前 言


　　为了配合我国的基础教育和九年制义务教育的推广普及工作，帮助中 小学生更好地学习和掌握教学大纲规定的教学内容，给学生平时学习、做 作业、复习和考试提供一套高质量有特色、方便实用并相对稳定的工具书， 以利于全面提高学生的素质，我们在广泛调查，并征询教委领导部门意见 的基础上，编写了《九年制义务教育暨高中学生系列学习词典》。本书按 科设卷，其中小学四卷：语文、数学、自然常识、思想品德；初中、高中 各九卷：语文、英语、政治、历史、数学、物理、化学、生物、地理，全 书共计 22 卷，二万多个词条，七百万字。作为专门为学生而编写的与教学 大纲、教材相配套的多卷系列学习词典，这在我国基础教育史上还是首创。 本书是专为中小学生而编，处处考虑学生的实际需要。因此框架编排、
收词范围紧扣国家教委颁布的新教学大纲，参照使用面广的各种版本教 材。小学、初中各卷的编写侧重知识技能，注意全面提高学生的素质。条 目的筛选不仅覆盖了教学大纲规定的全部知识，而且根据大纲的新精神， 增加一定量的学习方法、学习新思路，以及联系社会生活、生产实际方面 的词条。高中各卷还兼顾了高考的需要，收录了总复习、高考指导等方面 的内容；释文尽量做到科学性、启发性和实用性的统一。内容的纵深介绍 针对小学、初中、高中学生的不同接受能力和学习特点，力求做到递次解 析，深入浅出，重点知识还论及了其发展过程，以利于学生的理解和运用； 适度采用了部分有科学根据的新观点、新资料；文字表述力求简洁、鲜明、 准确、生动；为便于学生按教学进度进行学习和查阅，目录按知识块分类 设计，并比照大纲和教材的顺序，书后附有汉语拼音索引。
　　本书由全国人大常委、北京师范大学副校长许嘉璐任主编，各分卷主 编大多为国家教委教材审查委员、专家学者。撰稿人都是学术上有造诣， 对中学教学有研究的北京师范大学、北京教育学院、北京市教育局系统、 北京海淀教师进修学校、北京市重点中小学以及其它部分省市的教授、副 教授、高级教师、讲师、基础教育专家，共计 100 余人。几经运筹，勤奋 笔耕，历一年半而成。
　　我们衷心希望全国的中小学生以及老师和家长喜欢此工具书，诚恳希 望读者在使用过程中给我们提出宝贵意见，以便通过不断修订再版，使之 日臻完美，成为中小学生的良师益友。
总编委会
1993 年 9 月于北京

编者的话


　　本词典由北京师范大学中学教学研究中心主任阎金铎教授为主编，以 特级教师和高级教师王杏村、梁敬纯、周誉蔼、胡祖康为核心，并聘请一 批有教学经验的专家、教师共同编写而成。
　　《初中物理学习词典》，是紧扣现行初中物理教学大纲规定的内容和 要求编写的。共收词目 421 条，释文力求简明扼要，重点突出，以利于初 中学生理解物理知识，掌握科学方法和技能，提高运用物理知识分析问题 和解决问题的能力。
　　根据编者多年来的教学经验，对学生在学习中容易出现的疑点及犯的 错误，在相应的释文中都做有明确的解释。具体来说，①对基本概念、基 本规律和基本方法都专列词条进行详尽解释，并举例说明；②能联系实际 的条目都举了生产、生活中的实例，既巩固了基础知识，又阔宽了学生的 眼界；③本词典讲求实效，立足于帮助学生提高思维能力及解决实际问题 的能力。
　　我们希望本辞典对初中学生学习物理有所帮助，并忠心地希望广大师 生对本书提出修改建议，以期日臻完善。
编者
1993 年 9 月

一、力和常见的运动


　　机械运动 一个物体相对于别的物体的位置的改变。如：一列火车从 北京出发开往上海，在不同的时刻依次通过天津、济南、南京，最后抵达 上海，这列运动着的火车相对于地球上的位置是随着时间而变化的，这就 可以说火车在做机械运动。鸟儿在飞翔，河水在流动，汽车在奔驰，轮船 在航行，它们相对出发地点的位置都在随着时间而发生变化，它们都在做 机械运动。机械运动是一种最简单、最基本的运动形式。
　　机械运动是各种各样的，有的物体沿直线运动，并且时快时慢，如百 米赛跑中运动员的运动。有的物体沿曲线运动，如地球环绕太阳旋转的运 动等，尽管它们的路线多种多样，但总可以把机械运动分为直线运动和曲 线运动，而直线运动又可以分为匀速直线运动和变速直线运动。参照物研 究任何物体是否运动和怎样运动的时候，总是先选定一个物体做标准，看 被研究的物体对于这个被选定的标准物体的位置是否变化，来判断被研究 的物体是否在运动，这个被选定的标准物体就叫参照物。
　　参照物 是可以任意选择的。为了研究问题方便，应选择最合适的参 照物。若要研究地面上物体的运动时，最方便的是选择地面或地面上静止 不动的物体做参照物，要研究正在行驶的船舱里的人的运动时，可以以舱 内的物体为参照物，要研究地球和各行星对太阳的运动时，最好选择太阳 作参照物。
　　事实上被选为参照物的物体也是运动的，因为地面上的所有物体都随 着地球对太阳的公转和自转而一起运动，所以对太阳来说，地面上的所有 物体都是运动的，太阳是环绕银河系中心以一定的速度运动着，而银河系 本身也在太空中不断运动。所以，当研究机械运动时，被当做不动的物体 即参照物实际上也都在运动着。
　　运动的相对性 当物体相对于参照物的位置随时间发生变化时，物体 是运动的；位置没有变化时，物体是静止的。由于参照物是任意选取的， 所以物体的运动和静止就具有相对性。例如，乘客静坐在行驶的车厢里， 把车厢作为参照物，乘客是静止的，因为他和车厢的相对位置没有变化； 若以地面上的树木、房屋为参照物，乘客就是运动的，因为他随着车厢相 对树木、房屋的位置发生了变化。所以同一物体的运动状态从不同的参照 物来观察，结果可以是不同的。卡车载着机器在公路上行驶，坐在卡车上 的人看到机器是静止的，站在公路旁的人看到这机器正在驶近或离开他运 动着，而对面开来的另一卡车的驾驶员就认为这机器是迎面飞驶而来的。 这三种说法哪一种是正确的呢？应该说，它们都是正确的。因为他们以三 个不同参照物来观察同一机器的运动，所以得出不同的结果。因此，所有 物体的运动和静止都是相对的。只有在先选定一个参照物的情况下，物体 的运动状态才能够确定。
　　
　　路程和距离 在一段时间内，运动物体经过的路线的长度，叫做物体 在这段时间内通过的路程。路程用长度的单位——米，来计量。物体沿一 定的路线，从一地到达另一地，其路线可能有直有曲，物体在这段时间里 经过的路程，就是它所经过的这些直的、曲的路线长度的总和。我们在地 图上测京——广铁路线路程时，就是先用一条棉线，按照铁路的弯曲变化 附着在地图的铁路线上，然后取下棉线拉直后，测出其长度，按比例尺放 大后，就是实际京——广铁路线的路程。
　　距离是两个位置间所连线段的长度。用长度的单位——米，来计量。 如图假如你家住在图上 A 点，学校你家东北方向 600 米处的 B，从你家到 学校可能有不同的几条路（ACB、 ADB、 AEB 等），如果只考虑 A、B 两位 置间距离，则就是 AB 线段的长度。不论你走哪条路，只不过是通过了不同 长度的路程，A、B 两位置之间的距离始终是 600 米。我们在测两地距离时， 测的就是两地连线的直线长度。


　　路程和距离虽然都是长度，但两地间距离一定时，两地间的路程因走 的路线不同而各异。路程一般不等于距离，只有物体在做直线运动（且没 有往复）时，从一位置到另一位置的路程才等于距离。
　　匀速直线运动 物体在一条直线上运动，如果在相等的时间内通过的 路程都相等，这种运动叫做匀速直线运动。匀速直线运动是物体做的各种 运动中最简单、最基本的运动。
　　做匀速直线运动的物体，首先应当在一直线上运动。并且严格地说， 在任何相等的时间间隔内，通过的路程都应该是相等的。例如，汽车在平 直的公路上运动，如果它每隔 1 小时的时间间隔，通过的路程都是 60 千米， 可是还不能断定它做的就是匀速直线运动。只有在任意选择的相等的时间 间隔内，这些时间间隔可以任意长短，当其通过的路程都相等时，我们才 能说汽车做的是匀速直线运动。
　　匀速直线运动的速度 在匀速直线运动中，速度的大小等于运动的 物体在单位时间内通过的路程。用 s 表示路程，t 表示通过这段路程所用 的时间，速度公式
s
v =
t
速度的单位是米／秒，常用单位有千米／小时，换算关系为
1 千米/小时=0.28 米／秒。 物体做匀速直线运动时，在任意相等的时间内通过相等的路程，物体
运动所通过的路程随时间均匀增大。例如，一辆做匀速直线运动的汽车， 每秒钟内通过的路程是 10 米，那么，它在 1、2、3??秒内的路程就是

10米
10、20、30??米。路程和时间的比值 =
1秒

20米
2秒 =

30米
3秒


= ? = 10米 / 秒，

这个比值正好反应了物体运动时，其快慢程度是均匀的。不同匀速直线运

动的物体，这个比值不同，这反应了不同物体运动的快慢程度不一样，比 值的大小，表示了物体的运动快慢程度，所以，速度是表示物体运动快慢 的物理量。做匀速直线运动的物体，如果知道了其通过的路程和所用的时 间，就可以由速度公式求出其速度大小。
知道匀速直线运动物体的速度，就可以求出物体在给定时间里通过的
路程s = vt；或者可以求出通过某段路程所用的时间t = s 。例如，在测地——
v
月距离时，从地球向月球发射一束激光（光速为 3.00×105 千米／秒），
2.56 秒钟后收到反射回来的信号，地——月距离为：
???? ×?? ? 千米／秒× ? ×????秒
?
＝3.84×105 千米。
　　变速直线运动 物体在一条直线上运动，如果在相等的时间内通过的 路程并不相等，这种运动叫变速直线运动。
　　做直线运动的物体，大多数并不是匀速的，可能是先慢后快或先快后 慢，也可能是时快时慢的运动。如，公共汽车在平直公路上运动，就时停 时走，有时加速有时减速；弹簧下吊着的物体的上下振动，物体的运动则 是往复的，不但速度的大小，而且速度的方向都在改变。变速运动是更普 遍的运动。做变速直线运动的物体的速度是随时在变化的，或者说，在相 等的时间间隔内通过的路程并不相等。
　　平均速度 反应物体在一段路程或一段时间内大体上运动快慢的物 理量。由于做变速直线运动的物体速度的大小，一般是随时在变化的，所 以为了粗略地描述其运动的快慢，把物体在这段时间里（或这段路程上） 的运动看作为匀速直线运动，从而用求匀速直线运动速度的办法来求其速
度。用v表示做变速直线运动物体的平均速度，用s表示路程，用t表示
通过这段路程所用的时间。物体在这段时间（或这段路程上）的平均速度

v ? s t
　　做变速直线运动的物体，在不同时间内（或不同路程上）的平均速度 一般是不同的。如：赛车从静止出发，第 1 秒内前进了 1 米，第 2 秒内走
(1 ? 3 ? 6)米

了3米，第3秒内走了6米。赛车在这3秒内的平均速度是
3秒
(1 ? 3)米

= 3．3

米／秒；赛车在前2 秒内的平均速度是
2秒
(3 ? 6)米

= 2 米 / 秒；而后2 秒内的平均

速度是
2 秒

? 4.5米 / 秒。因此，要明确物体是在哪段时间内或哪段路

程上的平均速度。
　　一辆汽车开始以 30 千米/小时的速度行驶了 30 千米，然后又以 60 千 米/小时的速度匀速行驶了 30 千米，这辆汽车在这 60 千米路程中的平均速
　　

度v ?

30千米 ? 30千米


40千米 / 小时。如果把求平均速度

30千米
30千米 / 小时

30千米
?
60 千米 / 小时

写成v = 1 （30千米 / 小时＋60千米 / 小时） = 45千米 / 小时，显然是错
2
误的。
　　测量 利用仪器采用不同的方法获得各物理量量值的过程。物理量的 测量可分成两类：直接测量与间接测量。凡是直接用测量仪器可以量出结 果的，叫做直接测量。用刻度尺来量长度，用表来测量时间，用天平来称 质量，用温度计来测温度，都是直接测量。但是大多数物理量的测定，需 要先用仪器测出有关的物理量，然后再根据有关公式计算出结果来，这种 测量叫做间接测量。如测出立方体的边长求体积，测出质量和体积求密度 等等，都是间接测量。
　　测量所能达到的准确程度由测量仪器的最小刻度决定。测量需要达到 的准确程度与测量的要求有关，如量体裁衣时，准确到厘米就够了，而发 射卫星时，各种数据要相当精确，若由于各种因素的影响，致使最后一级 火箭的速度差千分之二，卫星就会偏离预定轨道十万米，发射将不能成功。 误差 对任何一个物理量进行测量都不可能得出一个绝对准确的数 值，即使用测量技术所能达到的最完善的方法，测出的数值也与真实值存 在差异，这种测量值与真实值的差异称为误差。误差可分系统误差和偶然 误差。系统误差是由于仪器本身不精确或实验原理不够完善而引起的误 差。如天平的两臂应是等长的，然而它们不可能完全没有差别，天平配备 的砝码质量应该是准确的，但也不可能一点不差。使用天平时，待称物体 和砝码的体积一般不等，它们受到空气的浮力就不等，所以实际上天平平 衡时，被测物体的质量不能绝对的等于砝码的总质量。但对一般测量，系 统误差不大，都能满足实验精确的要求。偶然误差是由于实验中的各种偶 然因素而产生的误差。如用刻度尺测量长度时，读出的数值总是有几位准 确数字，后面还有一个估计数字，这个估计数就可能偏大或偏小，这就是
偶然误差。 误差是不可避免的，但是可以尽可能的减小，系统误差可以通过完善
实验原理或采取恰当的实验方法来减小。减小偶然误差最常用的方法是多 次测量取平均值的方法。
　　长度的测量 测量长度的基本工具有刻度尺，钢卷尺，游标卡尺，螺 旋测微器等，测量长度时，要先根据实际情况确定测量需要达到的准确程 度，然后再根据要求选用适当的测量工具。
　　测量长度的读数方法如下页图。图 (1)中的刻度尺只有厘米刻度，叫厘 米刻度尺，用这种刻度尺测量出来的长度只精确到厘米，厘米下一位的毫 米数是估计值，是不精确的。图(1)的测量值为 2.8 厘米。图(2)中刻度尺 的最小刻度是毫米，称为毫米刻度尺。其测量值是 2.75 厘米，其中 2.7
　　
厘米是精确值，0.05 厘米是估计值。刻度不同的刻度尺其精确程度不同。 需要注意的是，在记录测量结果时，必须在数值后面写出所用的单位。


　　长度的特殊测量方法 对于不能直接用刻度尺测出的长度，如较短 的曲线、微小的长度等，可根据具体情况采用一些特殊的方法达到测量的 目的。在精确度要求不高的情况下，可采用以下方法：第一，把曲线变为 直线，再用刻度尺测量。如要测量一圆筒的外径，可用一条弹性不大的细 线绕圆筒外壁一周，在相重合点做出标记，然后将细线拉直，用刻度尺量
l

出二标记之间的长度即为圆筒的周长l，再利用公式d =

算出圆筒外径。
π

第二，利用几何学知识，测量圆锥体的高或球体的直径如下页图。 由图可知：球的直径 D=2.80 厘米，圆锥体的高 h=2.80 厘米。第三，
对于微小长度测量时，可把 n 个相同的微小长度累积起来，用刻度尺测出 总长度，用其测量值除以 n 即为所求。例如要测金属丝的直径，如图所示：
l
d = n ，l是总长度，n为所绕金属丝的圈数。


　　量筒和量杯 实验室里用来测液体体积的仪器，在使用之前，先要弄 清量筒或量杯壁上的刻度，（甲）图量杯和（乙）图量筒的每小格刻度都
是 2 厘米 3，（丙）图量筒每小格刻度为 5 厘米 3。有的量筒或量杯上经常 刻有“ml”，读作毫升，1 毫升=1 厘米 3。由于量杯上粗下细，量杯上的 刻度是不均匀的，由下至上刻度越来越密。
　　用量杯测量液体体积时，由于不同液体的浸润情况不同，液面可能呈 凹形或凸形。测量过程读数时，应以凹面的最凹处或凸面的最凸处所对的 刻度读数。（丙）图、（丁）图量筒中液体体积分别为“65cm3”和“75cm3”。


　　用量筒和量杯还可以间接测量不溶于水的固体的体积。测量时，先在 量杯或量筒中倒入一定量的水，记下水面所达到的刻度，然后把用细绳系 好的被测物浸没水中，再观察水面达到的刻度，两次测量的差值就是被测 物体的体积。
　　如果被测物在水中漂浮，可以采用系上重物助沉的方法测量它的体 积，其过程应该是，先将系在被测物下边的助沉物浸没水中，记下水面刻 度，然后将被测物也浸没水中，再记下水面刻度。两次测量的差值就是被 测物的体积。
　　在使用量筒和量杯测量体积时，整个测量过程中量筒始终应放在水平 桌面上，不要移动。被测物体要用细绳系住轻放水中，养成正确使用仪器 的良好习惯。
　　时间的测量 为了测量时间，首先确定时间的单位，在国际单位制 中，时间的主单位是秒。比秒大的单位有分、时、日、年，比秒小的单位
　　
是毫秒，1 秒=1000 毫秒。 测量时间的工具有钟、表、秒表、节拍器、电磁打点计时器等。一般
的钟表可以精确到秒。秒表可以精确到 0．1 秒。实验室中常用秒表测量时 间。如图：秒表与普通表不同的是，普通表的时针、分针、秒针总是不停 地转动，而秒表上的分针和秒针不用时都停在零刻度线上，按一下表上端 的钮头，指针开始转动，再按一下指针就停止，继续按一下，两针又都回 到零线。实验时，要开始计时就按下钮头，完毕时再按一下，这时读出分 针、秒针的读数，就是所测量的时间。赛跑时也经常用秒表计时。


　　时间与时刻 量度两个时刻之间的间隔长短的物理量叫做时间，时间 表征物质运动过程的持续性和顺序性。把过程短暂到几乎接近于零的时间 叫时刻，也叫即时。时刻是衡量一切物质运动先后顺序所不可缺少的，时 刻没有长短，只有先后。两个时刻之间的间隔长短，表示一段时间。时间 是一个只有长短没有方向的物理量。所以应注意区别第几秒初、第几秒末 等时刻的概念和第几秒内，前几秒内，后几秒内等时间的概念。例如，第
2 秒内的位移和第 2 秒末的速度是指，第二个 1 秒内即 1 秒的时间内物体 通过的位移，第 2 秒末的速度是指第 2 秒末的时刻物体所具有的速度。前 者对应着一段时间过程，后者对应着一个时刻物体所具有的运动状态。
　　质量 物体本身的一种属性，它不随物体的形状、温度、位置的改变 而改变。把一块烧红的铁块轧成铁板，形状变了，质量不变，一杯水降温 到零摄氏度以下，凝结成冰，物态变了，质量不变；把一张桌子移到月球 上去，位置变了，质量仍不变。这就是说质量反映了物体自身的一种性质。 一个物体惯性的大小与质量有关，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯 性小。
　　质量的测量 为了测量物体的质量，国际上要规定质量的单位。1 升 纯水在 4℃时的质量规定为 1 千克。根据这个规定，国际上用铂铱合金做 成一个圆柱体，使它的质量与 4℃时的 1 升纯水的质量相等，即为 1 千克， 这个铂铱合金的圆柱体叫做国际标准千克，所以在国际单位制中，质量的 主单位就是千克。
　　测量质量的仪器有天平、杆秤、托盘秤、磅秤等。物理实验室常用天 平测量质量，因为天平的精确度较高。（天平的使用方法见物理天平）
　　测量质量除用天平直接测量外，还可以用其它仪器结合物理公式而间 接测定。如：利用弹簧秤可测出物体的重量 G，然后利用公式 G=mg 变形得 m=G／g 而确定 m 的大小（式中 g 为测量地的重力加速度）。如果知道被测 物体的物质密度，想办法测出该物体的体积，利用ρ＝m／V 公式变形得 m
＝ρ·V 也可测定物体的质量。利用物理规律和现代科学技术手段，还可 以测得大到天体小到分子、原子和电子的质量。
托盘天平 测量物体质量的仪器。其构造如图示。这种天平的称量一

般是 200 克，感量为 0.1 克，它没有 1 克以下的微量砝码，但装有游码。 小于 1 克的质量数可由游码读出。用托盘天平称量前，要将天平放在平整 的桌面上，使游码指零，调节托盘下的两个螺母使横梁指针指在正中，然 后开始称量质量，其称量方法和注意事项和物理天平相同。


　　物理天平 测量物质质量的较为精密的仪器。它是利用杠杆的平衡原 理制造而成。
　　天平的构造如图。W 为底板，E 为止动旋钮，P 和 Q 为底板螺钉，K 为 标尺，F 为支柱，H 为游码。J 为横梁。A、B、C 为横梁上三个刀口，D 为 指针，a、b 为平衡螺母。


　　天平的使用可按以下步骤进行：首先要对天平进行调节，调节分两步： 第一步是调节天平底板水平。实验室中的学生天平大部分是根据水准仪中 气泡的位置调节底板螺钉。若气泡偏左，说明底板的左边高，应放低左螺 钉或升高右螺钉直至气泡移到中央为止。第二步是调节横梁平衡。先将游 码对准横梁标尺的零刻度线，然后调节横梁螺母 a、b，若指针偏右，即应 调节 b 螺母使其向外侧移动，或调节 a 螺母使其向内侧移动，直至指针指 在标尺的中央为止。其次天平称量时，先使横梁制动，将待测物体放在左 盘，砝码放在右盘，再转动旋钮 E 使横梁升起，观察指针是否指在中间， 如不在中间，则放下横梁增减砝码，再升起横梁，观察指针的摆动，直到 平衡为止。这时所放砝码的总质量就是被称物体的质量。
　　使用天平称量时，应注意几点：第一，被称物体的质量绝对不能超过 天平的测量范围。第二，放入和取走物体或砝码，应在天平横梁被制动的 情况下进行。第三，不要用手直接拿取砝码，要用镊子夹持砝码。不要把 化学药品、湿的物体以及过冷过热的物体直接放在盘上。
　　物质的密度 单位体积的某种物质的质量，用 m 代表物体的质量，V 代表体积，物体的密度
ρ = m
V
密度的单位是千克／米 3，常用单位有克／厘米 3。换算关系：1 克／厘米
3=1000 千克／米 3。 不同物质的密度一般是不相同的，在通常条件下，每种物质都有确定
的密度值，所以，密度是物质的一种特性。物质的密度一般不随其外部形 状、体积和质量的大小、所处的环境等而改变。如：金属被锻压、拉伸等 加工后；一桶水中取出的一杯水；一块物质被带到月球上去等，其物质的 密度是不变的。但是，物质的密度与温度是密切相关的，由于一般物体都 有热胀冷缩的性质，当温度升高或降低时，物体的体积要发生变化。由密
度公式ρ = m ，当温度升高时，物体的质量不变，其体积变大，则其密度
V

相应减小。反之，温度降低时其密度要增大。教科书上所列的一般物质密 度表，是在通常条件下温度约 20℃左右时，物质的密度值。
　　物体的平均密度 物体有的是由不同物质合成的，也有的是空心的， 如果把由不同物质合成的，或空心的物体当作是由某种物质构成的均
匀物体，常常需要求这个物体的平均密度，仍用公式ρ = m 。但是求得的密
V
度值，一般不是构成物体的物质的密度。而是这个物体的平均密度值。 钢铁这种物质的密度值是 7.8×103 千克／米 3，如果我们把 1 千克的
铁块做成体积是 10 分米 3 的空心铁球，这个铁球的平均密度为 0.1×103 千克／米 3，其意义是，这个空心铁球相当于由密度为 0.1×103 千克／米 3 的物质构成的均匀实心体。显然，这个空心铁球的平均密度小于水的密度， 这也正是钢铁制造的轮船浮在水面上的原因。利用某种物质制成的空心物 体的平均密度，一定小于这种物质的密度。
　　再如，体育课上用的铅球，质量是 4 千克，体积为 0.57 分米 3，算出 其平均密度为 7.0×103 千克／米 3，而铅这种物质的密度为 11.3×103 千 克／米 3，显然，“铅球”并不是用铅做的，而实际上是空心的铁球。我 们居住的地球的平均密度是 5.5×103 千克/米 3，但是地球的密度并不是均 匀的，由地壳到地核密度逐渐增大，太阳的密度只有 1.41×103 千克／米
3。


密度的测量 根据密度公式ρ = m ，要测某种物质的密度，需测量由
V
这种物质构成的物体的质量和体积，这个物体称做测量样品。测量物质密 度的主要步骤如下：
1．选择样品。
2．测量样品的质量和体积。
　　3．用密度公式计算物质的密度。 实验室里常用天平测物体的质量，用量筒或量杯测物体的体积。在实际测 量物质密度时，还应注意如下具体的测量手段和方法。
　　(1)形状规则的均匀物体，除用排液法用量筒或量杯测其体积外，还可 用刻度尺测出有关的长度，例如，长方体测出长、宽、高；圆柱体测出底 面直径和柱体的高，球体测出直径，代入有关公式可算出体积。
　　(2)测液体体积时，为减少因从玻璃杯中倒出样品时不易倒净，而造成 的误差，可直接用量筒代替玻璃杯。
　　　　(3)如果样品在水中漂浮，可用助沉法测量其体积。如图，将助沉物系 在样品下边，先将助沉物浸没水中，记下刻度 V1，再将助沉物和样品 都浸没水中，记下刻度 V2，两次差值 V2－V1 就是样品的体积。


在测密度的实验里，所记录的数据应该是直接测量的原始数据，要注

意数据记录表格的设计，下表为测量食盐水密度的数据记录表格，供参考。 力和常见的运动













密度的应用 密度的应用有以下几方面：
①鉴别物质。通过测量一定物质的质量和体积，根据密度公式ρ = m ，
V
求出其密度值，对照密度表就可以查出它是什么物质。
　　②计算不便称量的物体的质量。如天安门广场上的纪念碑不能直接称 量其质量，可以先测出它的体积，查表找出它所用石料的密度，由公式 m= ρv 计算质量。巨形油罐的储油量也是用此方法计算。
③计算形状复杂，不便测量的物体体积。制做形状复杂的工件（如齿
m

轮）所需物质的体积，可以根据公式V =

量。最后算出物体体积的大小。

，把体积的测量转化为质量的测
ρ

④计算合金成分：例如，用金、铜两种金属制成的合金工艺品，质量
为 0．2 千克，体积为 18 厘米 3，其金、铜含量可以如下计算。
合金质量 m=0.2 千克=200 克，合金体积 V=18 厘米 3，金的密度ρ1=19.3
克/厘米 3，铜的密度ρ2=8.9 克/厘米 3。
金、铜含量为 m1 和 m2。设金、铜体积分别为 V1 和 V2，由题意：
V=V1+V2 ①
m=m1+m2 ②
∵m1=ρ1V1 m2=ρ2V2
∴m=ρ1V1+ρ2V2 ③
由①V1=V-V2 代入③得：
m=ρ1（V-V2）+ρ2V2
ρ1 V - m

∴V2 =

ρ1 - ρ2

19.3克 / 厘米3 ×18厘米3 - 200克
= 19.3克 / 厘米3 - 8.9克 / 厘米3
=14.2 厘米 3
∴m2=ρ2V2=8.9 克/厘米 3×14.2 厘米 3=126.4 克
m1=m-m2=200 克-126.4 克=73.6 克
应用密度，在工业选材方面，经常用密度较小的材料做为飞机的制作

材料，或建筑的装饰材料，以减轻整体质量；用密度较大的物质做机器的 飞轮、底座等，来加大物体的质量。在农业上，应用饱满的种子密度大在 水中下沉，干瘪的种子和其它杂草的种子密度小浮在水面来选种。密度还 是天文学探索天体性质的重要依据。
　　力 力是物体对物体的作用。力产生于相互作用的物体之间，当一个 物体受到力的作用时，一定有另一个物体对它施加这种作用。没有物体， 就不会有力的作用。所以不论是直接接触的物体间的力作用，还是不直接 接触物体间的力作用；不论是宏观物体间的力作用，还是微观物体间的力 作用，都不能脱离物体而单独存在。
　　力的作用是相互的。人用手推车时，会感到手也受到车的作用力，即 手给车一个推力的同时，车也给手一个推力，所以当一个物体受到力的作 用时，一定也对别的物体施加这种力的作用，即物体施力的同时也受力， 受力的同时也施力。
　　力不仅有大小，还有方向，对物体施以不同方向的力，将产生不同的 效果。既有大小又有方向的物理量叫矢量。力是矢量。
　　力的单位 在国际单位制中，力的主单位是牛，它是根据力使物体的 运动状态发生改变的效果来规定的。当质量为 1 千克的物体，受一个力作 用时，如果它的速度在 1 秒内改变了 1 米/秒，那么，规定该物体所受的这 个力的大小为 1 牛。
牛顿 英国物理学家、数学家、天文学家、经典物理学的创始人（1642
—1727）。1642 年 12 月 25 日生于林肯夏郡沃斯索普村一个农民家庭。 少年时期的牛顿，便显示出了出众的才能。他所专心精制的许多小机
械，如风车、风筝、滴漏时针、日圭仪等，引起了多人的注重和好评。牛 顿的一生大部分时间从事科学实验、教学和理论研究。他在数学、物理学、 天文学等多方面创造了惊人的奇迹。
　　在数学方面，牛顿是微积分的创始人之一，他在 23 岁时便发现了“二 项式定理”和“流数法”及“流数法”反演，即微分法和积分法。为近代 科学发展提供了最有效的工具，开辟了数学上的一个新纪元。
　　在物理学方面，牛顿取得了力学、热学、光学等多方面的巨大成就。 牛顿三定律构成了经典力学的理论基础。这些定律是在大量实验基础上总 结出来的，在宏观、低速情况下可以很精确地反应机械运动的客观实际。 是解决机械运动问题的基本理论依据。牛顿在力学方面另一个巨大贡献是
m ·m

发现了万有引力定律：F = G

1 2 。该定律是自然界的普遍规律之一，
r2

它适用于宏观和微观世界中任何物体之间。牛顿还在力学发展中，首先确 定了一系列的基本概念，如质量、动量、惯性和力等。使力学形成了严密、 完整、系统的科学体系。在热学方面，牛顿确立了冷却定律。在光学方面， 他同样取得了巨大的成果。他利用三棱镜进行了著名的色散实验，发现白

光可以分解为多种颜色的光谱带。同时他还作出了多色光合成白色光的实 验，精确分析了色散现象的本质。他是白光组成的最早发现者。
　　在天文学方面，牛顿可以称为近代伟大天文学家。他的杰出贡献是制 作了反射式望远镜，这是天文学史上的一项重大革新。他在天文学上的另 一重要贡献是对行星的运动规律进行了全面考察，他证实了开普勒的行星 运行的椭圆形轨道以及彗星的抛物线轨道。
　　牛顿是科学发展史上举世闻名的巨人。他奠定了近代科学理论基础， 是以正确的思维方法指导科学研究的代表。他是一位自强、勤奋的“天才”， 为世界自然科学的发展做出了不可磨灭的贡献，成为近代科学的象征。
　　1927 年 3 月 20 日逝世于肯辛顿村，终年 85 岁，终生未娶。因为他为 他的国家作了巨大贡献，死后葬于威斯敏斯特教堂。
　　力的三要素 力的大小、方向和作用点。静止在光滑平面上的一辆 车，用一较大力推车时，车就较快地运动起来，即车的运动状态改变较快， 反之，改变较慢。如果力的作用方向向左，车就从静止开始向左运动。反 之，向右运动。可见力的作用效果不但与力的大小有关，也与力的作用方 向有关。除此之外，力作用在物体上的位置也可直接影响力的作用效果。 如开门时，虽然向同一方向用等大的力，但是若握住把手推门就可以将门 推开，而在门轴的边缘上推，门就很难被推开。力作用在物体上的位置叫 力的作用点。可见，力的大小、方向和作用点直接影响到力的作用效果。 因此，要准确地表示力就必须同时表示出力的大小、方向和作用点，即力 的三要素。
　　力的图示 表示力的大小、方向和作用点的图示。用一根带箭头的线 段来表示力，线段的长短表示力的大小，箭头的方向表示力的方向，箭尾 表示力的作用点。
　　用力的图示法作图时，首先选定一个标度（又叫比例尺），然后从力 的作用点起，沿作用力的方向按比例画出线段，最后在线段末端画出箭头 方向。如图：物体重力 30 牛，拖车受到 500 牛的牵引力。


　　重力 由于地球的吸引而使物体受到的力。重力的方向是竖直向下 的，力的单位是牛。
　　一个物体所受的重力跟这物体的质量成正比。即质量大的物体它所受 的重力也大。严格地讲，一个物体所受的重力还跟它所处的地理位置有关。 因为地球对物体的吸引作用的大小决定于物体离地心的远近。地球是一个 椭圆形球体。如图，一个物体，如果把它放在赤道地带，距离地心远，吸 引作用小，如果把它放在南极或北极地带，离地心近，吸引作用就大。所 以说同一个物体所受的重力的大小随着该物体所在的地理位置的不同而改 变。此外，地球的自转也对物体的重量产生微小的影响。
　　
　　重心 重力的作用点。每一个物体都可以看成是由很多的微小部分所 组成的。每一个微小部分都受到竖直向下的重力的作用，如图甲：因为重 力的方向总是竖直向下的，所以这些微小部分所受的重力是彼此平行的。 如果把这些力集中于 O 点，则这些力的总和就是物体所受的重力 G，O 点就 是物体的重力作用点即重心。


确定重心的方法 质量均匀，形状有规则的物体的重心与它的几何
中心重合。例如，棒的重心在其全长的 1 处；薄圆板和圆环的重心在圆心
2
处；正方形、长方形、平行四边形薄板的重心在它们的对角线的交点处； 三角形薄板的重心在它的三根中线的交点处；球的重心在它球的心处。
　　如果物体的形状是不规则的，或者质量是不均匀的，若用计算法来确 定它们的重心较为复杂。可以采用悬挂法来确定重心。例如，图是一块不 规则形状的薄板，把线拴在薄板的任何一点如 A 点上，把它悬挂起来，因 为薄板在两个力的作用下处于平衡状态，它受到的重力 G 与线的拉力 F 必 在一条直线上，也就是说，它的重心一定在悬线 AF 的延长线上，然后再用 另一个点 D 作为悬点，把薄板再悬挂起来，同理，重心一定在 DE 的延长线 上，则 AB 和 DE 两根直线的交点 C 即为薄板的重心。


　　物体的重心可以在物体上面，也可以在物体外面。如图，C 点为该物 体的重心。


　　弹力 物体与其它物体接触发生形变，当物体要恢复形变时，会对跟 它接触的物体产生力的作用。这种力叫弹力。
　　用手压缩或拉伸弹簧，弹簧发生了形变，弹簧就对手有一个推或拉的 力，人手受到的这个力就是弹簧的弹力。
　　吊绳吊起重物，拉紧的绳和重物同时发生微小形变，重物对绳产生向 下的弹力，绳对重物产生向上的弹力（图 2）。放在水平桌面上的书（图 1）， 桌面与书互相压紧，同时发生微小形变，桌面产生垂直桌面对书向上的弹 力，书产生对桌面垂直的弹力。弹力在直接接触的物体发生形变时产生。 常说的压力、拉力、支持力都是弹力。支持面的弹力方向总是与支持面垂 直，轻绳的弹力总是沿绳绷紧的方向。
　　应当注意，接触物体间是否有弹力，取决于是否存在形变，由于形变 很小时，不易判断，可以采用分析物体运动状态的方法来判断弹力是否存 在。图 3 中物体 AB 相互接触，在水平面上以共同速度匀速运动，A、B 之 间没有弹力，否则物体 A 或 B 的匀速运动状态就要改变。


　　胡克定律 弹簧在弹性限度内，弹力的大小 f 跟弹簧伸长（或缩短） 的长度 x 成正比，即：f=k·x。式中 k 为弹簧的倔强系数，单位为牛/米，
　　
它表示弹簧的弹性程度，不同弹簧的倔强系数一般不相同。 如图：倔强系数为 k 的弹簧受到拉力 F1 时，弹簧的弹力也是 F1，弹簧
伸长为 x1 则 F1=k·x1；弹簧受到拉力为 F2 时，弹簧的弹力也是 F2，弹簧 的伸长为 x2，则 F2=k·x2。在弹性限度内，弹力分别为 F1、F2、

F ??时，弹簧的伸长为x 、x 、x ??则胡克定律为 F1
1

= F2
x 2

= F3 ??
x 3

=k


　　弹簧秤 测量力的工具，是根据在弹性限度内弹簧的伸长（或压缩） 量跟拉力（或压力）成正比的原理制成的。在制作弹簧秤刻度时，只要画 出若干主要刻线，其它刻线可在主要刻线中间均匀分格得到。弹簧秤的刻 度是均匀的，常见弹簧秤有图中几种。图(1)，弹簧秤的刻度标在外壳上， 弹簧的下端附有指针，从指针位置读出力的大小。图 (2)，弹簧秤的内部也 是一根弹簧，弹簧下端连着一有刻度的圆柱，测量时，从柱上露出的刻度 来读出力的大小。图 (3)是压缩式弹簧秤，通过指针在刻度盘上的读数读出 重物所受重力的大小。使用弹簧秤时应注意它的测量范围，调整零点（或 估读零点）。还应注意弹簧秤的单位和正确读数。


　　静摩擦和静摩擦力 两个相互接触的物体，在外力作用下，物体间有 相对运动趋势，但又保持静止状态时，产生的摩擦叫静摩擦。在接触面上 产生阻碍相对运动趋势的力，就是静摩擦力。
　　静摩擦存在的条件是物体间有相对运动趋势。用力拉地面上物体，物 体没有被拉动，放在斜面上的物体但没有下滑，物体和接触面之间都存在 着静摩擦。图(1)中物体 A 放在小车上以共同的速度 v 匀速运动时，物体 A 与车之间不存在相对运动趋势，故不存在静摩擦。


　　物体受静摩擦力的方向，总是与物体间相对运动趋势方向相反，并且 沿接触面。图(2)中，斜靠在墙壁上的木棒，接触点 A、B 受到的静摩擦力 方向如图所示。
　　静摩擦力跟使物体产生相对运动趋势的外力是一对平衡力，静摩擦力 的大小总是跟这个外力大小相等。外力大些，静摩擦力也大些，但是，静 摩擦力随外力增大到一定数值时，物体就要产生滑动，这时的静摩擦力称 为最大静摩擦力。在数值上，最大静摩擦力等于静止物体开始运动时所需 要的最小外力。
　　静摩擦力总是阻碍物体间的相对运动趋势，但静摩擦力并不总是作为 阻力，汽车之所以能够将车上的重物运走，就是因为物体受到车厢施与它 的静摩擦力作用。
滑动摩擦和滑动摩擦力 两个接触的物体，当一个物体在另一个物

体表面上滑动时，产生的摩擦叫滑动摩擦。在接触面上，阻碍相对滑动的 力，叫滑动摩擦力。
　　物体受滑动摩擦力的方向沿接触面，且总是跟物体相对运动的方向相 反。滑动摩擦力对物体间相对运动起阻碍作用。滑动摩擦力的大小与接触 面的粗糙程度有关，与正压力的大小有关。当压力一定时，接触面越粗糙， 物体受的摩擦力越大；当物体在一定粗糙程度的接触面上滑动时，正压力 越大，滑动摩擦力也越大。当物体间接触面粗糙程度和正压力都一定时， 滑动摩擦力的大小还与接触面的干湿程度有关。如表面抹上润滑油，可以 大大地减小滑动摩擦力。实验证明，滑动摩擦力的大小与接触面积的大小 无关，与物体运动速度的大小（在低速时）几乎无关。
　　关于摩擦力产生的原因大概有两种主要说法，一是摩擦的凹凸啮合 说，认为摩擦产生原因是由于物体表面的粗糙不平，两物体互相接触时， 凹凸不平部分互相啮合，使物体运动受阻引起摩擦。二是分子粘合说，认 为滑动摩擦是由紧压着的接触面上分子的引力，引起表面的吸附作用所
致。
　　滑动摩擦力的测量 利用弹簧秤沿水平接触面的方向拉物体做匀速 运动，物体在水平方向上受到的滑动摩擦力和弹簧秤对物体的拉力是一对 平衡力，弹簧秤上的读数即等于滑动摩擦力的大小。


　　实验中，应保证底面水平，且拉力也是水平的。否则，拉力与摩擦力 将不为平衡力关系，弹簧秤的示数也就不是摩擦力的大小了。利用此实验， 当把砝码下断地加在物体上，或改变底面的粗糙程度，重复实验时，就可 以考查滑动摩擦力与正压力大小、表面粗糙程度的关系。
　　滚动摩擦 一个物体在另一个物体表面上滚动时产生的摩擦。滚动摩 擦是滚动着的物体所受到的对滚动的阻碍作用。
　　滚动摩擦形成的原因不同于滑动摩擦，当物体在平面上向前滚动时， 支承面因受压而变形，接触前方的支承面隆起，滚动的物体在滚动的过程 中，始终处于一种“爬坡”状态，使物体的滚动受阻，形成滚动摩擦。由 于滚动摩擦形成的原因完全不同于滑动摩擦，滚动物体受到的滚动阻碍作 用和摩擦力是两个完全不同的概念。滚动摩擦比滑动摩擦要小得多，滚动
轴承的摩擦约是滑动轴承摩擦的 1 ～ 1 。
20 30


增大和减小摩擦的方法 我们可以通过改变正压力的大小、接触面
的粗糙程度和干湿程度以及使用不同的摩擦方式——滑动或滚动摩擦方 式，来改变摩擦的大小。在生产、生活中无处不存在摩擦，有时候摩擦给 我们增加麻烦；有时摩擦又是我们不可缺少的助手。这两方面，需要增大 的是有利摩擦，减小的是有害摩擦。
在一些情况下摩擦是不利的，如机器转动时的摩擦，造成机件的磨损，

摩擦生热又造成无益能耗而降低机械效率。锯片锯木头时，在锯片上抹些 油；钥匙孔里撒些石墨粉，这些是用加润滑剂的方法来减小摩擦。机器或 车辆的转轴部分使用滚动轴承，可以大大地减小摩擦。
　　很多情况下要增大摩擦，加大摩擦力的方法常用以下几种。一种是增 大压力：握住一件东西要用力；骑自行车要迅速停下来，就要用力捏闸。 都是用增大压力以使摩擦力增大。另一种方法是使接触面变得粗糙：工具 把手、车轮上的花纹；冬天在北方冰雪封冻的路上行车，汽车轮上要带上 防滑链，或路面上撒些渣土；体操运动员在器械上做动作，手上要抹些镁 粉。都是使接触面粗糙，而使摩擦增大。还有一种常用的方法：就是用增 大包角（实际上是增大压力）的方法来增大摩擦。利用皮带轮传递动力时， 防止皮带在轮上打滑，就要增加包角；如轮船靠岸时，人们要把缆绳在缆 桩上多绕几圈；有时提重物时，我们也经常把绳子在手上多绕上几圈。
　　合力 如果一个力单独作用在物体上产生的效果，与几个力共同作用 在这个物体上产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力。求这几个 力的合力叫做力的合成。
　　几个力共同作用在物体上，可以用它们的合力来等效代替，是因为这 一个力的作用效果和这几个力共同作用的效果是相同的。但是应该注意， 这个物体实际受到的还是这几个力的作用，只不过物体受这几个力的作用 其最后效果，无论是运动状态的改变，还是发生形变，可以用合力完全代 替。
　　同一条直线上二个力的合成 当两个力沿同一条直线作用在同一个 物体上时，这样的两个力的合成方法如下：如果两个力的方向相同，合力 的大小等于这两个力的大小之和，合力的方向与这两个力的方向相同，见 图(1)；如果这两个力的方向相反，合力的大小等于这两个力的大小之差， 合力的方向与这两个力中数值大的那个力的方向相同。见图(2)。物体在这
两个力 F1 和 F2 的共同作用下，与它们的合力 F 单独作用产生的效果一样。


　　互成角度的二个力的合成 求作用在同一物体上互成角度的两个力 的合力，用力的平行四边形法则。用表示这两个力的线段为两个邻边作平 行四边形，它的对角线就表示合力的大小和方向。如图。


　　求合力可用作图法，按比例和按两个力的夹角做出力的图示，然后按 互成角度两个力合成的平行四边形法则，做出平行四边形，其对角线 F 就 是合力。量出对角线的长度，按比例算出合力的大小。另外，也可以用计 算法更精确的求出合力的大小和方向。
　　二力平衡 一个物体在两个力的作用下，如果保持静止状态，或匀速 直线运动，这二力就是平衡的。作用在物体上的两个力的平衡条件是：作 用在一个物体上的两个力，如果在同一直线上，大小相等，方向相反，这
　　
两个力就平衡。 在两个力的作用下，物体处于静止状态或匀速直线运动状态。这两个
力一定是一对平衡力，如果知道其中一个力的大小和方向，根据二力平衡 条件，就可以确定另一个力的大小和方向。
一对平衡力的合力一定为零。
　　惯性 物体具有的保持其原来的运动状态不变的特性。一切物体不论 在什么情况下都是有惯性的。
　　当物体不受力时，惯性表现为原来静止的物体仍然静止，原来运动的 物体做匀速直线运动。当物体受外力作用时，惯性表现为物体不容易改变 原来的运动状态。与惯性有关的物理现象，在日常生活中我们是经常遇到 的。如，正在前进的汽车突然停下来，乘客要向前倾倒；赛跑的人跑到终 点，要继续向前冲一段距离；静止的小车，在人的推力作用下，不能立即 达到一定速度，等等，这些都是物体具有惯性的表现。
　　在外力作用下，质量不同的物体其运动状态改变的难易程度是不一样 的。要推动一辆装满货物的重车比推动一辆空车费力，这是因为空车质量 小，运动状态容易改变，重车质量大，运动状态不容易改变。反之，要使 一辆重车停下来要比让一辆空车停下来难。所以，物体的惯性是有大小的， 质量大的物体惯性也大，质量小的物体惯性就小。
　　惯性是物体本身的属性，力是物体运动状态发生改变的外因。有人说： “物体从静止到运动时才有惯性”、“物体从运动到静止时才有惯性”等， 都是把力的概念和惯性的概念混淆不清的错误说法。
　　惯性定律（即牛顿第一运动定律） 一切物体总保持匀速直线运动状 态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。这是英国物理学家 牛顿概括了伽利略等人的研究成果，总结出来的规律。
　　惯性定律首先提出了惯性的概念，惯性是物体保持原有运动状态不变 的属性。定律又描述了物体不受外力时，由于惯性而表现出来的运动规律， 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，正如伽利略所描述的，“任 何速度一但施加给一个运动的物体，只要除去加速或减速的原因，此速度 就可保持下去”。可见，物体的运动并不需要力去维持，因而亚里士多德 “力是物体运动原因”的观点，在这里受到了批判。定律还明确提出了力 的概念，力是改变物体运动状态的原因。也就是说，物体机械运动状态的 改变在于物体之间的相互作用力。可见，力是与物体运动状态的改变存着 因果联系，这就给我们进一步研究物体运动和力的关系提供了基础和依
据。
　　惯性定律是实际物体运动所遵循的规律性的抽象。总结。由于不受其 它物体作用的孤立物体实际上并不存在，我们是不能简单地按字面意义用 实验直接加以证明的。
牛顿第一运动定律 （见“惯性定律”）

　　惯性的应用 惯性是一切物体都具有的属性，惯性现象屡见不鲜。坐 在汽车座位上的人，在汽车突然开动时，人要后仰；在汽车突然停止时， 人要前倾。人从行驶的车上跳下来，由于惯性，人容易向车行驶的方向上 摔倒。这些惯性现象中，运动或静止的物体，受到力的作用，使原来的运 动状态发生改变时，物体的惯性就突出地表现出来。
　　生产和生活中，很多地方都应用到惯性。锤头与锤柄榫的接合松动了， 工人把锤柄竖起来在地上磕几下就紧了。这是因为锤子整体向下运动，锤 柄受力突然停止，锤头由于惯性继续向下运动。这样锤头就紧套在锤柄上。 根据这个道理，我们采用图（乙）、图（丙）的方法，用另外的锤子去击 松动的锤子的锤柄，同样可以使松动的锤子磕紧。


　　气功表演的演员把大又重的石板压在身上，另一演员抡起铁锤猛击石 板，石板砸断而石板下的人却一点也没伤，这是因为石板质量很大，铁锤 作用在石板上，力很大，但作用时间短，石板来不及运动，就被砸断。再 加上石板与演员身体接触面积很大，压强很小，石板砸断，人身很安全。 如果换用一小块薄石板，危险性是可想象的。建筑工人把整块砖砍成两半， 用一只手托住砖，另一只手用瓦刀猛然向砖砍去，砖被砍为两半，而托砖 的手却不会受伤，也是应用了上述道理。
　　实际生活中，衣服沾上了灰尘，用手拍拍衣服；用铁锹铲土；古代战 争中使用的绊马索，等等，都是惯性的应用。
　　伽利略（1564—1642） 意大利物理学家、天文学家和数学家，科学 革命的先驱，历史上他首先在科学实验的基础上融会贯通了数学、物理学 和天文学三门知识，改变了人类对物质运动和宇宙的认识，为了传播 N·哥 白尼的日心说，受到了教会的迫害。并被终生监禁。
　　伽利略 17 岁时，遵父命进比萨大学学医，其间对欧几里德几何学和阿 基米德力学产生浓厚兴趣，1853 年在比萨教堂里注意到一盏吊灯的摆动， 随后用线悬钢球做模拟实验，确证了微小摆动的等时性，由此创制出用脉 搏计来测短时间间隔。此后，他主要精力转向数学和物理。他发明了测合 金成分的秤，先后被聘为比萨大学教授，帕杜瓦大学数学教授，发明了空 气温度计，从理论上论证了落体运动和抛体运动规律，发明了望远镜，还 发明了比例仪等仪器。
　　望远镜发明之后，伽利略又致力研究天文学，在天文学上取得了惊人 的成就。他的贡献是极其巨大的，伽利略通过天文观测发现月球表面有深 谷和平原，发现了太阳黑子活动和太阳自转，观测到金星的盈亏和土星光 环，还发现了木星的四颗卫星，认识到银河是由无数星宿组成的??。在 可靠事实的基础上，伽利略认识到地球并非一切天体绕之运动的中心。1632 年伽利略出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，从理论上 支持了哥白尼日心说，尖锐地抨击了托勒密体系、亚里士多德学派的物理
　　
学和经院哲学。因此，伽利略遭到了罗马宗教裁判所长达几个月的审讯和 威胁后，被关进监狱。
　　伽利略通过对现象的观察，运用数学逻辑和实验事实的分析、推理， 准确地寻求物质运动规律，从方法论上把力学研究引上了正确方向。为了 证实落体定律，伽利略从一个理想实验，首先对亚里士多德重物比轻物下 落快的传统经验说法提出置疑，利用小球沿斜面滚动的方法即小球滚动实 验，证实了落体定律，进而又推出了惯性定律，后来被牛顿完善为牛顿第 一定律。
　　伽利略一生贡献巨大，开创了近代物理的研究方法，奠定了牛顿力学 的基础，这说明他是伟大的科学家和思想家。
　　运动和力的关系 力是改变物体运动状态的原因。或者说，力是使物 体加速、减速或做曲线运动的原因。
　　惯性定律告诉我们，在没有力作用于物体时，物体保持静止或以恒定 的速度永远持续地运动下去，物体的运动是永恒的，并不需要力去推动或 去维持。我们平时见到的，运动物体停止用力它最终要停下来，是什么原 因呢？我们通过行驶的自行车停止蹬踏会慢慢停下来进行分析，由于地面 对行驶的自行车有与它运动方向相反的摩擦和空气阻力作用，停止蹬踏 时，摩擦和空气阻力就是使自行车减速，以至最后停下来的原因。用力蹬 车，就是要克服这些阻力对自行车的减速作用，如果没有摩擦和空气阻力 的作用，也就根本不需要蹬力去维持其运动，也就是说，维持自行车的匀 速运动，并非是缺乏蹬力。和自行车的运动相同，一切物体的运动并不需 要力去维持。物体的运动和力之间没有因果关系，力只是和物体运动状态 的改变相联系。
　　运动状态的改变 物体的运动状态，一般是指物体运动速度的大小及 运动方向。当物体处于静止或匀速直线运动状态时，物体就处于稳定的运 动状态。不论物体运动速度的大小发生改变，或运动方向发生改变，或运 动的速度大小和方向同时改变，我们都说物体的运动状态发生了改变。
　　做变速直线运动的物体，速度大小随时在改变，运动状态也在改变。 曲线运动物体，不管其运动速度大小是否改变，其运动速度的方向是随时 改变的。例如，撑开淋湿的雨伞，转动手柄，我们见到雨滴沿伞边缘的切 线方向飞出；用砂轮磨工具时，火星沿砂轮的切线方向飞出。可见做圆周 运动物体的速度方向总是沿圆周的切线方向。大量的实验事实还可以说明 物体在做任意的曲线运动时，物体在任何位置的速度方向总是沿曲线的切 线方向。所以，曲线运动物体的速度方向总是不断改变的，因而其运动状 态总是随时在改变。


　　物体在平衡力作用下的运动 物体在平衡力作用下，保持静止状态 或匀速直线运动状态。
　　
　　静止在水平桌面上的物体，受到重力和桌面的支持力互相平衡，物体 仍保持静止。若用力 F 拖着这个物体沿水平桌面做匀速运动，除了在竖直 方向上物体受到的一对平衡力外，在水平方向上，拉力 F 与摩擦力 f 也是 一对平衡力。物体所以保持匀速直线运动状态，是由于平衡的几个力对物 体运动状态的改变所起的作用互相抵消，物体表现出的运动规律与不受力 情况相同，但区别是，“不受外力”是理想情况，实际中是没有的，受平 衡力作用则在现实生活中和实际生产中是可见的。


　　至于物体在平衡力作用下是静止还是做匀速直线运动，取决于物体原 来的运动状态。如果物体原来是静止的，受到平衡力作用后，仍旧保持静 止状态；如果物体原来是运动的，受到平衡力作用后，将保持匀速直线运 动状态。
　　物体的平衡状态 物体在平衡力的作用下，将保持匀速直线运动状态 或静止状态。
　　物体的平衡状态有两类：(1)静平衡，静止的物体在平衡力的作用下保 持静止状态。(2)动平衡，运动的物体在平衡力的作用下做匀速直线运动。 需要注意的是，平衡状态指的是物体保持原有状态，不要认为处于平衡状 态的物体一定是静止的。
　　
二、压强和浮力


　　压力 垂直作用在物体表面上的力。互相接触的两个物体之间，如果 发生相互挤压，两个物体都会发生形变，因而两个物体间就有压力作用。 压力的方向总是与互相挤压的接触面垂直，并且指向受压物体。
　　如图，物体 A 在水平桌面上静止放置，A 与桌面之互相挤压，产生形 变，桌面要恢复形变对 A 产生垂直桌面向上的压力（支持力）N；物体 A 要恢复形变对桌面产生垂直桌面的压力 N′。它们是一对作用和反作用 力，并且此时压力等于物体的重力。


　　如图，当物体放在斜面上时，物体与接触面之间的压力，也是大小相 等的，但此时物体对斜面压力的大小与物体重力的大小并无等量关系，方 向垂直于支持面，压力的大小只与物体由于挤压而产生的形变的大小有
关。


　　压强 物体的单位表面积上受到的压力。用 F 表示压力。S 表示受力 面积，压强
　　　F
p =
s
压强的单位是牛/米 2，专有名称叫帕斯卡。
1 帕斯卡=1 牛/米 2
　　压强是表示压力作用效果的物理量，在压力相同时，压力的作用效果 不一定相同。我们用两只手的食指分别去按压有一端被削尖的铅笔两端， 按笔尖的手指感到强烈的刺痛时，而另一只手指却毫无痛感。这是因为在 互相按压时两手指受到笔的作用力是相同的。在尖端，全部力量集中在大
约 0.05 毫米 2 的面积上，对手指发生作用，在末端，全部力量却集中在大
约 100 毫米 2 的面积上，对另一只手指发生作用。假如互相按压的作用力
5牛

为5牛，则笔尖对手指的压强为

5牛

0.05×10-6 米2

= 10 4 帕斯卡；笔末端对另一

只手指的压强为

100×10-6 米2

= 5×104 帕斯卡。

　　两手指所受压强相差约 10000 倍。显见，在压力相同时，作用面积越 小，则压强越大，作用效果也越明显。实际生产和生活中，采用把工具做 得尖锐、锋利，减小受力面积增大压强；用增大受力面积减小压强。
　　我们在谈到压力的作用效果时，要同时注意压力的大小和压力作用面 积的大小。如图，面积为 S 的水平桌面上叠放着重力为 G1 和 G2 底面积为 S1
和 S2 的两个长方体物体 A 和 B。


B 对 A 的压强 pB-A：

因为 B 对 A 的压力的大小等于 B 的重力的大小 G2，B 对 A 的压力的作用面 积等于 B 的底面积 S2，
G 2
∴p B- A = S
2
A 对桌面的压强 pA-桌：
因为 A 对桌面的压力大小等于 A 和 B 的重力之和 G1+G2，A 对桌面压力的作
用面积等于 A 的底面积 S1，


∴p A- 桌

= G 1 + G 2
S

　　　　　　　　　　　　　1
注意：在解此问题时，要把作用面积和物体的表面积加以区别。
压强的定义式p = F ，对固体、液体、气体产生的压强均适用，液体内
S
部压强公式和气体产生的压强都是由这个基本定义式导出的。
　　帕斯卡 法国著名的物理学家、数学家，同时对哲学和天文学也极有 造诣。1623 年 6 月 19 日出生于法国，1662 年 8 月 19 日逝世，终年 39 岁。 帕斯卡从小伶俐聪颖，善于思考。他的父亲对数学颇有研究，母亲也 受过良好的教育，在这种环境中，帕斯卡从小就对数学产生了浓厚的兴趣， 并在 16 岁时就参加了巴黎数学家和物理学家小组（巴黎科学院前身）。帕 斯卡在物理学方面的主要成就在于对流体静力学和大气压强的研究，其最 重要的成果，是在 1653 年首先提出了帕斯定律。即液体把它受到的压强向 各个方向传递的规律。现代的一切应用着的液压机械，都是帕斯卡定律的 具体应用。帕斯卡还为证实液体压强的规律做了“几杯水压裂木桶”的实 验，曾轰动整个巴黎。验证了液体压强公式的正确性。1648 年，他设想了 通过实验验证大气压随高度增加而减小的规律。他还发明注射器，水压机， 改进了托里拆利的气压计等。帕斯卡同他的合作者皮埃尔详细地测量了同
一地点大气压变化情况，成为利用气压计进行天气预报的先驱。 帕斯卡在数学方面也有杰出的贡献，17 岁时就写出了有关锥线的论 文，初显才华。随后设计出了加数器，此后在代数、三角学及概率论等方 面又有所发现创新，取得了一个又一个的成果。压强的国际单位制单位是 以帕斯卡的名字命名的，压强单位：1 帕斯卡=1 牛/米 2。帕斯卡取得上述 一系列的科学成就时，年仅 30 岁左右。但从 1653 年底开始，他的兴趣转
向神学方面，从此，他在科学事业上不再有新的进展。
　　增大压强和减小压强的方法 由于物体的材料、形状、结构等的不 同，物体表面能承受的最大压强是不同的，生产和生活中常常根据实际的 需要，来改变对物体表面压强的大小。压强大小与压力和受力面积两个因 素有关，改变压力大小和受力面积大小都能引起压强的变化。我们可以用 增大压力和减小受力面积的方法来增大压强；用减小压力和增大受力面积 的办法来减小压强。在实际应用中，压力的大小有时并不易改变，因此更 多的是采用改变受力面积来改变压强。
　　
　　挑东西的扁担，总是尽量做的宽一点；大型拖拉机和坦克要安装履带； 火车的钢轨固定在枕木上，枕木又安装在石子路基上，等等，都是用增大 受力面积来减小压强。像针、刀子、锥子、斧子等，做得尖锐、锋利，都 是利用减小受力面积来增大压强的。有一种不带针头的注射器，外形像一 支手枪，“枪口”细小，注射时，从“枪口”射出一束纤细而高速的药液 流，对肌肤产生很大的压强，迅速注入体内，病人毫无痛苦。
　　帕斯卡原理 加在密闭液体上的压强，能够大小不变地被液体向各个 方向传递。帕斯卡原理是流体力学中一条重要规律，在生产技术中有很广 泛的应用，液压机及机械中的液压传动装置，都是根据这一原理制成的。
由 17 世纪法国科学家帕斯卡通过实验的方法首先提出来的。 我们可以通过如图所示装置来验证此定律。在瓶中装多半瓶水，瓶口
用橡胶塞子密封，塞子上插入四根玻璃管，其中三根插入水中不同深度， 管口朝不同方向，此时瓶里的水面与三根玻璃管中水面相平。由打气球通 过管 A 向瓶内水面加压，我们可以见到各管中水面上升的高度相同。这个 现象表明，被压缩的空气对水面产生的压强，由液体大小不变地传递到液 体不同深度、不同方向上去。


帕斯卡原理对所有的流体都是适用的。
　　液体内部的压强 液体具有流动性，因为受重力，当液体存放在容器 中时，液体内相邻各部分之间会发生相互挤压作用，因而液体内部存在着 由于重力而产生的、向各方向的压强。液体内部压强可以用压强计来测量， 还可以用公式来进行计算。如图中，设想在密度为ρ的液体内 h 深处有一 水平小液片，面积为 S，其上面所承受的压力 F 的大小，就是以 S 为底，h 为高的液柱的重力ρShg，根据压强公式，则 S 上所承受的压强
F ρShg
p = = = ρgh （g = 9.8牛 / 千克）
s S
所以，液体内部的压强为 p=ρgh，随液体的深度增加而增大，只与液体的 深度和密度有关，而与容器中液体总量无直接关系。而且由于液体具有流 动性，当液体处于平衡态时，在液体内同一水平面上前、后、左、右各个 方向上压强必然相等。
　　如图，甲、乙、丙三个形状各异的容器，但它们的高度和底面积相同， 当把它们装满水，虽然各容器中水量不同，但容器底所受压力却都相同。 甲容器侧壁向外倾斜，水对侧壁产生压力作用，同时，器壁对水也产生反 作用的压力 A，A 的作用产生两个效果，B 的作用效果支持斜壁上方的水，
而 C 的作用效果只是产生水平方向的压力。所以，甲容器底受到的压力， 等于容器底所对竖直上方水柱的重力。乙容器侧壁向内倾斜，器壁对水的 压力 D 的两个效果，其中 E 向下，经过水传到容器底，使容器底受到的总 压力，等于底面所对竖直上方水柱的重力。同样，丙容器“肩部”水平顶 壁对水的压力 H，也传到容器底。



总之，不同形状容器底面上所受液体的压力，等于以这个容器的底为
底，与所装液体深度一样高的液柱的重力。
　　连通器 几个容器它们的上部与大气相通，而底部互相连通所构成的 容器叫连通器（如图）。在连通器里如果只有一种液体，在液体不流动的 情况下，各容器中的液面总保持相平。
　　U 形管是一种连通器，假若底部 A 处装有阀门，两管中装有不同高度 的、密度为ρ的同种液体，打开阀门后，两管中的液面将如何变化呢？设 想在 A 处有一小液柱，则小液柱将受到左管中液体向右的压强 p1=ρgh1＋ p0，和右管中液体向左的压强 p2=ρgh2+p0，p0 为大气压强，显然 h1＞h2，
则 p1＞p2，液柱受到不平衡压强的作用将向右移动，所以液体将从左管向
右管中流动。只有当 h1=h2 时，则 p1=p2，这时 U 形管内的液体将静止不动，
液面相平。 如果连通器各容器中，分别盛有密度不同且不相混合的液体，在液体
静止时，各容器中液面不再相平。这是由于在连通器底部选取的小液柱受 到各容器中液体的压强相同，但由于各容器中液体密度不同，产生相同的 压强，其高度也不相同，所以各容器中液面不相平。


　　在实际生活中，茶炉、锅炉水位计，自来水装置，过路涵洞，船闸等 都是利用了连通器原理。
　　喷泉 在如图所示的容器中，装满水后把中间管口的塞子拔掉，水就 会从这里喷出来，中间管口与两边容器水面高度差越大，水也就喷得越高。 根据连通器原理，底部相连通的各容器中水面应保持相平，而三个管中水 面高度不同。当拔掉中间管口塞子后，水要向中间流动而从低管口喷出， 就形成了喷泉。


　　自然界形成喷泉的地方，地势一般都较低，附近含水层的水位较高， 当地势低处有逢隙时，就有水从逢隙处喷出，形成喷泉。
　　人造喷泉，则是利用水泵加压的办法使水喷出，不是根据连通器原理 制成的。
　　压力喷雾器 农业生产中经常用来消灭病虫害的植保器械，它的工作 过程利用了气体的压强和体积的关系。气体的体积在改变时，它的压强也 随着改变。实验表明，在温度保持不变的情况下，一定量的气体，体积减 小，压强就增大，体积增大，压强就减小。如图，是常用的背负式喷雾器 构造。


　　当通过手柄提起唧筒内的活塞时，贮液筒内的药液就在大气压的作用 下，推开唧筒下方的钢球进入唧筒内。压下活塞时，活塞下的药液把唧筒
　　
下方的钢球压紧，药液不能回到贮液筒，液体推开空气室下方的钢球，进 入空气室里。如此反复压动手柄，就可使空气室里的药液逐渐增多，空气 室上方空气体积减小，压强增大。打开喷头的开关，药液在压缩空气压强 作用下，就从喷头喷出来。
　　实际生产中，还可用汽油机带动的高压水泵代替手工操作的唧筒，可 以使喷雾器排液量更大，射程更远，适合在果园、农田等地广泛使用。
　　自来水设备 城市里日常用水及工业给水都是自来水，自来水厂把水 从河、湖、井中抽出来以后，通过管子引到过滤池，经过净化、消毒等程 序，使其达到饮用标准，然后再用高压水泵送到水塔的水箱里，再通过总 水管和分水管，把水送到家庭或用水单位。
　　自来水设备实质上就是应用了连通器原理而制成的，水塔和复杂的分 支管构成大型连通器，水塔一般都要建得高于供水的建筑物，当用户打开 水龙头时，由于水塔内的水面比水龙头处高，而产生压力差，水将从水龙 头流出。水塔水面与水龙头处高度差越大，则水产生的压力也越大，出水 就越急。
　　虹吸现象 由于大气的作用，液体从液面较高的容器，通过曲管越过 高处流入液面较低的容器的现象，曲管称为虹吸管。
　　在日常生产、生活中，虹吸现象应用广泛，如：给鱼缸换水；汽车司 机用橡胶管从油桶中吸出汽油或柴油；我国黄河的中、下游的水面大都高 出堤外的地面，在河南、山东一带就应用虹吸现象来引黄河水灌溉农田。 船闸 人们在修建水库和水利发电站时，往往要修建高高的大坝来提 高水位，这样，就隔断了大坝上、下游船只的航行。为了解决这个问题，
人们就利用连通器原理，在大坝旁修建了船闸。 船闸主要由和上、下游连通的闸门、输水阀门和闸室构成。当上游处
的输水阀门打开时，上游和闸室就构成了一个连通器，当闸室水面上升到 与上游水面相平时，打开上游的闸门，上游的船只就可进入闸室。关闭上 游处的输水阀门和闸门，再打开下游处的输水阀门，闸室和下游就又构成 了一个连通器，闸室中水顺输水阀门进入下游，当水面下降到与下游水面 相平时，打开与下游连通的闸门，闸室中的船只就可以开到下游去了。同 理，下游的船只也可以航行到上游去。


我国的葛洲坝船闸是世界上少有的巨型船闸之一。
　　马德堡半球实验 这个实验是在 1654 年 5 月 8 日，德国科学家奥 托·格里克，在他做市长的马德堡地方做了一次公开的实验。他用的是直 径约 37 厘米的两个铜制半球，两个半球能完全吻合，把皮圈压在两个半球 之间；同时涂上蜡和松节油的混合物，防止漏气。在一个半球上装了一个 活栓，可以抽掉里边的空气，并防止外面的空气钻进球里。两个半球上还 安装了四个环，穿上绳子，绳子再缚在马的驾具上就可对拉。实验时，首
　　
先抽出球里的空气，然后用 16 匹马，其中八匹拉向一面，另八匹拉向另一 面，用尽全力也没能将合在一起的两个半球拉开。这个实验证实了大气压 对物体表面压力之强大。可是只要把活塞转一下，使空气进入球内，两个 半球就很容易被手拉开。那么，作用在两半球表面上的压力有多大呢？我 们知道空气作用在每平方厘米表面积的压力大约为 9.8 牛，大气压作用在 半球上的有效面积（这里指圆面积，而不是半球的表面积）约 1070 厘米 2， 即每平方厘米表面积上的压力在 9800 牛以上，所以，每一边都应用 9800 牛以上的拉力，才能将球拉开。
　　应该弄清的是，马沿水平方向的拉力是由马和地面的摩擦而产生的， 估算一下，一匹健壮的马体重约 400 千克，而摩擦力大约是马体重的 30％，
约 1176 牛。那么，要获得 9800 牛的拉力，每边至少要用 9 匹马对拉，才 能将马德堡半球拉开。
　　覆杯实验 实验过程中，首先要选取杯口平滑的玻璃杯，杯中灌满水 以溢出为准，然后选用类似明信片质地的硬纸片盖严杯口，一只手拿杯， 另一只手按住纸片迅速倒置，缓慢松开按纸片的手。纸片连同杯中的水在 大气压强的作用下而被支持住。这个典型的实验，证实了大气压的存在。 杯口纸片不会掉下来的原因，是由于空气对纸片的压强大于杯中水对 纸片的压强。常用玻璃茶杯的杯口（直径 8 厘米）面积约 5.0×10-3 米 2， 装水约 0.5 千克，倒置后，水由于重力对纸片产生的压强约 1.0×103 牛／
米 2，而大气压的值约 1.0×105 牛／米 2，大气的压强远大于杯中水对纸 片的压强，所以，纸片连同水在大气压强的作用下而被支持住（如图甲）。 实验中，若杯中水不满，或倒置时漏水，则杯中由于还有空气实验不能成
功。（如图乙）由于杯中水柱和杯中存有的大气对纸片的压强 p 水＋p0，
大于外界大气对纸片的压强 p0 的原因。