(一)牛顿的力学三定律

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四、力(一)牛顿的力学三定律

物体不受外力影响,会持续匀速直线运动或保持静止。这种维持原有运动状态的趋势,称为惯性。日常生活中可见,车辆紧急停顿时,乘客会向前倒。

牛顿第二定律表明,物体获得的加速度与其承受的总体外力直接相关,而与其自身的质量成负比,并且加速度的指向与总体外力的方向一致kaiyun全站登录网页入口,这可以用公式F合=ma来表示。当同一物体位于不同纬度时,需要施加的力会有所不同,纬度位置越高,所需要的力量就越大,这是由于高纬度地区重力加速度g的值更大。

牛顿第三运动法则:两个物体彼此施加的力与反作用力,位于同一条直线上,力度相等,指向相反。日常生活中可见的例子:太阳对地球施加的引力,地球对太阳施加的引力;手拉动弹簧时,弹簧对手施加的拉力;左手与右手相互摩擦,右手对左手产生的摩擦力;拳头击打面部的力,面部承受的力同样强度、反向——用手击打其他物体,自身也会感到疼痛。

(二)摩擦力

摩擦力是两个物体接触并相对移动时彼此产生的力。摩擦力是客观存在的现象,如果没有摩擦力,鞋带无法系牢,螺丝钉和钉子无法固定物体。

实际生活中的应用:

要增强有益的摩擦力,可以采取以下措施:首先,使接触表面更加不平整,比如跑步时借助鞋底和地面的摩擦;其次,加大相互挤压的力度;再者,将滚动转变为滑动。

需要降低反常摩擦,具体措施包括:让接触表面更加平滑,降低相互挤压的力度,将滑动转换成滚动,让物体之间留有微小的空隙。

(三)重力

地球对物体的吸引力称为重力,通常用符号G代表,人们常把物体承受的这种力叫做物重。重力的计量单位是牛顿,计算公式为G等于m乘以g。其中m表示物体自身的质量kaiyun.ccm,g的数值通常取九点八牛每千克。

g值会随地理纬度不同而改变,在赤道地区,纬度数值为0度,g值等于9.780;在北极地区,纬度数值达到90度,g值则为9.832。此外,g值还跟海拔高度存在关联,地势越高的地方,g值会相对降低,而地势较低的地方,g值则会相对增高。

物体的重心是重力施加的部位。整体而言,重力的效果如同集中在此点产生,重心未必位于质量较大的部分。只要用其他物体承托住重心,该物体就能维持稳定状态。

大型机械在作业时,若重心设定不当,便有倾覆风险;高速转动的部件,只要重心偏离轴心kaiyun官方网站登录入口,就会导致强烈抖动——扩大承压面积,并使其重心下移,能够增强整体的稳固性能。

(四)压力

1.压力与压强

压力是垂直作用在物体表面上并指向表面的力。

压强是物体所受压力的大小与受力面积之比。

力的标准度量是牛顿,标记为牛,代号为N;面积的规范计量是平方米,标记为㎡;力的作用效果在单位面积上的表现,称作压强,其标准度量是帕斯卡,标记为帕,代号为Pa;一帕的压强,相当于一牛顿的力均匀分布在了一平方米的面积上。

当压力固定不变时,受力区域变得非常微小,那么压力的作用就会变得更加明显;或者当受力区域保持稳定时,施加的力变得很大,这样压力的效果也会变得非常突出。

2.大气压

空气柱的重量导致地球表层承受压力,这个压力称作大气压。它的大小跟地势高低、地点位置以及天气状态相关。在特定条件下,比如气温为288.15度,空气密度为每立方米1.225公斤时,海平面上的标准大气压力值是101325帕,这个数值被称为标准大气压。

马德堡半球实验:真空的存在;大气有压力;大气压的值很大。

影响大气压强的因素:

温度程度越高,空气分子活动就愈发剧烈,导致气压随之升高。譬如,夏日里给自行车轮胎充足气后,更容易发生爆胎现象。

②密度:密度越大,表示单位体积内空气质量越大,压强越大。

③海拔高度:海拔高度越高,空气越稀薄,大气压强就越小。

3.液体压强

液体压强的计算公式为P=ρgh——液体压强的数值仅由液体的性质(也就是密度ρ)以及所处的深度h决定,而与液体的总重、所占空间大小没有直接联系。

牛顿第一定律生活应用_牛顿力学三定律_摩擦力实际应用

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(五)浮力

物体置于液体或气体之中时,会承受来自上下的推力,这种推力称为浮力,其作用方向垂直朝上,源于物体上下方所受压力的不等,具体表现为下表面承受的推力大于上表面承受的推力。

公元前245年,阿基米德揭示了物体在液体中所受的向上支撑力与向下重力之间的关系,这个原理可以用一个简单的表达式来表示,即向上的支撑力减去向下的重力,同时,这个原理也可以用一个公式来描述,即排开液体的重力等于液体密度乘以排开液体的体积再乘以重力加速度,举个例子,如果从井中提水,当水桶还没有完全离开水面时,感觉到的重量要比已经离开水面后要轻一些,这是因为水桶在水中时受到了水的向上托举力。

【例题】(国家2014年)

关于宇航员在太空的生活,下列说法不正确的是()。

A.宇航员可使用特定的加热器对食品进行加热

B.宇航员从太空返回地面后,失重状态消失,质量会有所增加

航天员需要安睡在专用的卧具里,以防风浪干扰导致无意触碰设备控制装置

在同一飞行器内的航天员能够直接进行对话,不需要借助无线电联络装置

质量是物质固有的性质,它不会因为物体所处的空间位置、形态结构、温度条件或物理状态的改变而发生变化。当一个人从外太空返回地球表面时,其质量值保持不变,然而体重却会明显增加,这是因为体重的大小与所处环境的地心引力作用力直接相关。根据物理公式G=mg,其中g代表重力加速度,在外太空环境中g的数值为零,而在地球表面g的数值为9.8米每二次方秒。所以,当从太空返回地面时,没有重力的情况会终止,自身的分量会变大。因此本题挑选B。

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