積變小。在教學(xué)中，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生觀察生活，列舉實(shí)例進(jìn)一步加以說明：多數(shù)物質(zhì)從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)體積變小。如，鋼水變成鋼錠（凝固的面是凹陷的，最好能找到鋼錠之類的照片展示給學(xué)生看），電路焊接時(shí)使用的焊錫（學(xué)生可動(dòng)手操作并觀察）等。
液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)時(shí)，體積顯著變大，這在教學(xué)中不會(huì)有太大困難。研究結(jié)果表明：水在汽化時(shí)，體積增大約1700倍；乙醚汽化時(shí)，體積增大約250倍。實(shí)際教學(xué)中，可采用相對比例圖表示出液體變成氣體后，體積的顯著變化。”
當(dāng)物質(zhì)的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，體積發(fā)生變化是由于構(gòu)成物質(zhì)的分子在排列方式上發(fā)生了變化，這時(shí)分子之間存在的相互作用力也發(fā)生改變。教學(xué)中的難點(diǎn)是由于學(xué)生對“力”的概念還沒有完全形成，因此，不要把分子力講得過細(xì)，與八年級中有關(guān)問題的處理方法一樣，點(diǎn)到為止。
結(jié)合課本圖10.1-6，分析物質(zhì)處于不同狀態(tài)時(shí)所具有的不同的物理性質(zhì)。課本采用擬人的模型圖手法幫助學(xué)生理解固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的微觀模型：
1．固態(tài)物質(zhì)中，分子與分子的排列十分緊密有規(guī)則，粒子間有強(qiáng)大的作用力將分子凝聚在一起。分子來回振動(dòng)，但位置相對穩(wěn)定。就像學(xué)生在自己的座位上身子可以來回晃動(dòng)一樣。因此，固體具有一定的體積和形狀。
2．液態(tài)物質(zhì)中，分子沒有固定的位置，運(yùn)動(dòng)比較自由，粒子間的作用力比固體小。就像學(xué)生在自己的教室中交換座位，但又沒離開教室一樣。因此，液體沒有確定的形狀，具有流動(dòng)性。
3．氣態(tài)物質(zhì)中，分子間距很大，并以高速向四面八方運(yùn)動(dòng)，粒子之間的作用力很小，易被壓縮。就好比學(xué)生在操場上玩，他們處于完全自由的狀態(tài)，四處奔跑。因此，氣體具有很強(qiáng)的流動(dòng)性。
有條件的學(xué)校，可將該擬人圖示做成動(dòng)態(tài)的軟件形式加以演示，以提高學(xué)生的感性認(rèn)識。
原子結(jié)構(gòu)
教學(xué)中如何讓學(xué)生知道什么是原子？可以考慮繼續(xù)舉出前面分割糖的例子。倘若分割到分子尺度時(shí)，這樣的微小粒子仍是糖，因?yàn)樗€保持著糖的性質(zhì)。如果再分下去，得到的就不再是糖。即，分子再被分割，得到的就是原子，從而引出原子的概念，并通過圖示給出了原子結(jié)構(gòu)模型圖。物質(zhì)是由分子組成的，分子又是由原子組成的，有的分子由多種原子組成（課本圖10.1－7），也有的只由一種原子組成（圖10．1－4）。這樣處理學(xué)生還是比較容易理解的。
20世紀(jì)初，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，原子的結(jié)構(gòu)與太陽系（課本圖10.1-2）十分相似，它的中心是原子核，在原子核周圍，有一定數(shù)目的電子在繞核運(yùn)動(dòng)（課本圖10.1-8、10.1－9）。接著讓學(xué)生了解原子的尺度，原子非常小，研究表明：原子的半徑大約為m，人類用肉眼可以看見的最小灰塵，其中也包含了大約個(gè)原子！
有關(guān)夸克的知識只要提及一下即可，目的是讓學(xué)生初步了解人類對物質(zhì)世界的認(rèn)識過程。
科學(xué)世界 納米科學(xué)技術(shù)
納米技術(shù)是很前沿的技術(shù)，因此讓學(xué)生初步了解一些納米方面的知識是十分必要的。可以讓學(xué)生閱讀欄目中有關(guān)“納米科學(xué)技術(shù)”的內(nèi)容，不要求學(xué)生一定理解其中的一些術(shù)語，而是讓學(xué)生知道“納米”只是一個(gè)長度的單位，納米科學(xué)技術(shù)是人類在認(rèn)識和探索物質(zhì)世界微觀結(jié)構(gòu)的進(jìn)程中發(fā)展起來的一種技術(shù)。科學(xué)研究表明：當(dāng)物質(zhì)被細(xì)分到納米尺度，即物質(zhì)小顆粒的尺度小到l～100nm時(shí)，物質(zhì)原有的屬性一般會(huì)發(fā)生比較顯著的變化。這是由于每一顆粒內(nèi)只包含幾十或幾百個(gè)原子、分子，所以使得納米材料在許多物理、化學(xué)性質(zhì)上既不同于日常的大塊的固體，也不同于單個(gè)的原子、分子。例如，大塊金子是黃色的，10nm的金顆粒是綠色的，而1nm的金顆粒是紅色的。人們對納米材料的研究正是利用它在某一特性方面的變化來改變原材料的效能。
由此可見，人類對物質(zhì)世界的認(rèn)識經(jīng)歷由宏觀到微觀的過程，反過來人類又通過對微觀物質(zhì)世界的深入研究，進(jìn)一步影響著宏觀物質(zhì)世界研究發(fā)展的進(jìn)程。
本節(jié)教材內(nèi)容的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，符合人類對物質(zhì)世界認(rèn)識的過程。即，首先讓學(xué)生通過對摸得著、看得見的宏觀物質(zhì)世界的學(xué)習(xí)引發(fā)興趣，然后帶領(lǐng)學(xué)生逐漸走進(jìn)微觀物質(zhì)世界，了解人類探索微觀物質(zhì)世界的歷程，并認(rèn)識這種探索將不斷深入。反過來，對微觀物質(zhì)世界的研究又影響著宏觀物質(zhì)世界研究的發(fā)展進(jìn)程。人類對納米科學(xué)技術(shù)和納米材料的研究就是一例，讓學(xué)生初步了解這樣一種辯證關(guān)系的存在是有意義的。
動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理
1．結(jié)合課本中有關(guān)固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的微觀模型的內(nèi)容，針對自然界和日常生活中的各種不同狀態(tài)下物質(zhì)的特性，歸納、總結(jié)出固體、液體、氣體的不同特征。讓學(xué)生通過個(gè)性來尋找物質(zhì)共性的東西，這對培養(yǎng)學(xué)生分析問題，歸納推理等方面的能力是十分有意義的。
2．目的是考查學(xué)生對物質(zhì)尺度的認(rèn)識和了解。銀河系相當(dāng)巨大，其尺度在m左右，而用光年的長度單位表示則為十萬光年左右，這樣表示比較方便。
3．略
4.可以考查學(xué)生是否了解有關(guān)科學(xué)家已實(shí)現(xiàn)對分子或原子的操縱這一納米技術(shù)，通過計(jì)算進(jìn)一步了解納米尺度的大小。要求學(xué)生在圖上標(biāo)出小人的長、寬、高，這只是一個(gè)估測值，約長：2．5nm，寬：0．5nm，高：5nm。如果兩萬個(gè)這樣的“分子”人排列只有一根頭發(fā)粗細(xì)，那么頭發(fā)的直徑大約是2．5×m。
二、質(zhì)量
目 標(biāo)
1．知識與技能
知道質(zhì)量的初步概念及其單位。
通過實(shí)際操作，掌握天平的使用方法。
用分子和原子的概念初步理解“物質(zhì)的量”的含義。學(xué)會(huì)測量固體和液體的質(zhì)量。
2.過程與方法
通過觀察、實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識質(zhì)量是不隨物體的形狀、狀態(tài)、空間位置而變化的物理量。
3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過天平使用的技能訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度與協(xié)作精神。
說明與建議
本節(jié)內(nèi)容包括三部分的內(nèi)容，即質(zhì)量的初步概念，質(zhì)量的單位和如何用天平測量質(zhì)量。質(zhì)量的概念只作“物質(zhì)的量”的粗淺介紹，重點(diǎn)是質(zhì)量的單位和用天平來測量質(zhì)量的問題。
質(zhì)量
教學(xué)時(shí)可以舉出學(xué)生熟悉的幾種物體，指出它們都是由物質(zhì)構(gòu)成的。學(xué)生往往容易把“物質(zhì)”與“物體”混為一談，因此教學(xué)中要交待清楚。物體是指具有一定形狀，占據(jù)一定空間，有體積和質(zhì)量的實(shí)物。而在這里所講的物質(zhì)是指構(gòu)成物體的材料。如，木制的桌子和椅子由木材構(gòu)成；鋁鍋和鋁勺由鋁構(gòu)成；鐵錘和鐵釘由鐵構(gòu)成。利用學(xué)生已有的“東西有多有少”的知識基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識一張木制的大桌子比一把小木椅所含的木材多；一口鋁鍋比一把鋁勺所含的鋁多；一把鐵錘比一個(gè)鐵釘含的鐵多。有了上節(jié)講過的“物質(zhì)是由分子組成的”、“分子是由原子組成的”知識基礎(chǔ)，讓學(xué)生從“物質(zhì)的量”的概念出發(fā)，把“物體中所含物質(zhì)的多少”叫做質(zhì)量而引出，教學(xué)上會(huì)比較順暢和自然。
質(zhì)量是物理學(xué)中的一個(gè)基本概念，它是物體慣性大小的量度，質(zhì)量又與能量相聯(lián)系，這些知識將在高中物理中學(xué)習(xí)。在初中對質(zhì)量的概念講得很淺顯，只是說質(zhì)量表示了物體所含物質(zhì)的多少，必須明確一點(diǎn)，這并不是質(zhì)量的定義，教學(xué)中不必過分強(qiáng)調(diào)。
質(zhì)量的單位
課本直接給出了質(zhì)量的單位——千克。并給出相應(yīng)的克、毫克、噸及換算關(guān)系。通過“小數(shù)據(jù)”欄目列舉了一些物體質(zhì)量的大小，使學(xué)生對物體質(zhì)量的尺度有大致的了解。對物質(zhì)世界從微觀到宏觀的質(zhì)量尺度的了解，有助于學(xué)生對1千克形成較具體的觀念。
講過質(zhì)量的單位后，可以告訴學(xué)生，在生活和貿(mào)易中，人們習(xí)慣上把質(zhì)量叫做重量，但是物理學(xué)中都統(tǒng)一叫做質(zhì)量。
質(zhì)量的測量
天平是實(shí)驗(yàn)室測量質(zhì)量工具。課本中主要介紹托盤天平和學(xué)生天平。可在讓學(xué)生觀察實(shí)物的基礎(chǔ)上，通過閱讀課本，明確天平的工作原理，熟記并回答課本中提出的幾個(gè)有關(guān)問題。動(dòng)手操作，學(xué)習(xí)使用天平測量物體質(zhì)量的方法及注意事項(xiàng)。
1．與許多測量儀器（學(xué)過的電流表、電壓表）一樣，天平也有它自己所能稱量的最大質(zhì)量。即，天平的“稱量”。被測物體的質(zhì)量不能超過“稱量”的值。如果超過，就會(huì)損壞天平支點(diǎn)處的刀口。
2．不能用手觸摸砝碼是因?yàn)槭稚嫌泻鼓啵菀讓㈨来a弄濕、弄臟，從而使砝碼生銹損壞。砝碼生銹，其質(zhì)量就會(huì)發(fā)生變化。
3．潮濕的物體和化學(xué)藥品容易腐蝕天平托盤，不能直接放到天平的盤中。
想想做做
課本以“想想做做”的形式要求學(xué)生學(xué)會(huì)天平的使用方法。學(xué)生具體選取什么物體作樣品來稱量，教師不必強(qiáng)求一致，我們的目的只是讓學(xué)生在動(dòng)手操作的過程中掌握天平的使用方法。天平作為基本測量技能訓(xùn)練的測量儀器，不能僅靠閱讀和教師講解來完成，而是要一邊思考，一邊實(shí)際操作，嚴(yán)格按照儀器使用說明書上的操作要求進(jìn)行操作。課本只將天平的使用方法中主要幾項(xiàng)列出，建議教學(xué)中學(xué)生在認(rèn)真閱讀天平的使用說明書和課本后，要實(shí)際進(jìn)行操作。
1．放置天平的臺(tái)子應(yīng)該是水平的。
要求學(xué)生注意觀察自己手中的天平有沒有檢查天平底座是否水平的裝置？
2．天平使用前要使橫梁平衡。
每臺(tái)天平都有一個(gè)平衡螺母，用來調(diào)整橫梁的平衡。要求學(xué)生找到天平平衡螺母的位置，思考并動(dòng)手調(diào)試，使橫梁水平。
3．確認(rèn)砝碼盒中最小的砝碼質(zhì)量是多少？
要使天平能夠分辨出比最小砝碼更小的質(zhì)量，那就要使用游碼。讓學(xué)生知道游碼每向右移動(dòng)一格，就等于在右盤中增加一個(gè)小小砝碼。天平不同，游碼移動(dòng)一個(gè)小格相應(yīng)增加和減少砝碼的質(zhì)量數(shù)也不同。另外，學(xué)生必須明確：使用天平之前游碼所應(yīng)停放在標(biāo)尺的中心位置，使用天平時(shí)，要求把待稱的物體放到左盤，在右盤中增減砝碼，一方面是人習(xí)慣上都是用右手來加、減砝碼；另一方面砝碼有自己固定的位置可保持砝碼的清潔不被損壞。
4．在左盤放好等待稱量的物體，向右盤中嘗試著加砝碼時(shí)，應(yīng)該先從加質(zhì)量較大的砝碼開始。
5．判斷天平是否平衡，可以根據(jù)指針左右擺動(dòng)幅度是否相等來判斷，而不必等到指針完全停止擺動(dòng)。因?yàn)閿[動(dòng)幅度相同，表明天平兩側(cè)的力矩已經(jīng)平衡。這樣處理可以節(jié)省教學(xué)時(shí)間。
另外，要求學(xué)生通過切身的體驗(yàn)，將自己認(rèn)為天平操作過程中應(yīng)該注意的事項(xiàng)在課本上標(biāo)識，真正掌握天平的使用方法。
想想做做
設(shè)計(jì)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，其目的一方面是讓學(xué)生練習(xí)使用天平稱質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生使用無平的技能；另一方面是讓學(xué)生通過實(shí)際動(dòng)手操作獲得體驗(yàn)，理解物體的質(zhì)量不隨形狀、狀態(tài)而改變。實(shí)驗(yàn)1比較容易理解。實(shí)驗(yàn)2對于初中的學(xué)生來說，有的學(xué)生可能會(huì)認(rèn)為白糖溶于水后而消失，從而總體質(zhì)量就減少的錯(cuò)誤結(jié)論。這里需要說明一點(diǎn)：白糖溶于水只是變成了白糖的水溶液，而不是液態(tài)的白糖。因此最好還是補(bǔ)充測量將冰塊溶成水前后的質(zhì)量變化的實(shí)驗(yàn)。
動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理
1．本題要讓學(xué)生知道質(zhì)量是不隨空間位置而變化的物理量。在這里不要求學(xué)生弄懂“引力”、“失重狀態(tài)”之類的術(shù)語的確切含義，解決好這個(gè)問題的關(guān)鍵是引導(dǎo)學(xué)生從“物質(zhì)的量”、“物體中所含物質(zhì)的多少”入手。換句話說，照片中的宇航員能像吃地球上的食物一樣。組成物質(zhì)（食品）的分子的個(gè)數(shù)并沒有增加或減少，因此從地球帶到太空的食品的質(zhì)量沒有變化。
2.這是實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練方面的問題。測量單個(gè)小物體的質(zhì)量時(shí)，由于被測物體的質(zhì)量比較小，托盤天平和學(xué)生天平的精度不夠，難以測量出單個(gè)小物體的質(zhì)量，因此采取復(fù)數(shù)測量的方法，以提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。如，要稱量一個(gè)大頭針的質(zhì)量，一般采用復(fù)數(shù)法。即數(shù)出多個(gè)，如數(shù)100個(gè)大頭針一同放到天平上稱量，將稱量的結(jié)果除以100便得到1個(gè)大頭針的質(zhì)量。教學(xué)中還可以讓學(xué)生選取其他的被測物體，如測量一枚郵票的質(zhì)量、一個(gè)圖釘?shù)馁|(zhì)量、一個(gè)曲別針的質(zhì)量等。
3．讓學(xué)生了解測量質(zhì)量的工具不僅僅是天平，其工作原理與天平相同的臺(tái)秤就是一種。臺(tái)秤的秤盤和砝碼盤相當(dāng)于天平的兩個(gè)盤，課本圖10．2－4中標(biāo)注的“槽碼”和“游碼”相當(dāng)于天平的砝碼、游碼。判定它的橫梁是否平衡，是通過秤桿是否水平或根據(jù)秤桿以水平線為中心上下擺動(dòng)幅度是否相等來判斷，不必等到指針停止擺動(dòng)。它的平衡螺母就是在秤盤下面稱之為“調(diào)零螺絲”的東西。怎樣調(diào)整才能使橫梁平衡？將臺(tái)秤放平，游碼置于秤桿左側(cè)盡頭，秤盤和砝碼盤不放任何東西，這時(shí)調(diào)節(jié)“調(diào)零螺絲”待秤桿水平或秤桿以水平線為中心上下擺動(dòng)幅度相等。
三、密度
目 標(biāo)
1．知識與技能
理解密度的物理意義。
用密度知識解決簡單的實(shí)際問題。
2．過程與方法
通過實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，找出同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積成正比的關(guān)系。
學(xué)習(xí)以同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值不變性（物質(zhì)的本質(zhì)特征）來定義密度概念的科學(xué)思維方法。
3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀
密度反映的是物質(zhì)本身所具有的特性。通過探究活動(dòng)，使學(xué)生對物質(zhì)屬性的認(rèn)識有新的拓展。
說明與建議
想想做做
首先，讓學(xué)生用天平稱量體積相同的不同種物質(zhì)木塊、鋁塊、鐵塊（實(shí)際教學(xué)中也可選擇其他體積相同的不同種物質(zhì)）的質(zhì)量。稱量的結(jié)果會(huì)使學(xué)生認(rèn)識到，體積大小一樣，但種類不同的物質(zhì)，質(zhì)量是不同的。表明物質(zhì)在這方面性質(zhì)上的差異。學(xué)生進(jìn)一步會(huì)提出如果質(zhì)量相同的不同種物質(zhì)體積會(huì)怎樣？這時(shí)可通過演示100g水和100g酒精體積的不相等，使學(xué)生再一次認(rèn)識不同物質(zhì)性質(zhì)上的這種差異。
探究學(xué) 同種物質(zhì)的質(zhì)量和體積的關(guān)系
通過上面“想想做做”學(xué)生會(huì)提出這樣的問題：
同種物質(zhì)的質(zhì)量和體積會(huì)有什么關(guān)系？對初中學(xué)生來說，無論從生活經(jīng)驗(yàn)，還是思維能力上的發(fā)展，這樣的問題不是十分難理解的。例如，將同種物質(zhì)構(gòu)成的物體分割成兩半，其中體積被分割成了兩半，物質(zhì)的量也被分割成了兩半。因此他會(huì)有這樣的推測：同一種物質(zhì)，體積越大，質(zhì)量越大。如果體積增大到原來的兩倍，質(zhì)量是否也會(huì)增加到原來的兩倍呢。也就是說，同一種物質(zhì)的質(zhì)量與它的體積成正比嗎？
課本用鋁塊作實(shí)驗(yàn)樣品，取大小不同的若干鋁塊，分別用天平測出它們的質(zhì)量，用直尺測出邊長后計(jì)算出它們的體積，列出表格來，然后以體積V為橫坐標(biāo)，以質(zhì)量m為縱坐標(biāo)，在方格紙上描點(diǎn)，再把這些點(diǎn)連起來。建議教學(xué)中可以根據(jù)本校的實(shí)際情況來選取實(shí)驗(yàn)樣品，并非一定要選取鋁塊。也可選取一組其他物質(zhì)作樣品。
應(yīng)該說明的是：課本舉例以一種物質(zhì)——鋁為研究對象，要使學(xué)生獲得對密度這個(gè)反映物質(zhì)基本性質(zhì)物理量的認(rèn)識，最好再選取另一兩種物質(zhì)為樣品進(jìn)行測量，并將測量結(jié)果放在同一坐標(biāo)中。通過定量測量的結(jié)果可以直接比較不同物質(zhì)在這種性質(zhì)上的差異。為了節(jié)省教學(xué)時(shí)間，建議讓學(xué)生以小組為單位，每個(gè)小組中的測量樣品選取1～2塊同種物質(zhì)。而不同小組之間可以選取不同種物質(zhì)進(jìn)行測量。學(xué)生測量后要組織好全班的交流，這樣學(xué)生通過測量數(shù)據(jù)或圖像就可以判斷出實(shí)驗(yàn)結(jié)果與自己的猜想是否一致。從測量數(shù)據(jù)上看，會(huì)得到同種物質(zhì)的質(zhì)量增加，其體積也增大；質(zhì)量減少，體積也會(huì)減小的結(jié)論。將測量數(shù)據(jù)圖像化，會(huì)更直觀地得出：同一種物質(zhì)的質(zhì)量與它的體積成線性關(guān)系，即同一種物質(zhì)的質(zhì)量跟體積成正比。
將實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖像化，并根據(jù)圖像的描述找出各變量之間的關(guān)系。這種數(shù)據(jù)處理的方法在初中物理中還是第一次出現(xiàn)。在上一冊歐姆定律內(nèi)容的數(shù)據(jù)處理上，雖然是研究電流、電壓、電阻三者的關(guān)系問題，即在電阻一定的條件下，電流跟電壓成正比的關(guān)系問題，但是沒有將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖像化。本課節(jié)中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖像化的問題盡管很重要，但對學(xué)生要求不宜過高，其主要原因是初中學(xué)生的數(shù)學(xué)知識還沒有完全跟上。
想想做做
在上面的探究中，分別計(jì)算每個(gè)鋁塊質(zhì)量與體積的比值，可以得出其比值是個(gè)定值。這種比值不變性反映的正是物質(zhì)本身所具有的特性。對不同物質(zhì)來說，其質(zhì)量和體積的線性關(guān)系表現(xiàn)在過原點(diǎn)的不同直線上。換句話說，各種物質(zhì)所對應(yīng)的比值是不同的。
密度
要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到，上述的比值是十分有意義的物理量，它反映了不同物質(zhì)的不同特性，因此有必要給它起個(gè)名字，物理學(xué)中就把它定義為密度，它只跟物質(zhì)的種類有關(guān)。這種研究問題的方法和定義物理量的方法是物理學(xué)中常用的。密度是初中物理教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容之一，通過這一知識的教學(xué)，不僅使學(xué)生學(xué)到知識，而且應(yīng)該滲透一點(diǎn)研究問題的方法。
需要注意，學(xué)生在數(shù)學(xué)中雖然學(xué)過比例的知識，但是用到物理中來，理解同種物質(zhì)的質(zhì)量跟體積的比值是一個(gè)定值的含義，仍是有困難的，所以課文中對此作了解釋：質(zhì)量與體積的比值一定，表示體積增大幾倍，質(zhì)量也要增加幾倍，即質(zhì)量與體積成正比；質(zhì)量與體積的比值等于單位體積的質(zhì)量。幫助學(xué)生把數(shù)學(xué)知識用到物理中來理解比值的物理含義。考慮到用比值定義物理量比較抽象，課本在學(xué)生“想想做做”的基礎(chǔ)上進(jìn)一步說明比值的含義，仍用某種物質(zhì)單位體積的質(zhì)量來定義密度，以便學(xué)生理解。并在此基礎(chǔ)上給出計(jì)算密度的公式和單位。
密度的單位是由質(zhì)量單位千克和體積單位立方米組成，屬復(fù)合單位。這是第一次在初中物理中出現(xiàn)，在后續(xù)的一些物理量的學(xué)習(xí)中還會(huì)遇到。如速度的單位是由路程的單位米和時(shí)間的單位秒組成。因此教學(xué)中有必要特殊強(qiáng)調(diào)一下，幫助學(xué)生理解和掌握。
另外，課本中給出了一些物質(zhì)（固體、液體、氣體）的密度值，要求學(xué)生會(huì)查密度表中的密度值。這些密度值是科學(xué)家經(jīng)過嚴(yán)格準(zhǔn)確的測量得出來的，而且隨著測量技術(shù)的不斷改進(jìn)和提高而不斷提高準(zhǔn)確性。
引導(dǎo)學(xué)生閱讀表中列出的各種物質(zhì)的密度值，對于那些常見的物質(zhì)的密度，形成一些具體的認(rèn)識，例如金比銅的密度大，銅比鐵的密度大，冰比水的密度小，記住水的密度等。例題作為示范，教給學(xué)生如何運(yùn)用物理公式進(jìn)行密度計(jì)算。要求學(xué)生按一定的格式和步驟進(jìn)行計(jì)算，不能只寫公式和數(shù)字，一定要把必要的文字說明寫出來。特別是對單位的運(yùn)算要加以強(qiáng)調(diào)，提醒學(xué)生注意正確地書寫，不能遺漏。
動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理
1．將密度公式變形后，已知體積和密度來求質(zhì)量的問題。教學(xué)中可再補(bǔ)充幾道相關(guān)的問題，但不宜過多和繁瑣。
2．屬實(shí)踐類題目。要測量硬幣的密度，就必須測量其質(zhì)量和體積。
用學(xué)生天平測量多個(gè)硬幣的質(zhì)量，然后求出一個(gè)硬幣的質(zhì)量。體積的測量方法也很多，學(xué)生自己選定。根據(jù)學(xué)生測得的密度值對照密度表中的鋁的密度，看是否接近。要求寫出選用的實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)步驟。
1角、5角和1元硬幣所用的金屬是否相同，還是要根據(jù)實(shí)驗(yàn)測量得出其密度值加以判斷。
3．同第一題一樣，已知體積和密度，根據(jù)密度公式求質(zhì)量的問題。
其中汽油的密度讓學(xué)生從密度表中查出，計(jì)算的結(jié)果是：裝水2．5kg；裝汽油1．8kg。

四、測量物質(zhì)的密度
目 標(biāo)
1．知識與技能
通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步鞏固物質(zhì)密度的概念。
嘗試用密度知識解決簡單的問題。能解釋生活中一些與密度有關(guān)的物理現(xiàn)象。
學(xué)會(huì)量筒的使用方法。一是用量筒測量液體體積的方法；二是用量筒測量不規(guī)則形狀物體體積的方迭。
2．過程與方法
通過探究活動(dòng)學(xué)會(huì)測量液體和固體的密度。學(xué)會(huì)利用物理公式間接地測定一個(gè)物理量的科學(xué)方法。
3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀
培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。
說明與建議
在前面學(xué)習(xí)質(zhì)量、密度概念及用天平測量質(zhì)量的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)測量物質(zhì)的密度。學(xué)習(xí)利用物理公式間接地測定某個(gè)物理量的方法。規(guī)則形狀固體物質(zhì)的體積可以用刻度尺等測量工具來測量，液態(tài)物質(zhì)的體積應(yīng)該使用量筒來測量，不規(guī)則形狀固體物質(zhì)的體積也可以使用量筒來測量。
想想做做
怎樣使用量筒？
可在讓學(xué)生觀察實(shí)物的基礎(chǔ)上，通過閱讀課本，回答課本中提出的幾個(gè)有關(guān)問題，并動(dòng)手操作，學(xué)習(xí)使用量筒測量液體和不規(guī)則固體體積的方法及注意事項(xiàng)。一方面培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力；另一方面，通過這種技能的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生注意觀察事物和動(dòng)腦思考問題的能力，以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。
1．量筒上的單位刻度多是以毫升（mL），也有一些是用立方厘米(cm3)來標(biāo)度的。
2．與許多測量儀器（學(xué)過的電流表、電壓表、天平等）一樣，量筒也有它的最大測量值。實(shí)驗(yàn)室中常用的有：50mL、100mL、500mL、1000mL等。
3．量筒的分度值也各不相同，根據(jù)你測量精度的要求和被測物的尺度等因素來選擇量筒的大小和分度值。
4．視線與液面水平，與刻度線垂直。
5．怎樣用量筒測量不規(guī)則形狀物體的體積？
不規(guī)則固體物質(zhì)體積的測量，需用量筒或量杯。這里利用等量占據(jù)空間替代的方法。要求學(xué)生較好地掌握，有助于后面浮力部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)。
另外，對于有余力的學(xué)生可在此基礎(chǔ)上提出這樣的問題：
1．如果要測量的不規(guī)則物體的體積過大或無法浸入現(xiàn)有量筒之內(nèi)，
你有什么辦法測量出它的體積？
可采用“溢杯法”。即，將物體浸入盛滿水的容器內(nèi)，同時(shí)將溢出的水接到量筒中，讀取的數(shù)值便是該物體的體積。如果現(xiàn)有量筒一次仍不能盛取溢出的水量，可慢慢將物體浸入，并多次盛接和讀取數(shù)據(jù)，最后相加得到物體的體積。
2.如何用量筒測量密度小于水的不規(guī)則物體（石蠟）的體積？
可采用“懸垂法”。先讀取懸掛重物浸沒于量筒中液體時(shí)對應(yīng)的體積，然后將石蠟和重物系在一起浸入量筒中讀取此時(shí)的體積。兩者的差值便是石蠟的體積。
該問題一方面是對量筒使用方法的拓展；另一方面是對學(xué)生處理實(shí)際問題能力的培養(yǎng)。
探究
怎樣測量物質(zhì)的密度？
課本選擇鹽水和形狀不規(guī)則的塑料塊為研究對象，具體教學(xué)中也可選擇其他種類的液體和固體為研究對象測量其密度。
要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，用于記錄測量鹽水和塑料塊（或其他樣品）密度時(shí)所用的數(shù)據(jù)及所得的結(jié)果。注意不要強(qiáng)求一致，關(guān)鍵是要讓學(xué)生明白需要記錄哪些數(shù)據(jù)。讓學(xué)生把所測得的有關(guān)數(shù)據(jù)填入其表格中，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過物理公式計(jì)算，間接得出被測物質(zhì)的密度值。
從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器的選取和使用、實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)的采集、并根據(jù)數(shù)據(jù)得出結(jié)果，這對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)是十分重要的。課本上沒有現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)步驟，而是要求學(xué)生有目的、有計(jì)劃地進(jìn)行設(shè)計(jì)并實(shí)際操作，正確地記錄數(shù)據(jù)得出結(jié)果。由于有上一節(jié)探究同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積的關(guān)系這一實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，因此本節(jié)的探究活動(dòng)學(xué)生是有能力自主完成的。
動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理
這兩個(gè)問題屬綜合性的問題。有關(guān)物質(zhì)的聲特性、光特性、熱特性、電特性等初步知識已在八年級中學(xué)習(xí)，處理該問題需綜合考慮金屬物質(zhì)的各種屬性，如，熔點(diǎn)、密度、物質(zhì)的導(dǎo)熱性能和導(dǎo)電性能等物理特性以及產(chǎn)量和市場價(jià)格。教學(xué)中建議以小組討論形式，學(xué)生可以各抒己見，教師不要定些條條框框，這樣會(huì)限制學(xué)生的思維空間，要求學(xué)生闡明自己的觀點(diǎn)，同時(shí)要清楚說明其理由。這對培養(yǎng)學(xué)生思維能力、判斷能力、分析問題和解決問題的能力、語言表達(dá)能力等是十分有意義的。
參考資料
密 度
分布均勻的物質(zhì)，它的密度定義為由該物質(zhì)組成的物體的質(zhì)量與體積之比，或單位體積內(nèi)所含該物質(zhì)的質(zhì)量。用m和V分別表示物體的質(zhì)量和體積，用p=m/V表示組成該物體的物質(zhì)的密度，則有。密度的單位是千克每立方米，符號是kg/m3
分布不均勻的物質(zhì)，可用質(zhì)量與體積之比表示物體的平均密度：
p平均=m/V
物質(zhì)的密度隨外界的壓強(qiáng)和溫度的變化而變化，一般說來，壓強(qiáng)增大物質(zhì)密度也增大，溫度升高物質(zhì)密度減小。水是一個(gè)例外，它在4℃密度最大。在給定條件下某一物質(zhì)的密度p1與另一參考物質(zhì)的密度p2的比d=p1/p2，叫做該物質(zhì)的相對密度。相對密度是一個(gè)無量鋼的量。
密度的倒數(shù)稱為比體積。
物質(zhì)分布不均勻的物體，物體中各點(diǎn)的密度不同。某一點(diǎn)的密度p定義為含有該點(diǎn)的體積元的質(zhì)量△m與△V之比，當(dāng)△V收縮到一點(diǎn)時(shí)的極限值：
整個(gè)物體的質(zhì)量可表示為
如果質(zhì)量分布在曲面或曲線上，則可類似地給出相應(yīng)的面密度和線密度的定義，及其與整體質(zhì)量的關(guān)系：
式中的△S表示曲面上面元的面積，△l表示曲線上線元的長度。
質(zhì) 量
物理學(xué)的七個(gè)基本量之一。最初，牛頓把質(zhì)量定義為物質(zhì)的量，同物質(zhì)的密度和體積成正比。直到19世紀(jì)下半葉，以馬赫為代表的一批物理學(xué)家對牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)進(jìn)行了認(rèn)真的考查，對牛頓的質(zhì)量定義提出了非議，在實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上建立了慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量的概念。
在牛頓運(yùn)動(dòng)定律中，質(zhì)量是物體慣性大小的量度，叫做慣性質(zhì)量。在萬有引力定律中，質(zhì)量反映物體受到的和產(chǎn)生的引力的大小，與慣性無關(guān)，叫做引力質(zhì)量。慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量反映的是物體的兩種不同屬性，它們之間有什么關(guān)系呢？牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中，對運(yùn)動(dòng)定律和萬有引力定律都用同一個(gè)“質(zhì)量”的概念，隱含著慣性質(zhì)量等于引力質(zhì)量，牛頓的這種作法是否正確呢？
牛頓雖然沒有提出慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量的概念，但他是意識到這個(gè)問題的，并用單擺實(shí)驗(yàn)來求兩者的關(guān)系。如圖10-1所示，設(shè)單擺擺長為l，擺球的慣性質(zhì)量為mi，引力質(zhì)量為mG。，在擺角α很小時(shí)，單擺的運(yùn)動(dòng)方程為：
miα=－mGg。
由此求出擺球作簡諧振動(dòng)的周期為：
T=2π
采用不同材料做成不同質(zhì)量的擺球，但保證擺長相同，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是周期全都相同。這就證明，對所有擺球，mi與mG的比值是一個(gè)普適常量。
上述實(shí)驗(yàn)的精度不高，只能準(zhǔn)確到10－3。1890年匈牙利物理學(xué)家厄缶（R．EdtV6S，1848～1919）提出一個(gè)精確的實(shí)驗(yàn)，以10-9的精度證明了上述結(jié)果。1964年，美國的R．H狄克改進(jìn)了厄缶實(shí)驗(yàn)，圖10-2是狄克實(shí)驗(yàn)的示意圖：在靈敏扭秤的橫梁兩端各放一個(gè)引力質(zhì)量相同材料不同的球A和B，橫梁只能繞豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)。A和B既受地球吸引，也受太陽吸引。地球的引力在豎直方向上，不能使扭秤轉(zhuǎn)動(dòng)。如果引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量之比不是常量，太陽的引力將使扭秤轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)初始時(shí)橫梁與陽光垂直，則有
和
因此，
：式中的G是萬有引力常量，是太陽的引力質(zhì)量，r是太陽與地球的距離。設(shè)a為地球相對于太陽的加速度a0，則對地球上的觀察者來說，A、B兩球相對于他的加速度將是
如果mG與mi的比值是個(gè)普適常量，則a’A=a’B。，地球上的觀察者將看不到橫梁的任何擺動(dòng)。如果mG與mi的比值隨材料而改變，則觀察者將因地球的自轉(zhuǎn)而看到橫梁以24小時(shí)為周期的擺動(dòng)。狄克以10-11的實(shí)驗(yàn)精度證明了mG與mi的比值是個(gè)普適常量。后來，到70年代初，布拉金斯基等人又把實(shí)驗(yàn)的精度提高到0．9×10-12。
既然mG與mi的比值是個(gè)普適常量，只要選取適當(dāng)單位，就可以使二者相等，即mG=mi。這樣，我們就可以不再區(qū)分它們，而認(rèn)為質(zhì)量既表示引力質(zhì)量又表示慣性質(zhì)量。
愛因斯坦深刻地看出了這個(gè)簡單結(jié)論的重要意義，在引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量相等的基礎(chǔ)上提出了“等效原理”，這一原理成為愛因斯坦建立廣義相對論的基本原理之一。
近代物理學(xué)發(fā)展進(jìn)程簡介
《20世紀(jì)物理學(xué)革命》是上海科技教育出版社出版的《諾貝爾獎(jiǎng)百年鑒》叢書中的一本。該書給我們描述了物理學(xué)的革命歷程。其中，20世紀(jì)是物理學(xué)發(fā)展史上最富有成就的世紀(jì)，物理學(xué)在經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)上飛速發(fā)展，取得了許多輝煌的成果，對人類社會(huì)產(chǎn)生了深刻的影響。
在20世紀(jì)之前，物理學(xué)家對于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識還只是觀念性的。20世紀(jì)前夕的1897年，人類才發(fā)現(xiàn)了第一種基本粒子——電子。在那以后，物理學(xué)家才真正開始了探索微觀物質(zhì)世界的進(jìn)程。1900年，普朗克提出量子假說，量子論就此誕生。其后，愛因斯坦用光量子理論解釋了光電效應(yīng)。1913年，玻爾提出了原子光譜理論，建立了現(xiàn)代意義上的原子模型。在20世紀(jì)20年代，矩陣力學(xué)、薛定諤方程、泡利不相容原理、海森伯不確定原理和狄拉克電子方程相繼提出，為量子力學(xué)奠定了基礎(chǔ)。這是20世紀(jì)物理學(xué)史上一場名副其實(shí)的革命。
與量子革命幾乎同時(shí)，愛因斯坦發(fā)動(dòng)了20世紀(jì)物理學(xué)的另一場革命。1905年，他提出了狹義相對論，把自牛頓以來一直根深蒂固的絕對時(shí)空觀從物理學(xué)中驅(qū)逐出去了。1915年，他又提出了廣義相對論，從而建立起引力的科學(xué)理論。相對論和量子理論一起，成為20世紀(jì)物理學(xué)的兩大基石。40年代，量子電動(dòng)力學(xué)誕生，它利用相對論和量子理論對電磁力進(jìn)行了極為深入的闡述。50年代，發(fā)現(xiàn)了弱相互作用的宇稱不守恒現(xiàn)象。60年代，夸克模型成功建立。60年代末到70年代初，電弱統(tǒng)一理論和量子色動(dòng)力學(xué)相繼提出，標(biāo)準(zhǔn)模型正式形成。標(biāo)準(zhǔn)模型是人類認(rèn)識微觀世界的進(jìn)程中一個(gè)重要的分水嶺，堪稱20世紀(jì)物理學(xué)的又一場革命。
然而，標(biāo)準(zhǔn)模型并不意味著人類探索自然的腳步就此停止。一方面，將引力與電磁力、弱力和強(qiáng)力統(tǒng)一到一個(gè)完整的大統(tǒng)一理論一直是物理學(xué)家無法割舍的夢想；另一方面，實(shí)驗(yàn)和觀測所提供的數(shù)據(jù)也提出了許多新的問題。20世紀(jì)80年代以來，弦論的蓬勃發(fā)展，也許同樣將是一場給物理學(xué)帶來巨大影響的革命。
《中國教育報(bào)》2001年10月18日第7版（張白）
第十一章　運(yùn)動(dòng)和力
全章概述和課時(shí)要求
1．能用實(shí)例解釋機(jī)械運(yùn)動(dòng)及其相對性。
2．能通過日常經(jīng)驗(yàn)或自然現(xiàn)象粗略估測時(shí)間。會(huì)使用適當(dāng)?shù)墓ぞ邷y量時(shí)間。能通過日常經(jīng)驗(yàn)或物品粗略估測長度。會(huì)選用適當(dāng)?shù)墓ぞ邷y量長度。
3．能用速度描述物體的運(yùn)動(dòng)。能用速度公式進(jìn)行簡單計(jì)算。
4.能用示意圖描述力。知道二力平衡條件。
5.通過實(shí)驗(yàn)探究，理解物體的慣性。能表述牛頓第一定律。
全章概述
機(jī)械運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象最普遍、最簡單，學(xué)生也最熟悉。例如，學(xué)生在小學(xué)已經(jīng)進(jìn)行過速度計(jì)算的訓(xùn)練；又如，相對運(yùn)動(dòng)、慣性等也是生活中常見的現(xiàn)象。學(xué)習(xí)本章內(nèi)容，可以充分利用學(xué)生已有的知識和生活經(jīng)驗(yàn)來逐步展開。
時(shí)間和長度的測量是物理學(xué)和技術(shù)中最基本的測量，學(xué)生應(yīng)該掌握常用測量工具的用法，并會(huì)選用適當(dāng)?shù)臏y量工具。生活中還常常利用估測的方法測量長度和時(shí)間，應(yīng)通過活動(dòng)使學(xué)生有所了解。
對于速度的計(jì)算，要求學(xué)生會(huì)利用路程、時(shí)間求出，或利用速度公式中的兩個(gè)物理量求出第三個(gè)物理量，教學(xué)中不宜做過深的引導(dǎo)，如追及問題等。
課時(shí)建議
本章共分五節(jié)，建議6課時(shí)。
第一節(jié) 運(yùn)動(dòng)的描述 1課時(shí)
第二節(jié) 運(yùn)動(dòng)的快慢 1課時(shí)
第三節(jié) 時(shí)間和長度的測量 1課時(shí)
第四節(jié) 力的作用效果 1課時(shí)
第五節(jié) 物體的慣性 1課時(shí)
復(fù)習(xí)和總結(jié) 1課時(shí)
一、運(yùn)動(dòng)的描述
目 標(biāo)
1．知識與技能
知道參照物的概念
知道物體的運(yùn)動(dòng)和靜止是相對的
2.過程與方法
體驗(yàn)物體運(yùn)動(dòng)和靜止的相對性
3．情感態(tài)度與價(jià)值觀
認(rèn)識運(yùn)動(dòng)是宇宙中的普遍現(xiàn)象，運(yùn)動(dòng)和靜止是相對的，建立辯證唯物主義世界觀。
說明與建議
想想議議
課本圖11．l－l出示了一組有趣的圖片，分別表示了幾種不同的運(yùn)動(dòng)。在課文中也列舉了許多物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的例子。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合身邊實(shí)例，認(rèn)識運(yùn)動(dòng)是宇宙中的普遍現(xiàn)象。教師還可引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合思考以下問題，由淺入深地提高對機(jī)械運(yùn)動(dòng)概念的認(rèn)識：足球場上正在進(jìn)行比賽，場上哪些物體是運(yùn)動(dòng)的，哪些物體是靜止的？（運(yùn)動(dòng)員、足球是運(yùn)動(dòng)的，球門是靜止的。）運(yùn)動(dòng)的物體有什么特點(diǎn)？（它們相對于地面的位置在改變。）靜止的物體是絕對不動(dòng)的嗎？（不是。球門相對于地面的位置雖然沒有改變，但隨地球的運(yùn)動(dòng)，它相對于太陽的位置在改變，因此也在運(yùn)動(dòng)著。）通過回答這些問題，學(xué)生可以認(rèn)識到機(jī)械運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)就是“物體位置的變化”，然后過渡到對“參照物”的講解。
課本圖11．1-2是地殼板塊移動(dòng)影響地貌的示意圖。
20世紀(jì)初期德國科學(xué)家魏格納提出了“大陸漂移學(xué)說”，后來發(fā)展為“板塊構(gòu)造學(xué)說”，并得到了古生物學(xué)、古地磁學(xué)等方面證據(jù)的支持。可與地理知識整合，擴(kuò)大學(xué)生的視野。研究表明，日本茨城縣鹿島町與中國上海市的距離，由于板塊運(yùn)動(dòng)每年縮短2.9cm；而科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)歐亞大陸板塊在與鄰近板塊互相碰撞、擠壓作用下，每年平均上升約0．2cm～0.5cm。
參照物
通過閱讀課文，或放映教學(xué)VCD，使學(xué)生回憶類似的場景，而后提問：“為什么乘客會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)覺？”經(jīng)學(xué)生討論，初步明確乘客判斷動(dòng)、靜所選的標(biāo)準(zhǔn)不同以后，會(huì)產(chǎn)生不同的判斷。為了加深這一認(rèn)識，可讓學(xué)生做下面的實(shí)驗(yàn)：把課本平放在桌上，課本上放一把尺子，推動(dòng)課本使它沿桌面緩緩移動(dòng)，讓學(xué)生思考回答：
a．選取課桌作標(biāo)準(zhǔn)，尺子和課本是運(yùn)動(dòng)的還是靜止的？
b．選取課本作標(biāo)準(zhǔn)，尺子、課桌是運(yùn)動(dòng)的還是靜止的？
c．選取尺子作標(biāo)準(zhǔn)，課桌和課本是運(yùn)動(dòng)的還是靜止的？
通過以上討論，使學(xué)生認(rèn)識相對于不同的標(biāo)準(zhǔn)，物體的運(yùn)動(dòng)和靜止情況不同，因而描述物體的運(yùn)動(dòng)情況需要選定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是參照物。
最后給出參照物的概念及運(yùn)動(dòng)和靜止的相對性，強(qiáng)調(diào)一下：我們通常說的靜止或不動(dòng)，是相對于地面說的是相對靜止。兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)快慢相同，它們彼此就是相對靜止。
課本圖11．1－4給出了幾種不常見的情景，以擴(kuò)展學(xué)生的視野。
動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理
1．略。
2．地球同步通信衛(wèi)星也叫同步軌道通信衛(wèi)星，它繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間與地球自轉(zhuǎn)周期相同，約為24小時(shí)。這種衛(wèi)星發(fā)射到赤道上空與地球自轉(zhuǎn)同向運(yùn)行，因此，從地面上任一觀察點(diǎn)看去，衛(wèi)星是靜止不動(dòng)的。目前絕大多數(shù)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)采用靜止通信衛(wèi)星。
3．如果以電視機(jī)為參照物，運(yùn)動(dòng)員確實(shí)可以近似看做是不動(dòng)的。但實(shí)際上我們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，會(huì)很自然地選取相對地球不動(dòng)的物體作參照物，例如觀眾、跑道等作為參照物，因此會(huì)感覺運(yùn)動(dòng)員是運(yùn)動(dòng)的。
二、運(yùn)動(dòng)的快慢
目 標(biāo)
1．知識與技能
能用速度描述物體的運(yùn)動(dòng)。
能用速度公式進(jìn)行簡單的計(jì)算。
知道勻速直線運(yùn)動(dòng)的概念。
2.情感、態(tài)度與價(jià)值觀
感受科學(xué)與藝術(shù)結(jié)合所帶來的美感。
說明與建議
想想議議
教師可以首先說明，研究物體運(yùn)動(dòng)的快慢是個(gè)重要問題。賽跑時(shí)，誰得冠軍，看快慢。汽車、火車、飛機(jī)運(yùn)動(dòng)的快慢也是人們所關(guān)心的。然后組織學(xué)生討論“想想議議”中的問題，圍繞如何比較運(yùn)動(dòng)的快慢進(jìn)行思考。
在學(xué)生討論過程中，教師可以提出以下問題來引導(dǎo)學(xué)生的思路。
問：蝸牛在地面上沿直線爬行，自行車在筆直的公路上行駛，飛機(jī)在空中沿直線飛行，它們做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的情況有何區(qū)別？
答：運(yùn)動(dòng)的快慢不一樣。
問：步行人和騎車人同時(shí)由同地出發(fā)，假如手中沒有鐘表，怎樣比較他們運(yùn)動(dòng)的快慢？
答：只須觀察他們哪個(gè)在前。
教師歸納：在相等的時(shí)間內(nèi)，走的路程遠(yuǎn)的人運(yùn)動(dòng)得快。
問：同是百米運(yùn)動(dòng)員，如何比較他們運(yùn)動(dòng)的快慢？
答：測量出100m的距離，讓運(yùn)動(dòng)員們同時(shí)起跑，比較哪個(gè)運(yùn)動(dòng)員先到達(dá)終點(diǎn)。
教師歸納：通過相等的路程，用的時(shí)間短的人運(yùn)動(dòng)得快。
問：一位同學(xué)百米跑用了12S，而一萬米跑世界冠軍的成績大約是28min，怎樣比較他們運(yùn)動(dòng)的快慢？
教師可啟發(fā)學(xué)生回答：在運(yùn)動(dòng)的時(shí)間、通過的路程都不相等的情況下，1s內(nèi)跑的路程多的人運(yùn)動(dòng)得快。
通過以上討論引入速度的計(jì)算公式。在此過程中，還要注意結(jié)合學(xué)生在小學(xué)數(shù)學(xué)中已學(xué)到的知識。
速度
關(guān)于速度的單位，教學(xué)中要說明它是依據(jù)公式得到的。速度等于路程除以時(shí)間，所以速度的單位是路程的單位除以時(shí)間的單位。如果路程的單位用米，時(shí)間的單位用秒，速度的單位就是“米／秒”。如果路程的單位用千米，時(shí)間的單位用小時(shí)，速度的單位就是“千米／時(shí)”。“時(shí)”是小時(shí)的簡稱，在計(jì)算和用中文符號書寫單位時(shí)，要用簡稱。千米、米、分米、厘米、毫米和秒、分、小時(shí)、天（日）、年都是我國規(guī)定的法定單位，由它們組合成的速度單位，如千米／時(shí)、毫米／天、厘米／年等，也是法定單位。但教學(xué)中只介紹物理學(xué)中常用的“米／秒”和日常生活中常用的“千米／時(shí)”就夠了。
教學(xué)中要注意糾正有些學(xué)生說“速度是每秒XX米”或“速度是每小時(shí)XX千米”的習(xí)慣。
想想議議
“頻閃攝影”技術(shù)在科學(xué)研究有一定的作用，例如幫助運(yùn)動(dòng)員改進(jìn)動(dòng)作（課本圖11．2－4丙）。課本圖11．2－2是網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)的頻閃照片，在圖甲中，網(wǎng)球在相同的時(shí)間間隔內(nèi)運(yùn)動(dòng)的距離相同，因此運(yùn)動(dòng)的速度是不變的；在圖乙中，網(wǎng)球在相同的時(shí)間間隔內(nèi)運(yùn)動(dòng)的距離越來越大，也就是說，它的運(yùn)動(dòng)速度越來越快。由此引入下面的內(nèi)容：我們把類似于圖11．2－2甲的運(yùn)動(dòng)叫做勻速直線運(yùn)動(dòng)。
科學(xué)世界
當(dāng)今的科技攝影集科學(xué)與技術(shù)于一身，二者的結(jié)合創(chuàng)造了奇跡般的作品。教師可結(jié)合參考資料中的“高速攝影與頻閃攝影”，也可以自己搜集整理一些文字及圖片資料，供學(xué)生閱讀，使學(xué)生在探究科學(xué)世界的奧秘的同時(shí)欣賞到科學(xué)中蘊(yùn)涵的美。
1．要做對這道題，學(xué)生首先要能看懂列車時(shí)刻表，會(huì)計(jì)算列車在兩個(gè)車站之間運(yùn)行的距離和所用的時(shí)間，然后再利用公式。這道題的目的是聯(lián)系實(shí)際、貼近生活，在情感、態(tài)度和價(jià)值觀方面向?qū)W生滲透：科學(xué)就在身邊。
2.這里介紹了一種實(shí)用的估測速度的方法，可讓學(xué)生盡量做一做。
3．盡量實(shí)際做一做，通過觀察，為思考提供豐富具體的實(shí)際材料；激勵(lì)學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)，敢于發(fā)表自己的見解。
4.如果以航空母艦為參照物，魚雷相對于航母的速度為140km／h。由公式變形，得，則魚雷擊中航母所需時(shí)間為
三、時(shí)間和長度的測量
目 標(biāo)
1．知識與技能
會(huì)使用適當(dāng)?shù)墓ぞ邷y量時(shí)間和長度。
知道測量有誤差，誤差和錯(cuò)誤有區(qū)別。
2．過程與方法
體驗(yàn)通過日常經(jīng)驗(yàn)或自然現(xiàn)象粗略估計(jì)時(shí)間和長度的方法。
3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀
認(rèn)識計(jì)量時(shí)間和長度的工具及其發(fā)展變化的過程，培養(yǎng)對科學(xué)技術(shù)的熱愛。
說明與建議
想想議議
課本圖11．3－1介紹了幾種測量時(shí)間的工具，教學(xué)中可引導(dǎo)學(xué)生說一說各種工具測量時(shí)間的方法，鼓勵(lì)學(xué)生用科學(xué)的眼光認(rèn)識周圍的事物。
時(shí)間的測量
關(guān)于測量的知識操作性較強(qiáng)，建議教學(xué)中多做隨堂活動(dòng)。
活動(dòng)建議：
（1）學(xué)習(xí)停表的使用方法。
（2）測量自己一分鐘內(nèi)脈搏跳動(dòng)的次數(shù)，然后用脈搏近似估算一段時(shí)間。
（3）測量一個(gè)擺擺動(dòng)一個(gè)來回所用的時(shí)間。怎樣能測得更準(zhǔn)確？
（4）自制口晷。
科學(xué)世界計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)
用于擴(kuò)展視野，讓學(xué)生了解“秒”的準(zhǔn)確定義。
長度的測量
長度的單位課本上介紹得比較多，讓學(xué)生了解這些單位與主單位的數(shù)量級關(guān)系。
測量長度的工具中，直尺、卷尺在生活中很常見，要讓學(xué)生了解它們的使用方法。對于卡尺和螺旋測微器，僅讓學(xué)生了解它們也是測量長度的工具即可，不必要求了解使用方法。
活動(dòng)建議：
（l）測量課本的長度、寬度和厚度。
（2）伸開手掌，從大拇指到中指指尖的距離，稱為“一柞”。測一測自己的一柞有多少，并用它來估計(jì)一段長度，比如自己的身高。
（3）怎樣能較正確地測量硬幣的直徑、一頁紙的厚度、細(xì)銅絲的直徑？
關(guān)于刻度尺的正確使用方法，安排在“動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理”中學(xué)生總結(jié)歸納。
動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理
l～3題可安排在課堂中進(jìn)行。
1．探究的目的并不一定都要獲取物理規(guī)律，儀表的使用方法也可以通過探究來掌握。
2．測出小鐵塊擺動(dòng)若干次所用的時(shí)間，然后除以擺動(dòng)次數(shù)，這樣測量的結(jié)果更準(zhǔn)確。對于后一個(gè)問題，可讓學(xué)生通過不斷嘗試，認(rèn)識到小鐵塊的擺動(dòng)周期只與繩的長度有關(guān)。
3．略。
4．由于白天人們多處于站立姿勢，自身的重量使得骨骼間縫隙變小，因此臨睡前的身高要低于起床后的身高。
5．使用刻度尺常出現(xiàn)的錯(cuò)誤有：刻度尺沒有貼近被測物體；刻度尺沒有放正；讀數(shù)時(shí)視線與尺面不垂直等。
四、力的作用效果
目 標(biāo)
1．知識與技能
知道力的概念和力的單位。
知道力的三要素，能用示意圖表示力。
2．過程與方法
通過活動(dòng)和生活經(jīng)驗(yàn)感受力的作用效果。
了解物體間力的作用是相互的，并能解釋有關(guān)現(xiàn)象。
說明與建議
力的作用效果
力改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及改變物體形狀的現(xiàn)象很普遍，學(xué)生接受起來并不困難。教材通過探究活動(dòng)入手，以學(xué)生熟悉的體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目為基礎(chǔ)，通過學(xué)生討論得出結(jié)論。
想想做做
在做活動(dòng)1和活動(dòng)2時(shí)，老師要引導(dǎo)學(xué)生思考：根據(jù)前面所學(xué)的知識，運(yùn)動(dòng)是宇宙中的普遍現(xiàn)象，物體的運(yùn)動(dòng)和靜止是相對的，靜止是一種特殊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。因此，無論物體是從靜止到運(yùn)動(dòng)，還是運(yùn)動(dòng)速度或者方向發(fā)生變化，都可以認(rèn)為是物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變化。由此得出結(jié)論：力可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
關(guān)于力的單位，教師可直接說明國際上力的通用單位是牛頓，簡稱牛，讓學(xué)生記住。并通過舉例使學(xué)生對1N的大小形成具體的概念。除課本中的例子外，還可以補(bǔ)充一些常見的例子，例如：托起兩個(gè)雞蛋所用的力大約為1N；成年男子右手的握力大約是700N；一個(gè)質(zhì)量是40kg的同學(xué)對地面的壓力大約是400N等等。
力的大小、方向、作用點(diǎn)
力的三要素是從影響力的作用效果的因素引出的。關(guān)于力的作用點(diǎn)不同會(huì)影響力的作用效果，除了“想想做做”中的例子外，還可以通過類似下面的例子來說明：用扳手?jǐn)Q螺母的時(shí)候，手握在把的末端比握在把的中間更省力。
在物理學(xué)習(xí)中，我們常常把有關(guān)的現(xiàn)象和過程用圖來表現(xiàn)。例如光學(xué)中的光路圖，電學(xué)中的電路圖等。通過這些圖可以簡單直觀地表現(xiàn)有關(guān)的內(nèi)容，因此要讓學(xué)生重視圖的作用，在教學(xué)中要注意培養(yǎng)學(xué)生的識圖和畫圖技能。要明確畫力的示意圖的要領(lǐng)：確定受力物體、力的作用點(diǎn)和力的方向，從力的作用點(diǎn)沿力的方向畫力的作用線，用箭頭表示力的方向。力的作用點(diǎn)可用線段的起點(diǎn)，也可用終點(diǎn)來表示。表示力的方向的箭頭，必須畫在線段的末端。
探究力的作用是相互的
第一個(gè)活動(dòng)可安排在課堂上進(jìn)行。對于第二個(gè)活動(dòng)，還可舉出類似的情形，如冰場上一個(gè)靜止的人推另一個(gè)人時(shí)，兩個(gè)人會(huì)向相反的方向運(yùn)動(dòng)。這也說明一個(gè)物體們另一個(gè)物體施加作用力時(shí)，也受到另一個(gè)物體的作用力，即力的作用是相互的。
動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理
1．力的大小和方向影響力的作用效果，這樣的例子很多，不再列舉。關(guān)于“力的作用效果與力的作用點(diǎn)有關(guān)系”的例子，如：用扳手?jǐn)Q螺絲時(shí)，作用點(diǎn)越靠近扳手的末端就越省力等。
2．略。
3．略。
4．如果把磁鐵放在桌面上，由于摩擦力的原因，很難觀察到鐵釘吸引磁鐵的效果。應(yīng)盡量減少摩擦力的影響，例如可以將磁鐵懸掛起來，然后用鐵釘靠近磁鐵。
5．略。
五、物體的慣性
目 標(biāo)
1．知識與技能 知道牛頓第一定律的內(nèi)容。
知道慣性的概念。
知道二力平衡。
2．過程與方法
通過活動(dòng)體驗(yàn)任何物體都具有慣性。
探究摩擦力對物體運(yùn)動(dòng)的影響。
3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過活動(dòng)和閱讀感受科學(xué)就在身邊。
說明與建議
運(yùn)動(dòng)的物體最終會(huì)靜止下來，這是生活中常見的現(xiàn)象。對同一種現(xiàn)象，亞里士多德和咖利略給出了截然不同的解釋。到底哪個(gè)說法正確，僅僅靠思辨不能回答，必須通過實(shí)驗(yàn)。在這里可以向?qū)W生滲透實(shí)驗(yàn)的重要性。
探究摩擦力對物體運(yùn)動(dòng)的影響
做課本圖11．5－3的探究活動(dòng)，使學(xué)生認(rèn)識物體受到的阻力越小，速度改變越慢。每次實(shí)驗(yàn)前向?qū)W生交代清楚實(shí)驗(yàn)的條件和做法：三種粗糙程度不同的表面；每次實(shí)驗(yàn)用的是同一個(gè)小車，讓它從斜面的同一高度上滑下，以保持小車在三種表面上開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度相同。使學(xué)生知道實(shí)驗(yàn)中的哪些條件保持不變，變化的是什么條件。滲透研究方法。同時(shí)提醒學(xué)生注意觀察三種情況下小車運(yùn)動(dòng)變化的情況和變化的條件，分析引起變化的原因。使學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑒?dòng)腦筋思考問題。根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察的結(jié)果，小車受到的阻力越小，它運(yùn)動(dòng)得越遠(yuǎn)，引導(dǎo)學(xué)生推理：如果小車不受任何阻力，它的速度將保持不變，永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。
介紹伽利略的推理方法和得出的結(jié)論。突出他的理想化實(shí)驗(yàn)和推理方法，理想化實(shí)驗(yàn)雖然不能實(shí)現(xiàn)，但都是有可靠的事實(shí)基礎(chǔ)的，因而推理是合理的。可以介紹笛卡兒對伽利略推理結(jié)論的補(bǔ)充；物體如果不受力，運(yùn)動(dòng)方向也不會(huì)改變。
牛頓第一定律
學(xué)生對牛頓第一定律的文字表述比較陌生，常不能很好地理解定律的含義，主要是對“將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”這句話的含義不清楚。教師應(yīng)加以解釋，使學(xué)生明白：物體不受力時(shí)，原來靜止的物體將永遠(yuǎn)保持靜止?fàn)顟B(tài)；原來運(yùn)動(dòng)的物體將永遠(yuǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度的大小和方向都不改變。
講完牛頓第一定律后，可簡要說明定律的重要性，它是研究物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的三大定律之一，有重要的實(shí)際應(yīng)用；它說明了物體的運(yùn)動(dòng)不需要靠力來維持，糾正了人們認(rèn)為力是維持運(yùn)動(dòng)的原因的錯(cuò)誤認(rèn)識，使人的認(rèn)識由直觀的感覺上升到科學(xué)的理性。
講述伽利略的推理時(shí)，要強(qiáng)調(diào)他是在分析大量事實(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行合乎邏輯的科學(xué)推理的，不是憑空想象。即使這樣，由推理得出的結(jié)論也必須經(jīng)過實(shí)踐的檢查。注意對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法的教育。
想想做做
讓學(xué)生自己動(dòng)手做做這兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)，可以為下面具體講解慣性作好鋪墊。前者表現(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體的慣性，后者表現(xiàn)靜止物體的慣性。此外還可以補(bǔ)充其他有趣的慣性實(shí)驗(yàn)。
科學(xué)世界汽車安全帶
安全帶是汽車和飛機(jī)等快速交通工具上用來防止和減小意外傷害的設(shè)施。學(xué)生通過閱讀可了解其工作原理。應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生閱讀其他課外資料，了解汽車上還有哪些保護(hù)措施與慣性有關(guān)，以拓寬視野。
慣性
生活中的慣性現(xiàn)象很多。課本中詳細(xì)分析了汽車中的慣性現(xiàn)象。在講明白這個(gè)例子的基礎(chǔ)上，還可以聯(lián)系其他的例子，說明慣性的利用和不利的情況。
二力平衡
可以先舉靜止和做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體的例子，讓學(xué)生分析它們受到的力。通過這些例子使學(xué)生認(rèn)識物體在受到幾個(gè)力作用時(shí)，也可以保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。然后給出力的平衡的概念。指出這時(shí)作用在物體上的各個(gè)力改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的效果互相平衡，或者說幾個(gè)力互相平衡。
物體受兩個(gè)力作用保持平衡的情況最簡單，所以先來研究這種簡單的問題。應(yīng)使學(xué)生認(rèn)識物體受兩個(gè)力作用時(shí)并不總能保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可舉出例子來說明。由此引出研究二力平衡的條件。
探究二力平衡的條件
提醒學(xué)生注意觀察作用在木塊上的兩個(gè)拉力在什么條件下互相平衡。實(shí)驗(yàn)之后，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)觀察結(jié)果自己得出結(jié)論。學(xué)生開始得出的結(jié)論可能不完整，例如首先注意的是兩個(gè)力大小相等，而未注意方向是在同一直線上，逐漸引導(dǎo)學(xué)生補(bǔ)充完善。
動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理
1．利用慣性，運(yùn)動(dòng)員起跳后還要保持原來的速度繼續(xù)前進(jìn)，以增大跳遠(yuǎn)的距離。
2．例如：用力拍打衣服，可以把衣服上的塵土拍掉；停止蹬自行車后，車還能向前運(yùn)動(dòng)一段距離；用鐵鍬往車上裝上時(shí)，土?xí)刂F鍬運(yùn)動(dòng)的方向拋到車上。
3．汽車受到兩對平衡力的作用。在豎直方向汽車受到重力和地面的支持力。由于汽車在豎直方向上沒有運(yùn)動(dòng)，因此這兩個(gè)力是一對平衡力。在水平方向上受到牽引力和地面的摩擦力。由于汽車在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因此這兩個(gè)力也是平衡力。
參考資料
高速攝影與頻閃攝影
人們稱攝影為瞬間藝術(shù)，但只有當(dāng)高速攝影出現(xiàn)后，才有了真正意義上的瞬間攝影。普通閃光燈持續(xù)發(fā)光時(shí)間可達(dá)到1／20000S，這對于拍攝體育運(yùn)動(dòng)等素材是夠用了。然而子彈飛行時(shí)的速度少說也有數(shù)百米每秒，要想抓拍子彈運(yùn)動(dòng)的瞬間，曝光時(shí)間要用百萬分之一秒的數(shù)量級。后來人們開始使用激光光源以達(dá)到在更短時(shí)間中發(fā)出更強(qiáng)烈的照明，才能清楚地將它的影像凝固在底片上。
高速攝影有廣泛的用途。例如，在汽車的快速碰撞試驗(yàn)的研究中，人們先把碰撞的過程拍攝成電影，然后以很慢的速度放映，以便觀察在碰撞期間車身如何變形，從而發(fā)現(xiàn)薄弱的部位。又如，某些昆蟲具有令人驚嘆的飛行技巧，如在急速飛行過程中急劇減速、懸空停住、以不超過其身長的半徑轉(zhuǎn)彎等。借助高速攝影技術(shù)，可以對它們運(yùn)動(dòng)過程中的振翅情況進(jìn)行研究。
高速攝影甚至在繪畫藝術(shù)中也發(fā)揮了作用。以前誰也沒有清楚地見過奔馬的四只蹄子到底是如何擺動(dòng)的，以至于畫家們一直憑借主觀感覺去畫奔馬。借助高速攝影技術(shù)，人們對此才有了正確的認(rèn)識。
閃光顆閃攝影是借助于電子閃光燈的連續(xù)閃光，在一張底片上記錄運(yùn)動(dòng)物體的連續(xù)運(yùn)動(dòng)過程的攝影技術(shù)。頻閃攝影的關(guān)鍵器材是電子頗閃燈。當(dāng)電子頻閃燈充足電后，就可以像連發(fā)手槍一樣，一次緊接一次地頻繁閃光。閃光頻率越高，底片曝光次數(shù)越多，在照片上出現(xiàn)的影像也越多。高頻電子頗閃燈的閃光頻率（每秒鐘的閃光次數(shù)）可達(dá)上百次。
用電子頗閃燈拍攝頻閃照片應(yīng)選擇一個(gè)黑色的背景，被攝者距離背景盡可能遠(yuǎn)些，以避免頻閃光照亮背景，或在畫面中出現(xiàn)影子，從而影響主體的效果。如果主體距離背景比較近，最好使閃光燈與被攝動(dòng)體形成側(cè)光和側(cè)逆光的照射角度，被攝動(dòng)體也最好有明顯的輪廓線條，從而防止影像與背景的色調(diào)混雜。相機(jī)與被攝者的距離要近一些，這是因?yàn)樵O(shè)定頻閃后，閃光指數(shù)會(huì)下降很多。
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參照物
參照物也叫參考物，在高中、大學(xué)物理課本中常稱之為參照系或參考系，它是為了確定物體的位置和描述物體的運(yùn)動(dòng)而選作標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)物體或一組相對位置不改變的物體。參照物是可以任意選取的。從運(yùn)動(dòng)學(xué)的觀點(diǎn)來看，所有的參照物都是等效的，無優(yōu)劣可言。但是，一個(gè)物體確定的運(yùn)動(dòng)，對不同的參照物可表現(xiàn)為不同的運(yùn)動(dòng)。例如，在勻速直線運(yùn)動(dòng)的火車中的自由落體，相對于車廂做直線運(yùn)動(dòng)，相對于地面做拋體運(yùn)動(dòng)。所以，選擇合適的參照物可以簡化對物體運(yùn)動(dòng)的描述，便于研究運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。在研究地面上物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，人們通常都選地面或相對于地面靜止的物體作參照物。
在大學(xué)課本和物理專著中常看到“慣性參考系”和“非慣性參考系”的物理名詞，慣性定律成立的參考系叫慣性參考系。相對于慣性參考系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系都是慣性參考系。地球可以看作一個(gè)不很精確的慣性參考系。相對于慣性參考系做變速運(yùn)動(dòng)的參考系叫非慣性參考系，牛頓第一定律、第二定律在非慣性參考系中不成立。
為了定量地描述物體相對于參照物的運(yùn)動(dòng)，必須在參照物上建立坐標(biāo)系，運(yùn)動(dòng)物體上的每一個(gè)點(diǎn)相對于參照物的位置，都可以用該點(diǎn)的三個(gè)坐標(biāo)單值地確定。在力學(xué)中常用的坐標(biāo)系有直角坐標(biāo)系、柱坐標(biāo)系和球坐標(biāo)系。
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飛機(jī)的空中加油
飛機(jī)的空中加油技術(shù)起源于20世紀(jì)。1923年4月，美國陸軍曾用兩架小型飛機(jī)作試驗(yàn)，在飛行中靠人工用手抓住導(dǎo)管進(jìn)行世界上第一次空中對接加油。現(xiàn)代的飛機(jī)空中加油常常是借助于空中加油機(jī)在8000m以上的高空，即同溫層（或叫平流層）進(jìn)行的。在這個(gè)空域中大氣溫度基本上不隨高度的變化而變化，氣流很平穩(wěn)，現(xiàn)代大型飛機(jī)和先進(jìn)的加油機(jī)最佳飛行高度在一萬米上下。
實(shí)施空中加油通常分為四個(gè)階段：首先是會(huì)合，必須保證受油飛機(jī)和加油機(jī)不發(fā)生相撞，受油機(jī)從加油機(jī)下方進(jìn)入，先在加油機(jī)錐管5m以外3m以下作加油前編隊(duì)飛行；然后，再以比加油機(jī)快0．6m／s～2.5m／s的速度慢慢地將受油管插入錐管中；第三是加油，最重要的是保持兩機(jī)的高度、速度、航向、傾角等相對位置的協(xié)調(diào)一致，雙方都小心翼翼地操縱著各自的飛機(jī)；加油完畢，受油機(jī)緩緩減速，退出加油插頭，雙機(jī)脫離。
第十二章　力和機(jī)械
全章概述和課時(shí)要求
1．通過常見事例或?qū)嶒?yàn)，了解重力、彈力和摩擦力。認(rèn)識力的作用效果。會(huì)測量力的大小。
2．通過實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)會(huì)使用簡單機(jī)械改變力的大小和方向。
全章概述
這一章是在前一章學(xué)過的力的一般知識的基礎(chǔ)上，利用這些知識來研究最常見的力——重力、彈力和摩擦力，以及杠桿和其他一些簡單機(jī)械。
力是一個(gè)比較抽象的概念。通過本章的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)理解力的初步概念，認(rèn)識力的三要素，理解重力、彈力、摩擦力產(chǎn)生的條件和特性，這些知識是物理學(xué)中的基本知識，是學(xué)習(xí)力學(xué)知識的基礎(chǔ)。
簡單機(jī)械在生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用。通過本章的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)知道利用簡單機(jī)械改變力的大小和方向。簡單機(jī)械既可以單獨(dú)使用，也常出現(xiàn)在復(fù)雜的機(jī)器中。簡單機(jī)械的知識，是理解復(fù)雜機(jī)械的基礎(chǔ)，初中階段學(xué)好這部分知識具有實(shí)際意義。
本章的知識跟生活和生產(chǎn)有密切聯(lián)系，學(xué)生也有這方面的感性認(rèn)識，教學(xué)中要注重訓(xùn)練以實(shí)驗(yàn)為手段，探索自然奧秘的科學(xué)方法，注意聯(lián)系實(shí)際把知識講活，要多舉實(shí)例，讓學(xué)生分析。可以結(jié)合所學(xué)的知識進(jìn)行小實(shí)驗(yàn)、小制作、小發(fā)明，培養(yǎng)他們運(yùn)用知識的能力，發(fā)展他們的創(chuàng)造精神。
課時(shí)建議
本章共分五節(jié)，建議8課時(shí)。
第一節(jié) 重力 1課時(shí)
第二節(jié) 彈力 1課時(shí)
第三節(jié) 摩擦力 1課時(shí)
第四節(jié) 杠桿 2課時(shí)
第五節(jié) 其他簡單機(jī)械 2課時(shí)
復(fù)習(xí)和總結(jié) 1課時(shí)
一、重力
目 標(biāo)
1．知識與技能
知道重力是如何產(chǎn)生的。
知道重力的大小和方向。
知道重心的概念。
2．過程與方法
通過觀察和實(shí)驗(yàn)，感知重力的存在。
通過探究，了解重力與質(zhì)量的關(guān)系。
說明與建議
重力是一種最常見的力，人類生活在地球上，時(shí)時(shí)刻刻都受到重力的作用。可以通過蹦極、瀑布、蘋果落地等現(xiàn)象引入新課。
想想做做
做課本圖12．1-1的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生聯(lián)想：橡皮繞手做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要用線拉住，也就是說，橡皮繞手做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要一個(gè)力把它拉住才不會(huì)跑掉。天上的月亮繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)而不會(huì)拋掉，是不是也有一個(gè)力把它拉住呢？答案是肯定的。
地球和月亮之間存在相互吸引的力，這個(gè)力跟地球吸引地面的物體使物體下落的力是同一種力，也就是萬有引力。這里可以向?qū)W生們講述牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力的故事。
需要強(qiáng)調(diào)的是：地面附近物體受到的地球引力，叫做重力。
想想做做
這里可以讓學(xué)生列舉出他們在日常生活中觀察到的物體受到重力的種種現(xiàn)象，加深學(xué)生對重力的理解，又可培養(yǎng)學(xué)生觀察思考的習(xí)慣。
重力的大小
通常把重力的大小叫做重量。在日常生活和貿(mào)易中，質(zhì)量習(xí)慣稱為重量，這里應(yīng)當(dāng)向?qū)W生說明重量和質(zhì)量的區(qū)別。
探究重力的大小跟什么因素有關(guān)？
物體所受重力的大小跟質(zhì)量的關(guān)系教材中是通過探究得出的，要注意引導(dǎo)學(xué)生做好這個(gè)探究，一定要讓學(xué)生自己獨(dú)立去做，通過實(shí)驗(yàn)自己總結(jié)出規(guī)律，并讓他們書面或口頭表述自己的觀點(diǎn)。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)探究，要讓學(xué)生學(xué)會(huì)使用彈簧測力計(jì)，為后續(xù)學(xué)習(xí)作準(zhǔn)備。
探究結(jié)束后教師給出結(jié)論：物體所受的重力跟它的質(zhì)量成正比。重力大小與質(zhì)量的比值大約是9．8N/kg。在此基礎(chǔ)上寫出關(guān)系式G／m＝g
變形后得出公式G=mg。
g的數(shù)值在各地略有不同，為計(jì)算方便，在粗略計(jì)算時(shí)可以取g=10N/kg，并讓學(xué)生記住。
重力的方向
可讓學(xué)生通過觀察認(rèn)識物體自由下落的方向、懸掛物體的線自由下垂的方向就是重力的方向。人們把這個(gè)方向叫做豎直方向，所以重力的方向是豎直向下的。
為了讓學(xué)生了解重垂線在建筑中的作用，課后可以讓學(xué)生利用重垂線校準(zhǔn)墻壁是否豎直（看重垂線是否與墻壁平行），窗臺(tái)、桌面是否水平（看重垂線是否與窗臺(tái)、桌面垂直），通過實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的習(xí)慣和能力。
想想做做
通過討論這個(gè)問題，讓學(xué)生了解重力的方向指向地心。從地球外面看，幾個(gè)蘋果下落的方向顯然不同，但是它們都指向他心。通常把指向地心的方向叫做“向下”，背離地心的方向叫做“向上”。
重心
告訴學(xué)生，地球吸引物體的每一部分。但是，物體受到的重力可以看成集中在一個(gè)點(diǎn)上，這個(gè)點(diǎn)叫做物體的重心。再向?qū)W生說明物體的重心位置跟物體的形狀、材料是否均勻有關(guān)。對于材料均勻形狀規(guī)則的物體，重心就是這一物體的幾何中心。如粗細(xì)均勻的木棒的重心在棒的中點(diǎn)，均勻圓盤的重心在它的圓心，均勻球體的重心在它的球心等。
想想議議
不倒翁不倒的原因是它的重心較低，并且重力的作用使它回復(fù)到原來的位置。可以讓學(xué)生自己做個(gè)不倒翁，對其原理不必深究，只要明白不倒翁的重心很低就行了。
走鋼絲演員的重心必須落在鋼絲上才不會(huì)傾倒，手中握有一根長桿是為了調(diào)整重心的方便（具體原理學(xué)過杠桿以后就會(huì)明白）。
有關(guān)重心的問題還可以讓學(xué)生多做一些活動(dòng)，以提高興趣。例如讓學(xué)生靠墻站立（圖12－1），一只腳緊挨著墻壁，看看能否抬起離墻壁較遠(yuǎn)的另一只腳。學(xué)生正坐在座位上，如果不彎腰或用手扶，看看能否站立起來等等。
科學(xué)世界
這部分內(nèi)容可以讓學(xué)生課外閱讀，不必占用課上時(shí)間。有關(guān)航天的知識，學(xué)生大多非常感興趣，這里要讓學(xué)生明白天上的物體跟地面上的物體一樣，都受到萬有引力的作用。
1．根據(jù)公式G=mg，可得m=G／g=30／10=3kg。
2．宇航員在地球上的重量為G地=mg=90×10=900N，在月球上的重量為G月=1／6G地=1／6×900N=150N。
3．利用直角三角尺，看重垂線是否與地面或桌面垂直。
二、彈力
目 標(biāo)
1．知識與技能
知道什么是彈力，彈力產(chǎn)生的條件。
能正確使用彈力測力計(jì)。
知道形變越大，彈力越大。
2.過程與方法
通過觀察和實(shí)驗(yàn)了解彈簧測力計(jì)的結(jié)構(gòu)。
通過自制彈簧測力計(jì)以及彈簧測力計(jì)的使用，掌握彈簧測力計(jì)的使用方法。
說明與建議
彈力也是一種很常見的力，日常生活中應(yīng)用彈力的地方很多，射箭、跳板跳水、撐桿跳高等等都要利用彈力。可先讓學(xué)生再舉出一些彈力的例子，給出彈力的定義。這里要強(qiáng)調(diào)的是：任何物體只要發(fā)生形變就一定會(huì)產(chǎn)生彈力。同時(shí)可以指出，日常生活中經(jīng)常遇到的支持物的壓力、繩的拉力等，其實(shí)質(zhì)都是彈力。
探究 彈簧測力計(jì)的制作和使用
在彈性限度內(nèi)，彈簧受到的拉力越大，它的伸長就越長。利用這個(gè)原理，參照課本讓學(xué)生自己制作一個(gè)測力計(jì)（沒有彈簧可用橡皮筋代替），用測力計(jì)測出文具盒、課本等物體的重量。讓學(xué)生自己歸納出使用彈簧測力計(jì)的方法和注意事項(xiàng)，教師可作適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，指出市場上的許多秤就是根據(jù)這個(gè)道理制成的。
動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理
1．讓學(xué)生根據(jù)課本圖122－4找一個(gè)大玻璃瓶試驗(yàn)一下。
2．略。
3．略。
4．略。
三、摩擦力
目 標(biāo)
1．知識與技能
知道摩擦力是如何產(chǎn)生的。
知道摩擦力的大小跟什么因素有關(guān)。
知道摩擦的利與弊。
2．過程與方法
通過觀察和實(shí)驗(yàn)，感知摩擦力的存在。
通過實(shí)驗(yàn)，探究摩擦力跟物體表面受到的壓力以及接觸面的粗糙程度的關(guān)系。
說明與建議
對摩擦現(xiàn)象，學(xué)生們有豐富的感性認(rèn)識。可從日常生活中常見的摩擦現(xiàn)象引入新課。例如可先向?qū)W生提問：自行車在水平道路上滑行時(shí)，無論路面多么光滑，總會(huì)慢慢停下來，為什么？（回答：受到地面的摩擦力。）通過討論使學(xué)生認(rèn)識，相互接觸的兩個(gè)物體，當(dāng)它們做相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，接觸面間就產(chǎn)生摩擦力阻礙相對運(yùn)動(dòng)。這里不要解釋動(dòng)摩擦和靜摩擦的問題。
探究 摩擦力的大小與什么因素有關(guān)？
摩擦現(xiàn)象學(xué)生比較熟悉，要先引導(dǎo)學(xué)生對摩擦與哪些因素有關(guān)做出猜想，然后讓學(xué)生按照課本提示，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，包括自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，自己設(shè)計(jì)表格記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，自己得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論等等。教師只需提供必要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備即可。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，在課堂上討論各自的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師在最后給出結(jié)論：摩擦力的大小跟作用在物體表面的壓力有關(guān)，表面受到的壓力越大，摩擦力就越大；摩擦力的大小還跟接觸面的粗糙程度有關(guān)，接觸面越粗糙，摩擦力越大。
科學(xué)世界 摩擦與我們
摩擦與我們息息相關(guān)。可以先問學(xué)生：有摩擦好不好？回答可能有兩種：“摩擦不好”，“摩擦有時(shí)好，有時(shí)不好。”讓學(xué)生舉例說明。教師總結(jié)，指出有時(shí)摩擦是有益的，有時(shí)是有害的。應(yīng)該研究增大摩擦和減小摩擦的方法。然后讓學(xué)生閱讀這段課文。讀完課文后，通過討論先得出增大摩擦的方法并舉出實(shí)例；再得出減小摩擦的方法并舉出實(shí)例。對利用滾動(dòng)減小摩擦，可以讓學(xué)生自己動(dòng)手做一做圖12－2所示的實(shí)驗(yàn)，親自感受一下利用滾動(dòng)可以減小摩擦。對加潤滑油減小摩擦，學(xué)生比較熟悉。但對利用氣墊減小摩擦，學(xué)生不熟悉，教師可適當(dāng)做些說明。學(xué)校里如果有氣墊導(dǎo)軌，演示給學(xué)生看看就更具體直觀。
動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理
1．自行車剎車時(shí)，用力越大，剎車皮受到的壓力就越大，車輪受到的摩擦力也就越大，所以就停得快。
2．自行車鎖受到雨淋后，鎖孔可能生銹了，鎖內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)部件之間的摩擦力增加，鎖就不好用了，往鎖孔內(nèi)加一些潤滑油使摩擦力減小，鎖就會(huì)好用了。
3．自行車的輪胎、剎車皮利用橡膠是為了增大摩擦；輪軸、飛輪、腳墩子以及車把上都安裝了滾動(dòng)軸承以減小摩擦。
4．略。
四、杠桿
目 標(biāo)
1．知識與技能
認(rèn)識杠桿。
知道杠桿的一些應(yīng)用。
2．過程與方法
通過觀察和實(shí)驗(yàn)，了解杠桿的結(jié)構(gòu)。
通過探究，了解杠桿的平衡條件。
3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過了解杠桿的應(yīng)用，進(jìn)一步認(rèn)識物理是有用的，提高學(xué)習(xí)物理的興趣。
說明與建議
杠桿
杠桿是最重要的一種簡單機(jī)械，它也是滑輪、輪軸等其他一些簡單機(jī)械的基礎(chǔ)。
可先讓學(xué)生閱讀課文引言，引起學(xué)習(xí)杠桿的興趣。然后列舉一些生活中常見的杠桿，如撬棒、蹺蹺板、抽水機(jī)等。抽象出杠桿的特征，使學(xué)生對杠桿有初步的認(rèn)識。
在黑板上畫出撬棒撬石頭的圖，結(jié)合圖講述什么是杠桿的支點(diǎn)；找出作用在撬棒上的動(dòng)力（人的作用力）和動(dòng)力作用點(diǎn)，阻力（石頭的壓力）和阻力作用點(diǎn)；再講述什么是力臂和怎樣確定力臂。然后引導(dǎo)學(xué)生共同尋找課本圖12．4－4乙和丙中的動(dòng)力、動(dòng)力作用點(diǎn)、阻力、阻力作用點(diǎn)和支點(diǎn)，畫出動(dòng)力臂和阻力臂。點(diǎn)到線的距離，學(xué)生在數(shù)學(xué)課中已學(xué)過，可以先讓學(xué)生回憶數(shù)學(xué)課中的知識，而后講力臂概念，但很多學(xué)生盡管能正確說出定義而遇到實(shí)際問題時(shí)仍把支點(diǎn)到動(dòng)力或阻力作用點(diǎn)的距離作為力臂。對于上述學(xué)生易犯的錯(cuò)誤，需要在后續(xù)的學(xué)習(xí)和練習(xí)中多次強(qiáng)調(diào)和糾正，才能解決。在本節(jié)課開始介紹這些概念時(shí)，強(qiáng)調(diào)一下就可以了。
在利用課本圖13－2的三個(gè)例子抽象杠桿特征時(shí)，最好是對圖中每個(gè)例子畫出杠桿示意圖，即用一條直線、折線或曲線代表杠桿實(shí)物，用一個(gè)點(diǎn)（或一個(gè)小三角形的頂點(diǎn)）代表轉(zhuǎn)動(dòng)軸，這樣的示意圖，有利于抽象出共同特征，培養(yǎng)學(xué)生的抽象能力。有適當(dāng)?shù)膾靾D、投影片的學(xué)校應(yīng)充分發(fā)揮它們的效能。
探究 杠桿的平衡條件
通常杠桿是在平衡或非常接近平衡的情況下使用的。當(dāng)杠桿在動(dòng)力和阻力作用下靜止時(shí)，我們就說杠桿平衡了。通過推門比賽（圖12－3，一個(gè)大力士在離門軸很近的地方推門，而一個(gè)力氣較小的人在門把附近往相反方向推門，讓學(xué)生判斷誰將獲勝。）或其他一些活動(dòng)，也可以通過課本圖12．4－4的實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生提出問題：為什么大力士會(huì)推不過力氣較小的人呢？怎樣才能用更小的力撬起大石頭呢？等等。也就是說，杠桿平衡時(shí)，動(dòng)力、動(dòng)力臂與阻力、阻力臂之間有什么關(guān)系呢？
然后讓學(xué)生提出各種假設(shè)、猜想，按照課本提示，獨(dú)立完成探究過程。應(yīng)向?qū)W生介紹清楚，實(shí)驗(yàn)中哪個(gè)是動(dòng)力、哪個(gè)是阻力，是人為規(guī)定的，可按課本圖12．4－5規(guī)定的進(jìn)行。
實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，在課堂上討論各自的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師在最后給出杠桿的平衡條件
動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂或?qū)懽鱂1l1=F2l2
探究結(jié)束后，可以組織學(xué)生討論：如何利用“動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂”這一結(jié)論，解釋“為什么大力士會(huì)推不過力氣較小的人”；解決“怎樣才能用更小的力撬起大石頭”的問題。
為了加深對力臂的理解，可讓學(xué)生做下面的實(shí)驗(yàn)。如圖12－4所示，沿a、b兩個(gè)不同方向用力拉彈簧測力計(jì)，使杠桿平衡。觀察兩次的拉力是否相同，想一想，為什么？
科學(xué)世界 杠桿的應(yīng)用
這一段主要介紹杠桿的應(yīng)用。可以在課堂上給學(xué)生介紹一下杠桿的分類，明確三種杠桿的特點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)例說明它們的優(yōu)缺點(diǎn)，讓學(xué)生了解杠桿的各種用途。
日常生活中應(yīng)用杠桿的例子很多，可在課后讓學(xué)生找出一兩件實(shí)物（如垃圾桶、指甲鉗、筷子等），分析它們的工作原理。使學(xué)生加深對杠桿的理解。
科學(xué)世界 小小彈簧稱出大象重
這段材料的目的是進(jìn)行“情感、態(tài)度與價(jià)值觀”教育，讓學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識科學(xué)是有用的，可讓學(xué)生自己閱讀。課后可以組織學(xué)生進(jìn)行“利用測力計(jì)和細(xì)桿稱西瓜”之類的活動(dòng)。
動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理
1．自行車的腳踏板在水平位置時(shí)，動(dòng)力臂最大，這時(shí)用力效果最好。
2．要用較大的力才能剪開硬的物體，這說明阻力較大。要用課本圖12．4－9中間的這種動(dòng)力臂較長、阻力臂較短的剪刀。
用較小的力就能剪開紙或布之類較軟的物體，這說明阻力較小，同時(shí)為了加快剪切速度，刀口要比較長。可使用圖12．4－9左邊的這兩種動(dòng)力臂較短、阻力臂較長的剪刀。
修剪樹枝時(shí)，一方面樹枝較硬，這就要求剪刀的動(dòng)力臂要長、阻力臂要短；另一方面，為了加快修剪速度，剪切整齊，要求剪刀刀口要長。這就要用圖124－9右邊這種動(dòng)力臂較長、阻力臂較短，同時(shí)刀口較長的剪刀。
3．略。
4．指甲剪上有三個(gè)杠桿。手把部分是一個(gè)省力杠桿，刀口部分是兩個(gè)費(fèi)力杠桿。
五、其他簡單機(jī)械
目 標(biāo)
1．知識與技能
認(rèn)識定滑輪和動(dòng)滑輪。
知道簡單機(jī)械的一些應(yīng)用。
知道輪軸和斜面也能省力。
2.過程與方法
通過觀察和實(shí)驗(yàn)，了解定滑輪和動(dòng)滑輪的結(jié)構(gòu)。
通過探究，了解定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)。
3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過了解簡單機(jī)械的應(yīng)用，初步認(rèn)識科學(xué)技術(shù)對人類社會(huì)發(fā)展的作用。
說明與建議
除了杠桿之外，滑輪、輪軸、斜面等也都是常用的簡單機(jī)械。
教學(xué)一開始，可讓學(xué)生觀察并說明（教師給予補(bǔ)充）課本圖12．5－1中的科學(xué)漫畫。圖中的滑輪是定滑輪。左圖說的是一個(gè)瘦子，看到一個(gè)胖子正在用定滑輪把重物拉上樓去；中圖表示胖子讓瘦子替自己拉著重物，自己上樓去取重物；右圖表示胖子到了樓上，看到瘦于沒有拉住重物，反而被重物技上了樓。這個(gè)故事是諷刺一個(gè)不懂得定滑輪作用的人在使用定滑輪時(shí)鬧出的笑話。它可以激發(fā)學(xué)生的好奇心，想知道定滑輪到底有什么作用？帶著這樣的興趣開始學(xué)習(xí)滑輪。
定滑輪和動(dòng)滑輪
如果學(xué)校的旗桿上有定滑輪，可先讓學(xué)生觀察旗桿上的定滑輪，讓他們討論定滑輪的用處。
可先向?qū)W生演示定滑輪和動(dòng)滑輪的作用。要把重物提到高處，可以使用固定在高處的定滑輪，也可以用隨同重物一起上升的動(dòng)滑輪。引導(dǎo)學(xué)生提出問題：使用這兩種滑輪能給我們帶來什么好處呢？
探究 比較定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)
按照課本上列出的步驟讓學(xué)生獨(dú)立完成探究實(shí)驗(yàn)。
探究定滑輪的作用時(shí)，可按照課本圖12．5－2（甲）那樣，先用彈簧測力計(jì)直接把鉤碼提起來，再用定滑輪把鉤碼提起來，在誤差范圍內(nèi)彈簧測力計(jì)的兩次示數(shù)可以看作是相等的。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的主要誤差是彈簧測力計(jì)彈簧本身重量引起的。這一實(shí)驗(yàn)減小誤差的辦法是盡可能選用重的鉤碼（當(dāng)然不能超出彈簧測力計(jì)的稱量限度），使彈簧測力計(jì)本身受到的重力的影響相對減小。
探究動(dòng)滑輪的作用時(shí)，可按照課本圖12．5－2（乙）那樣，通過動(dòng)滑輪把鉤碼提起來。這里要注意的是：跨過動(dòng)滑輪的兩段繩子一定要平行（初中不要涉及兩段繩不平行的情況）。當(dāng)鉤碼重遠(yuǎn)大于動(dòng)滑輪重時(shí)，動(dòng)滑輪重才可忽略不計(jì)。因此實(shí)驗(yàn)時(shí)，鉤碼應(yīng)盡量重些（不能超過彈簧測力計(jì)的稱量限度）。
探究結(jié)束后，讓學(xué)生在課堂上討論探究結(jié)果，最后得出結(jié)論：使用定滑輪不省力，但是能改變力的方向；使用動(dòng)滑輪能省一半的力。
需要改變力的方向時(shí)，使用定滑輪，而需要省力時(shí)就要使用動(dòng)滑輪。既要省力、又要改變力的方向時(shí)，就要用到滑輪組，滑輪組問題可做適當(dāng)介紹，但不要深究。
想想議議
這里讓學(xué)生對學(xué)過的杠桿、滑輪知識做簡單的復(fù)習(xí)總結(jié)。使用簡單機(jī)械是否省距離的問題，也可作適當(dāng)?shù)挠懻摚瑸楹竺鎸W(xué)習(xí)功的問題留下伏筆。
科學(xué)世界 輪軸和斜面
輪鈾和斜面也是常用的簡單機(jī)械，教師可在課堂上作一些簡單的介紹。螺絲釘和盤山公路是簡單斜面的變形，課本圖12．5－7的小制作非常簡單，可讓學(xué)生們都做一做，所用的紙厚一些，效果會(huì)更好。
動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理
1．螺絲部分相當(dāng)于輪，手把部分相當(dāng)于軸。
2．自行車的剎車、車把、腳墩子和飛輪等都是簡單機(jī)械。
3．斜面的坡度越小，省力越多。找一塊木板，用書把木板的一端墊高，木板就構(gòu)成了一個(gè)斜面。把一個(gè)木塊放在斜面底端，用測力計(jì)沿斜面拉木塊，使木塊勻速運(yùn)動(dòng)，讀出這時(shí)的拉力。用書把斜面加高，重新測出拉木塊所需的拉力，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，斜面越陡所需拉力就越大。
4．略。
5．略。
我還想知道
這里可以根據(jù)課本提示，讓學(xué)生提出一些相關(guān)的問題，不一定要有答案。
參考資料　　
你身上的杠桿
在人體生理衛(wèi)生課上已經(jīng)學(xué)過，人身上有206塊骨，其中有許多起著杠桿作用，當(dāng)然這些起杠桿作用的骨不可能自動(dòng)地繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，必須受到動(dòng)力的作用，這種動(dòng)力來自附著在它上面的肌肉。
肌肉靠堅(jiān)韌的肌腱附著在骨上。例如肱二頭肌上端肌腱附著在肩胛骨上，下端肌腱附著在橈骨上（圖12－8），肱三頭肌上端有肌腱分別附著在肩胛骨和肱骨上，下端附著在尺骨上。
人前臂的動(dòng)作最容易看清是個(gè)杠桿了，它的支點(diǎn)在肘關(guān)節(jié)。當(dāng)肱二頭肌收縮、肱三頭肌松弛時(shí)，前臂向上轉(zhuǎn)，引起曲肘動(dòng)作；而當(dāng)肱三頭肌收縮、肱二頭肌松弛時(shí)，前臂向下轉(zhuǎn)，引起伸肘動(dòng)作。從圖12－8很容易看出，前臂是個(gè)費(fèi)力杠桿，但是肱二頭肌只要縮短一點(diǎn)就可以使手移動(dòng)相當(dāng)大的距離。可見，費(fèi)了力，但省了距離。
圖12－9是跑動(dòng)時(shí)腿部肌肉示意圖，為了畫面簡單容易看清，右腿沒有畫出臀大肌、股四頭肌，左腿沒有畫出骼腰肌、股二頭肌。當(dāng)右腿向前跨步時(shí)，是右腿的骼腰肌收縮、臀大肌松弛，使右大腿抬起；股四頭肌松弛，股二頭肌收縮，使右膝彎曲。這時(shí)候，左腿由于它的骼腰肌松弛，臀大肌收縮，股四頭肌收縮，股二頭肌松弛，而伸直。
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我國古代的簡單機(jī)械
我國古代的農(nóng)業(yè)、手工業(yè)、建筑業(yè)和運(yùn)輸業(yè)是比較發(fā)達(dá)的，因此簡單機(jī)械的成就也是輝煌的，杠桿、斜面、轆轤等的應(yīng)用非常廣泛。
對于杠桿，在《墨經(jīng)》中科學(xué)地?cái)⑹隽似淦胶庠恚跋嗪猓瑒t本短標(biāo)長”。這里的“本”是指靠近支點(diǎn)一邊的桿，“標(biāo)”是指靠近重錘一邊的桿。如果兩邊平衡，杠桿一定是水平的，被測重物一邊桿短，重錘一邊桿長。又說：兩加焉，重相若，則標(biāo)必下，標(biāo)得權(quán)也”。這就是說杠桿平衡后，兩邊加相等的重物，平衡會(huì)破壞，標(biāo)這一邊必然下降，這叫做“標(biāo)得權(quán)”。從以上論述可以看出，墨家用確切的語言闡述了不等臂杠桿的科學(xué)原理。
斜面的記述和應(yīng)用也是《墨經(jīng)》中首先記載的，古時(shí)把斜面稱為“梯”。敘述了放在梯上的物體不能水平和垂直放置，說明放在斜面上的物體要向下滑動(dòng)。同時(shí)墨家還設(shè)計(jì)了“車梯”，利用它來提高重物可以節(jié)省人力。車梯的構(gòu)造也很巧妙，它是一種裝有滑輪的前低后高的斜面車。雖然當(dāng)時(shí)沒有提出利用斜面可以省力的道理，但省力的思想是包含在其中的。到了漢代，王充對斜面做了進(jìn)一步的敘述，大意是說載重之車在斜面上必須有強(qiáng)力拉或推，才能向上運(yùn)動(dòng)，如果失去拉力或推力，車就會(huì)向下運(yùn)動(dòng)。尖劈的運(yùn)用在春秋戰(zhàn)國以前就開始了，古人知道用它可以使小力發(fā)揮大力的作用，且兩面的夾角愈小，發(fā)揮力的作用愈大。尖劈在我國的發(fā)展經(jīng)過了漫長的歲月，從古猿人打獵用的石頭尖劈，經(jīng)長期的改進(jìn)，發(fā)展到今天各式各樣的金屬尖劈，被廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)工具、兵器和日常生活中。
轆轤的制造和應(yīng)用，在古代是和農(nóng)業(yè)的發(fā)展緊密結(jié)合的，它廣泛地應(yīng)用在農(nóng)業(yè)灌溉上。我國在公元前1100年以前就發(fā)明了轆轤，根據(jù)《物原》記載：“史佚始作轆轤”。史佚是周代初期的史官。轆轤的應(yīng)用在我國時(shí)間較長，雖經(jīng)改進(jìn)，但大體保持了原形，說明在3000年前我們的祖先就設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)很合理的轆轤。解放前在我國的北方缺水地區(qū)，仍在使用轆轤提水灌溉小片土地。現(xiàn)在一些地下水很深的山區(qū)，也還在使用轆轤從深井中提水，以供人們飲用。
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何謂簡單機(jī)械
簡單機(jī)械是人類在生產(chǎn)勞動(dòng)實(shí)踐中創(chuàng)造的一些簡單生產(chǎn)工具發(fā)展演變而來的。它除了包括課本中介紹的杠桿、輪軸、滑輪外，還包括斜面、劈、螺旋等。
起初人們應(yīng)用簡單機(jī)械，主要是為了獲得機(jī)械利益，即在機(jī)械的幫助下用小的力來獲得大的力。如果把施于機(jī)械上的驅(qū)動(dòng)力稱為輸入力，把從機(jī)械獲得的有用力稱為輸出力，則機(jī)械利益定義為輸出力與輸入力的比值。使用簡單機(jī)械，除了改變力的大小，有時(shí)是為了改變作用力的方向或作用點(diǎn)的位置，有時(shí)則是為了增大位移。
簡單機(jī)械工作時(shí)處于靜止或低速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，分析其工作原理時(shí)，可以應(yīng)用力和力矩的平衡條件來求出輸入力和輸出力的關(guān)系式。此關(guān)系中包含有簡單機(jī)械的幾何參數(shù)，例如，杠桿支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離；滑輪半徑；劈的楔角和斜面的傾角等。如根據(jù)這種關(guān)系式來改變簡單機(jī)械的幾何參數(shù)，就可以使小的（或大的）輸入力與大的（或小的）輸出力相平衡。
當(dāng)簡單機(jī)械工作時(shí)，可將它的運(yùn)動(dòng)分為平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，對這兩種不同形式的運(yùn)動(dòng)可用不同的方法來計(jì)算力所做的功。平動(dòng)時(shí)用力的大小與力的作用點(diǎn)沿力作用線的方向所移動(dòng)的距離的乘積來計(jì)算；轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)用力矩的大小與繞轉(zhuǎn)軸所轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角的乘積來計(jì)算。在一般情況下，輸入力做正功，輸出力做負(fù)功。如果不考慮摩擦所消耗的功，當(dāng)簡單機(jī)械處于平衡狀態(tài)時(shí)輸入功與輸出功的代數(shù)和為零，或輸入功與輸出功的大小相等。這說明簡單機(jī)械雖可省力但不能省功。輸入力小，其作用點(diǎn)移動(dòng)距離大；輸出力大，其作用點(diǎn)移動(dòng)距離小。這就是機(jī)械功的原理。
簡單機(jī)械雖然古老，但它在現(xiàn)代各種機(jī)械和儀器中仍然被廣泛采用。許多復(fù)雜的機(jī)器都是由不同形式的簡單機(jī)械組合而成的，因此可以說簡單機(jī)械是現(xiàn)代機(jī)械的基礎(chǔ)之一。
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摩擦在汽車行駛中的作用
要弄明白摩擦力在汽車行駛中的作用，首先要對汽車的結(jié)構(gòu)有個(gè)基本的了解。汽車的車頭和車箱是通過四個(gè)車輪支承在路面上的，在車輪與路面的接觸處存在著摩擦力，但前后輪的摩擦力所起的作用是不同的。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)通過縱軸、萬向節(jié)和齒輪箱傳遞給后輪，它使后輪順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)（圖12－6）。如果后輪與路面間無摩擦力的話，就如同后輪被懸空托起，發(fā)動(dòng)機(jī)只是空轉(zhuǎn)而不產(chǎn)生前進(jìn)的動(dòng)力；如果后輪與路面間有摩擦力存在，由車輪著地點(diǎn)與路面間的相對運(yùn)動(dòng)趨勢可知，摩擦力f是向前的，它對輪軸心產(chǎn)生逆時(shí)針方向的轉(zhuǎn)矩，此轉(zhuǎn)矩就是發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載。所以所謂汽車的牽引力，實(shí)質(zhì)就是路面對后輪的摩擦力，因此后輪是驅(qū)動(dòng)輪。路面對前輪的摩擦力f'又起什么作用呢？由于前輪本身雖沒有轉(zhuǎn)矩，卻還有軸承內(nèi)部摩擦阻力矩。如果不存在摩擦力f'，則前輪只能跟著車箱向前沿行；正是因?yàn)橛邢蚝蟮哪Σ亮'，才使前輪轉(zhuǎn)動(dòng)起來。f'雖然是前進(jìn)的阻力，但它的大小是由軸承內(nèi)部的阻力矩決定的，它的存在使前輪避免了拖滑式的磨損。尤其是當(dāng)前輪碰到石子等障礙物時(shí)（圖12－7），摩擦力f''將起著使車輪向上越過障礙物的作用。
汽車在正常行駛中，車輪與路面之間的摩擦是靜摩擦，車輪的著地點(diǎn)相對地面的瞬時(shí)速度為零。但在剎車制動(dòng)過程中，車輪軸被摩擦片緊緊地抱住而不能轉(zhuǎn)動(dòng)，汽車由于慣性而繼續(xù)向前滑行，這時(shí)路面對前、后輪的摩擦力都將變成向后的阻力，有利于快速停車。
綜上所述，無論是從汽車的正常行駛或快速制動(dòng)的角度來看，路面對車輪的摩擦力都是有益的。
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摩擦力產(chǎn)生的原因
摩擦力產(chǎn)生的原因，即摩擦力的本質(zhì)是什么？早在15世紀(jì)初開始研究摩擦現(xiàn)象時(shí)，人們就在探索這個(gè)問題了。
摩擦力產(chǎn)生在兩個(gè)接觸表面之間。我們用肉眼看到的光滑固體表面，當(dāng)用放大鏡觀察時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)其表面是凸凹不平的，好像布滿了高峰山谷一般。經(jīng)過車床加工的金屬表面，峰高可達(dá)5μm；再經(jīng)過仔細(xì)研磨，峰高可以減至0.1μm。但這相對于原子尺度仍然是很大的。因此，當(dāng)兩個(gè)物體相互接觸時(shí)，真正接觸的只是物體表面的峰丘。在這些真正接觸的區(qū)域內(nèi)，兩個(gè)接觸表面的原子非常接近，原子之間具有非常強(qiáng)的相互作用力。在接觸點(diǎn)以外的其他區(qū)域，兩物體表面的原子之間的距離比較大，從幾十納米到幾百納米。這些原子之間的相互作用力比較弱，與真正接觸區(qū)域相比可以忽略不計(jì)。而接觸區(qū)域的面積之和要比物體表現(xiàn)面積小得多。
當(dāng)兩個(gè)接觸面發(fā)生相對滑動(dòng)的時(shí)候，勢必要以剪切的方式破壞原來所有的接觸點(diǎn)，使兩個(gè)接觸表面的凸起部分相碰撞而產(chǎn)生斷裂、磨損，從而形成了對物體運(yùn)動(dòng)的阻障。平行于接觸表面而使接觸點(diǎn)破壞所需要的剪切力，就等于摩擦力。
兩物體表面開始接觸時(shí)是一種點(diǎn)接觸。在法向正壓力的作用下，這些接觸點(diǎn)的負(fù)荷很大，會(huì)使相接觸的凸起部分產(chǎn)生彈塑性?

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