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第十六章 力與 運動

第十六章 力與 運動. 16-1 兩力的合成 16-2 力矩與槓桿原理 16-3 牛頓第一運動定律 16-4 牛頓第二運動定律 16-5 牛頓第三運動定律. 合力與分力. 力的合成 【 求合力的方法 】. 伽利略 (Galileo Galilei 1564 ～ 1642). ●19 歲時發現 『 單擺的等時性 』 。 ●在 比薩 斜塔進行重力實驗，證明 亞里斯多德 的理論錯誤。 ●首將望遠鏡運用在科學研究：觀察到金星的盈虧現象、月球表面的坑洞、太陽黑子 、木星有四顆衛星（ 伽利略 衛星），證明地球不是宇宙的中心 。. 兩 力 的 合 力.

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第十六章 力與 運動

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Presentation Transcript

  1. 第十六章力與運動 16-1兩力的合成16-2力矩與槓桿原理16-3牛頓第一運動定律16-4 牛頓第二運動定律16-5 牛頓第三運動定律

  2. 合力與分力

  3. 力的合成【求合力的方法】

  4. 伽利略(Galileo Galilei 1564～1642) ●19歲時發現『單擺的等時性』。 ●在比薩斜塔進行重力實驗，證明亞里斯多德的理論錯誤。 ●首將望遠鏡運用在科學研究：觀察到金星的盈虧現象、月球表面的坑洞、太陽黑子、木星有四顆衛星（伽利略衛星），證明地球不是宇宙的中心。

  5. 兩 力 的 合 力 θ＝０°⇒ R＝ｆ1＋ｆ2 【兩力同向時，合力值最大，其等於兩力的代數和，且合力與分力同向】 若ｆ1＝ｆ2且θ＝120°⇒ R＝ｆ1＝ｆ2 θ＝180°⇒ R＝│ｆ1－ｆ2│ 【兩力反向時，合力值最小，其等於兩力的代數差，且合力與大力同向】 兩力的合力值可能大於、等於或小於其分力值 。 兩力的夾角愈小時，其合力值愈大。 任意數個力僅有一個合力。

  6. 力的分解【求分力的方法】 ●任意一個力均可以分解成無數個分力，且均有無數組分力。 ●若將一個力分解成兩個分力，且指定兩個分力的大力、兩個分力的方向、或一個分力的大力及方向，則僅有一組分力。 ●若將一個力分解成兩個分力時，則夾角愈大時，其分力值愈大。分力值可能大於、等於或小於其合力值。 ●任意一個力均無法分解出與其本身相垂直的分力。 ●實用上常將一個力分解成兩個相互垂直的分力，其一為有效分力，另一則為無效分力。

  7. 力 矩 能使物體繞著某一支點或轉軸以產生轉動效應的物理量

  8. 力 矩 公 式 力矩＝力臂×作用力 （力臂ｄ是指力的作用線到支點或轉軸的垂直距離） 重力單位為cm-gw、m-kgw、……。

  9. 力 矩 的 方 向 沿逆時鐘方向轉動的力矩 沿順時鐘方向轉動的力矩

  10. 力 矩 的 性 質 ●物體發生轉動的難易程度，取決於力矩的大小。 ●當力的作用線通過支點或轉軸時，物體不會轉動。 ●力臂一定時，力矩與作用力成正比。 ●作用力一定時，力矩與力臂成正比。 ●力矩一定時，作用力與力臂成反比。 ●應用於簡單機械可省力、省時或操作方便。

  11. 槓 桿～可繞著某一支點自由轉動的硬棒～

  12. 槓 桿 原 理～當槓桿達成平衡時，即靜止不再轉動～ 合力矩＝0（力矩和＝0） ⇔正力矩的大小＝負力矩的大小 ⇔逆時鐘方向的力矩大小＝順時鐘方向的力矩大小 ⇔施力矩的大小＝抗力矩的大小

  13. 伽利略慣性概念 不論斜坡的坡度如何，其最後的位置高度≒起始的位置高度。

  14. 伽利略慣性概念 若右端為一光滑平面，則球將可繼續向前運動而不停止。

  15. 牛頓第一運動定律物體不受外力作用或所受外力的合力為０時，則靜止者恆為靜止；運動者恆作等速度運動。牛頓第一運動定律物體不受外力作用或所受外力的合力為０時，則靜止者恆為靜止；運動者恆作等速度運動。 ●牛頓第一運動定律是延續伽利略的慣性概念而成。 ●牛頓第一運動定律又稱為慣性定律。【慣性是指物體不受外力作用時，具有維持其原來運動狀態的特性】 ●牛頓第一運動定律無法以實驗證實之。

  16. 牛頓第一運動定律的實例 ◆汽車啟動時，乘客會往後仰；而汽車驟停時，乘客會往前頃。 ◆搖動樹幹使果實掉落。 ◆拍打衣服以去除灰塵。 ◆將柄擊地使刀嵌入柄。 ◆旋轉雨傘，雨滴會沿切線方向飛出。

  17. 牛頓第二運動定律 物體受外力作用後，必沿力的方向產生一個加速度，且此加速度的大小與所受的外力大小成正比，而與物體的質量成反比。

  18. 力的絕對單位 M.K.S.制──牛頓（N＝㎏-m／s2） 1N是使質量1㎏的物體產生1m／s2的加速度時，所需的外力大小。 C.G.S.制──達因（dyne＝g-㎝／s2） 1dyne是使質量1g的物體產生1㎝／s2的加速度時，所需的外力大小。 1N＝105 dyne 1kgw＝9.8N 1gw＝980dyne

  19. F＝ｍa的探討 ●若ｍ＝c，則a與F成正比；a－F關係圖形為一條直線。 ●若a＝c，則ｍ與F成正比；ｍ－F關係圖形為一條直線。 ●若F＝c，則a與ｍ成反比；a－ｍ關係圖形為一條圓滑曲線。 ●a恆與F同方向。 ●若物體受定力作用，則作等加速度運動；若力非定值，則作變加速度運動。

  20. 牛頓第二運動定律的探討 ●牛頓第二運動定律又簡稱為運動定律。 ●牛頓第一運動定律是牛頓第二運動定律的特例，但不包含於牛頓第二運動定律。 ●質量為慣性的另一種測量：質量愈大者則其慣性愈大。 ●牛頓第二運動定律適用於任何地方，故在無重力處，可用來測量物體的質量。

  21. 牛頓第二運動定律的實例 ☸用刷子刷掉衣服上的灰塵。 ☸鉛球受力愈大推得愈遠。 ☸愈重的東西愈不易推動。 ☸皮球在草地上滾動，終至停止。 ☸物體自高處自由落下，愈近地面速度愈快。

  22. 作用力與反作用力實驗

  23. 牛頓第三運動定律 每施作用力於物體時，物體必相伴產生一個反作用力給予施力者；作用力與反作用力兩者必大小相等、方向相反、且作用在同一直線上。 ●牛頓第三運動定律又稱之為作用力與反作用力定律。 ●作用力與反作用力必同時發生且同時消失。 ●作用力與反作用力係分別作用於不同物體，故不能互相抵消。

  24. 牛頓第三運動定律的探討 ●如果作用力與反作用力發生在同一系統內時，則可以互相抵消；因此時的兩力係屬於系統的內力，對整體而言並沒有效應產生，故不影響整體的運動狀態。 ●當兩物體發生力的交互作用時，兩物體必受大小相等的力，故質量大者所產生的加速度較小；反之，質量小者所產生的加速度較大。 ●宇宙中力的總數目必為偶數。

  25. 牛頓第三運動定律的實例 ♞人在行走時是足向後下方施力，地面對足施反作用力而使人前進。 ♞舉槍射擊，子彈施反作用力於槍身而擊痛肩膀。 ♞火箭施力於排出的氣體，被排出的氣體施反作用力於火箭而使火箭升空。 ♞漏氣的氣球往反方向飛去。 ♞人能舉物，但不能舉起自己。

  26. 作用力與反作用力和平衡的兩力之比較

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