苏科版八年级 · 第八章
重力与摩擦力
为什么苹果往下掉?为什么刹车能停下来?
两种无处不在的力。
两个球同时释放——10kg 重球和 1kg 轻球。切换空气阻力,观察它们谁先落地。
伽利略的发现:在没有空气阻力的情况下,所有物体自由下落的加速度相同:g = 9.8 N/kg。
重球和轻球同时落地!质量不影响下落快慢。有空气时,轻的受阻力影响更大,会慢一些。
调节斜面角度和表面材质,观察重力分解和摩擦力的对抗。当下滑力超过最大静摩擦力,物块就会滑下去。
斜面力学分析:重力沿斜面分解为两个分力:
下滑力 F下 = mg sinθ 法向力 N = mg cosθ
最大静摩擦力 f = μN = μmg cosθ
当 mg sinθ > μmg cosθ(即 tanθ > μ)时,物块开始滑动!
拖动物块左右移动,观察摩擦力始终与运动方向相反。松手后物块会减速停下——这就是摩擦力在做功。
拖动物块 ←→
摩擦力三要素:
1. 方向:始终与物体运动方向(或运动趋势方向)相反
2. 大小:滑动摩擦力 f = μN,与接触面粗糙程度和压力有关
3. 效果:使运动物体减速,或阻止静止物体运动
调节车速和路面条件,按下刹车按钮。速度越快、路面越滑,刹车距离越长。这就是为什么超速危险!
刹车距离公式:d = v² / (2μg)
速度翻倍 → 刹车距离变为 4 倍!(因为 v² 的关系)
μ 减小(路面更滑)→ 刹车距离成倍增加。冰面上 120km/h 刹车要滑 上百米!
- 重力:地球对物体的吸引力,方向竖直向下。G = mg,g = 9.8 N/kg。
- 自由落体:真空中,所有物体下落快慢相同(g = 9.8 N/kg),与质量无关。
- 摩擦力方向:始终与运动方向(或运动趋势方向)相反,阻碍相对运动。
- 滑动摩擦力:f = μN,取决于接触面粗糙程度(μ)和压力(N),与速度、面积无关。
- 刹车距离:d = v²/(2μg),速度翻倍距离变 4 倍。超速 + 湿滑路面是致命组合。
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