中学生物理学习好帮手，带你见识力的世界，挖掘力的秘密！

杨自虎编写的《千奇百怪的力》从力的各种现象入手，用有趣的小故事带入力学的相关知识和科学家们对力的研究进展，把枯燥的物理知识变为娓娓动听的科学探索课。

《千奇百怪的力》让学生们爱上物理的学习，是上佳的中学物理教辅读物。

杨自虎编写的《千奇百怪的力》从力的各种现象入手，用有趣的小故事带入力学的相关知识和科学家们对力的研究进展，把枯燥的物理知识变为娓娓动听的科学探索课。从作用力与反作用力、摩擦力、压力、弹力等力的各种分类、作用、规律，到减震器的原理、怎样制作一个弹弓、猪过桥的难题等与生活相关的力的应用与有趣现象，让人一步一步了解力的奥妙。同时书中设置了“科学百宝箱”、“科学家如是说”、“考考你”等辅助小栏目，能帮助读者巩固相关知识点，并让读者了解科学家们的思考方式，对所学知识有更强的亲切感，让学生们爱上物理的学习，是上佳的中学物理教辅读物。

前言

第一章 千奇百怪的力

 第一节 力的秘密

 第二节 走进奇异的力学世界

 第三节 牛顿对力做了什么

 第四节 科学家眼中的力学

 第五节 力的基本规律

 第六节 摩擦力产生的条件

 第七节 没有力的世界

 第八节 学习力的关键

第二章 奇怪的作用力和反作用力

 第一节 投桃报李

 第二节 巴掌拍脸，巴掌疼吗？

 第三节 反作用力和作用力的永远“平等”

 第四节 假如没有反作用力

 第五节 鼓掌时的不同声音

 第六节 减震器的运用

 第七节 火车相撞的冲力

 第八节 作用力反作用力的特点及使用范围

第三章 擦来擦去的力

 第一节 自行车是如何运行的？

 第二节 我们身边的摩擦力

 第三节 假如世界没有润滑剂

 第四节 为什么钻木能取火？

 第五节 滚动圆球的摩擦力

 第六节 冰上不滑倒的高招

 第七节 有时候需要增大摩擦力

 第八节 没有摩擦的世界

第四章 蹦蹦跳跳的弹力

 第一节 弹性魔术

 第二节 篮球到底能蹦多高？

 第三节 软软的钢铁

 第四节 力的测量——弹簧测力计

 第五节 神奇的橡胶

 第六节 制作一个弹弓

 第七节 原始人和弹力

 第八节 弹性世界

第五章 让人哭笑不得的压力

 第一节 压力来自哪里

 第二节 液体压强

 第三节 阿基米德洗澡的故事

 第四节 把一切压扁的力量

 第五节 猪过桥的难题

 第六节 图钉的奥秘

 第七节 生活中的各种压力

 第八节 人体内部的压力

第六章 复杂的力计算

 第一节 标上数据的力

 第二节 力的计算

 第三节 力是有方向的

 第四节 矢量与标量

 第五节 失重的电梯

 第六节 杠杆中的力计算

 第七节 拔河中的力计算

 第八节 人体在游泳中的受力分析

第七章 机械与功

 第一节 阿基米德可以撬动地球

 第二节 旗杆上的定滑轮

 第三节 起重机的滑轮组

 第四节 推不开的门

 第五节 物理中的功

 第六节 我们做得最白痴的事——力和功的悖论

 第七节 功率

 第八节 人体力学原理

答案

1643年，艾萨克·牛顿生于英格兰林肯郡伍尔索普村。他是英国皇家学会会员，被誉为人类历史上最伟大、最有影响的科学家之一。与此同时，他还是英国物理学家、天文学家、数学家、自然哲学家和基督徒，著有《自然哲学的数学原理》《微积分》《光学》《二项式定理》等书。牛顿提出了万有引力定律、牛顿运动定律、微积分，发现了光的色散原理，发明了反射式望远镜二棱镜，对自然科学作出了极大的贡献。此外，在对人文、哲学的研究中，牛顿为人类树立起“理性主义”的旗帜，这对社会的发展产生了深远的影响。尤为重要的是，牛顿开启了工业革命的大门。1727年，牛顿逝世，被安葬在伦敦威斯敏斯特大教堂，成为第一个在此长眠的科学家。

在这一节里面，我们将重点讲述牛顿在力学上的成就。在这一方面，牛顿提出了三大运动定律和万有引力定律。

牛顿第一定律，也称惯性定律：在不受任何外力的情况下，任何物体都总保持匀速直线运动或静止状态，直到有作用在它上面的外力迫使它改变这种状态为止。

牛顿第二定律是力的瞬时作用规律：力和加速度同时产生、同时变化、同时消失。牛顿提出“力是物体产生加速度的原因”；力和加速度都是矢量，物体所受合外力的方向决定了物体加速度的方向；当合外力为零时，加速度同时为零，加速度与合外力保持一一对应关系；当物体(质量一定)所受外力发生突然变化时，作为由力决定的加速度的大小和方向也同时发生突变：自然界中存在着一种坐标系，在这种坐标系中，不受力时，物体将保持匀速直线运动或静止状态，这样的坐标系叫惯性参照系。牛顿第二定律只在惯性参照系中才成立，地面和相对于地面静止或做匀速直线运动的物体可以看作是惯性参照系。作用在物体上的各个力，都能各自独立产生一个加速度，各个力产生的加速度的矢量和等于合外力产生的加速度。牛顿第二定律数学表达式为合。所以，其中，等号除了表示左右两边数值相等之外，也表示方向一致，即物体加速度方向与所受合外力方向是完全相同的。

第二定律只适用于低速运动(与光速比速度较低)的物体和宏观物体，不适用于微观原子，而且，第二定律要求参照系为惯性系。

关于第三定律，伽利略曾经提出过，后来笛卡儿也曾经做过形式上的改进，伽利略还曾经非正式地提到第二定律的内容。牛顿在总结雷恩、沃利斯和惠更斯等人的结果之后得出了第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是同时在同一条直线上，方向相反，大小相等。

此外，牛顿还发现了万有引力定律。1665年，牛顿开始思考这个问题，1679年，胡克在写给牛顿的信中提出了相关见解。牛顿当时没有立即回信，但却采用了胡克的想法。牛顿用数学方法，在开普勒行星运动定律以及其他人的研究成果上，导出了万有引力定律。他将自己的成果归结在《物体在轨道中之运动》，该书中包含有初步的、后来在《原理》中形成的运动定律。

1687年7月5日，牛顿的不朽著作《自然哲学的数学原理》出版了。在这本书中，他用数学方法阐明了宇宙中最基本的法则——万有引力定律和三大运动定律。这四条定律构成了一个统一的体系，被世人誉为“人类智慧史上最伟大的一项成就”，由此奠定了之后三个世纪中物理界的科学观点，并成为现代工程学的基础。P7-8

亲爱的读者，你们好！这是《牛顿一起玩转物理》书系之一一千奇百怪的力》，本书不同于普通物理教材的枯燥概念、理论的讲解，而是让读者从生活中学习物理，把物理带进现实的生活之中，与生活紧密相连。

众所周知，生活中有很多物理现象，例如，汽车的减震器涉及弹力；我们行走会涉及脚与地面的摩擦力；用图钉时涉及压力等等。其实，不仅物理概念、物理现象和生活息息相关，常常使我们犯难的“力的计算”也与物理紧密相连。例如，我们第六章“复杂的力计算”中有杠杆中的力计算；第七章“机械与功”中有旗杆上的滑轮、门上的轮轴。这些都可以让我们对物理产生浓厚的兴趣，从而喜欢上这个奇妙的世界，并且使我们情不自禁地想走近生活，探索生活。这就是本书的目的，它能够激发我们对物理的兴趣，使我们更加用心地学好物理学。

除此之外，本书还能够充分调动读者的想象力，使读者充分发挥自主性，如“没有力的世界”“假如没有反作用力”“没有摩擦的世界”等章节，需要读者发挥极致的想象力、逻辑思维能力，这无疑是对读者的一个挑战。此外，书中还有很多章节需要读者亲自动手验证物理学原理，从而使读者得以享受自己的劳动成果，如“制作一个弹弓”；有的地方还需读者自己动身实践，如“冰上滑不倒的高招”等。

下面，我们来简要地介绍一下本书的章节安排。

第一章，主要是对力和力学进行整体的介绍，介绍世界上著名的物理学家的一些逸闻趣事，以期对读者有所启发。

第二章中主要探讨“作用力和反作用力”，这是力学中的主要规律之一，也是首先需要了解的。与本书的整体原则相一致，本章还是从生活中的实例出发，让读者亲身感受和体悟。

第三章主要是结合实际生活的例子，如“自行车是如何运行的？”“为什么能钻木取火？”等，详细介绍物理学中的重要概念_摩擦力。

第四章则是将读者带入弹力的世界。本章介绍了一些我们生活中经常会遇到的涉及弹力的物品，如小时候的玩具蹦蹦床、弹弓等，此外，还有如“软软的钢铁”“神奇的橡胶”等更多关于弹性的作用介绍。最后我们回溯到弹力被发现和利用的源头，追溯从自然弹力到人为弹力的发展过程。

第五章的主要任务是探讨物理学上的压力，如“把一切压扁的力量，，“图钉的奥秘”等。同时，我们还介绍了关于精神上或者医学上的“压力”，将物理学和生物学进行关联，让读者从物理中了解到健康的生活方式。

第六章是关于力的计算。本书不会让读者们陷入枯燥的公式学习中，相反，在这里，读者不仅可以看到那些传说中的大力士是怎样练成的，还可以亲身参与力的计算，以及如何在拔河和游泳比赛中胜出，让力学知识真正地应用到生活中。

最后一章讲的是力的具体作用——机械，提到机械，我们都会想到阿基米德，因为他说了一句让世人牢记于心的话J给我一个杠杆，我就可以撬动地球。”本章主要介绍了滑轮、轮轴等基础的机械装置，并通过对“用力就是用功”和“力和功的悖论”两种辩论，介绍力与功的关系。

当然，实践出真知。所有的知识都必须通过练习去熟悉和内化，物理更是如此。因此，本书的每一小节都为读者朋友们准备了三道练习题，在每一章后面还有一个满分小测试，只要用心看书，答案是很容易找到的。聪明的读者肯定知道，所谓的答案并不是某一页的“参考答案”，而是书中的知识。只有掌握知识，学会运用知识，知识才真正是属于你的。

特别说明一下，为了让读者容易理解相关知识，本书设置了“牛顿如是说”“牛顿考考你”等环节，同学们不要对号入座真的认为牛顿在本书中出现了。

张思扬 男14岁 初中二年级

这本书案例丰富，内容深入浅出，阅读起来轻松有趣，让我欲罢不能。

陈寅 男15岁 初中三年级

我原本看到物理书上的公式就头疼，无意之中翻开这套读物，却让我从此爱上了物理，并深深为它着迷。真要好好谢谢它！

乔娜 女14岁 初中二年级

这套读物不仅让我学到了理论知识，还帮助我提高了动手能力，让我最直接地观察到生活中的物理现象，实在是太棒了！