第一章 机械运动 我们生活在一个运动的世界中，白云在空中飘荡、小河在静静地流淌、鸟儿在蓝天上翱翔……而人与鸟“比翼齐飞”，令人惊奇和感动。 地面上的观众看滑翔者和鸟都飞得很快，滑翔者看鸟也飞得这样快吗？我们怎样来描述物体的运动、如何测定物体的运动速度？让我们从简单的运动开始，共同认识这个运动的世界吧！
第1节 长度和时间的测量
C
A B 生活中我们常通过眼睛直接判断物体的大小、长短。上面左图中的帽檐直径AB 与帽子高度CD 哪个较长? 右图中，中心的两个圆哪个面积较大? 先看看，再用尺量。我们的视觉总是可靠的吗?
在生活、生产和科学研究中，经常要比较距离的远近、时间的长短、温度的高低……人们常常用自己的眼睛、耳朵、鼻子等感觉器官去感知外界的情况。但是，仅凭感觉去判断，不一定正确，更谈不上准确。
为了正确地认识周围的世界，准确把握事物的特点，人们发明了许多仪器和工具。这些仪器和工具帮助我们进行准确的测量。尺、钟表、温度计等，都是我们熟悉的测量仪器或工具。
长度的单位
测量任何物理量都必须首先规定它的单位。长度的基本单位是我们在小学已经学过的米（metre ）。物理量的单位都有国际通用的符号，国际单位制中，米的符号是m 。成年人走两步的距离大约是1.5 m，课桌的高度大约是0.75 m。10物理 八年级上册
比米大的单位有千米（km ），比米小的单位有分米（dm ）、厘米（cm ）、毫米（mm ）、微米（µm ）、纳米（nm ）等。它们同米的关系是
1 km = 1 000 m = 103 m
1 dm = 0.1 m = 10-1 m
1 cm = 0.01 m = 10-2 m
1 mm = 0.001 m = 10-3 m
1 µm = 0.000 001 m = 10-6 m
1 nm = 0.000 000 001 m = 10-9 m
1983年国际计量大会做出规定：光在真空中1s 内所经路程299 792 458
的长度定义为1 m。
第一章 机械运动11
游标卡尺
图1.1-2 比较精确的长度测量工具螺旋测微器
实 验
用刻度尺测量长度
1. 练习使用刻度尺
测量铅笔（或其他物体）的长度，说一说如何正确地使用刻度尺。
刻度尺的使用看似简单，但是一些基本的使用规则却是非常重要的。通过练习使用刻度尺可以发现，正确地使用刻度尺要注意以下几点。
（
（2大格及小格的数目，如图1.1-4（32. 使用刻度尺测量长度
测量作业本和物理课本的长度和宽度，将测量
12物理 八年级上册图1.1-4
小资料
一些长度和距离
链球菌半径
人头发直径
一张纸厚度 (3~5)×10-7 m 约7×10-5 m 约10-4 m珠穆朗玛峰海拔高度 地球半径 太阳半径
银河系半径 8 844.43 m6.4×106 m7×108 m7.6×1020 m我国铁道标准轨距 1.435 m
时间的测量
像长度一样，时间也是我们经常
要测量的量。测量时间也要先规定它
的单位，很久以前人类就以地球自转
一周的时间作为时间单位，称做一天
（日）。
在国际单位制中，时间的基本单
位是秒（second ），符号是s 。 时间
单位还有小时（h ）、分（min ）等，
它们之间的关系是
1 h＝60 min1 min＝60 s
小资料在1967年的国际计量大会上确定，铯133原子振动9 192 631 770次所需的时间定义为1 s。铯原子钟的精确度非常高，大约每百万年只有1 s的误差。
第一章 机械运动13
在古代，人们用日晷（图1.1-5）、沙漏等计
时仪器来测量时间。你还知道有哪些测量时间的
方法？
在现代生活中，我们通常使用钟、表（图1.1-6）
来测量时间；在运动场和实验室，经常用停表
（图1.1-7）来测量时间。随着科学技术的发展，人
们还制造出了更精确的计时仪器，如铯原子钟。图1.1-5
甲 石英钟
图1.1-6乙
电子手表甲 机械停表 图1.1-7乙
电子停表
实 验
用停表测量时间
1. 练习使用停表。按动停表上的按钮，观察指针（或数字）的变化，了解停表的使用方法。
2. 用停表测量你脉搏跳动10次所用的时间是， 1 min内你的脉搏跳动的次数是
误差
在测量长度、时间以及其他物理量时，受所用仪器和测量方法的限制，测量值与真实值之间总会有差别，这就是误差。我们不能消除误差，但应尽量减小误差。多次测量求平均值，选用精密的测量工具，改进测量方法，都可以减小误差，但不能消除误差。
误差不是错误。测量错误是由于不遵守仪器的使用规则、读数时粗心造成的，是不该发生的，是能够避免的。
14物理 八年级上册
第一章 机械运动15
第2节 运动的描述
机械运动
夜空中的彗星、飞奔的猎豹、缓慢爬行的蜗牛……这些运动的物体都有一个共同的特点，就是它们的位置随时间不断地发生变化。在物理学中，我们把物体位置的变化叫做机械运动（mechanical motion）。刚刚说到的彗星、猎豹、蜗牛等都在做机械运动。
16物理 八年级上册
机械运动是一种常见的运动，例如都市中人流
的移动、大自然中江河的奔流、浩瀚太空中天体的
运动、令人震撼的地壳运动（图1.2-2），等等。机
械运动是最简单的一种运动形式，是学习其他各种
运动的基础。
运动是宇宙中最普遍的现象，除了机械运动，
运动还有多种形式，如微观世界里分子、原子的运
动，电磁运动，生机盎然的生命运动……宇宙中的
万物都在以各种不同的形式运动着。
这一章我们学习机械运动，关于分子、原子的
运动及电磁运动等，我们将在后面陆续学到。
图1.2-2 地壳运动使珠穆朗玛峰高度变化
参照物
要判断物体是否在运动，似乎是一件很容易的事。例如，公路上行驶的汽车是运动的，而路旁的树木是静止的。不过，事情就真的那么简单吗？
人们判断物体的运动和静止，总要选取某一物体作为标准。如果一个物体的位置相对于这个标准发生了变化，就说它是运动的；如果没有变化，就说它是静止的。这个作为标准的物体叫参照物。
在上面的例子中，如果以旁边的列车为标准，你乘坐的列车就是运动的；如果以地面为标准，你乘坐的列车就是静止的。
我们在判断一个物体是静止还是运动时，首先要选定参照物。参照物可以根据需要来选择。如果选择的参照物不同，描述同一物体的运动情况时，结
第一章 机械运动17
论一般也不一样。例如，如果以地面为参照物，房
屋、桥梁、树木等物体，都是静止的；如果以太阳
为参照物，这些物体又都是运动的。在图1.2-4中，
卡车和联合收割机以同样快慢、向同一方向前进。
如果以地面为参照物，它们都在运动；以它们中的
任何一个为参照物，则另一个是静止的。可见，物
体的运动和静止是相对的。图1.2-4 卡车和联合收割机相对
静止
18物理 八年级上册
第3节 运动的快慢
速度
运动的物体，有的运动得快，有的运动得慢。
比较物体运动快慢有两种方法：一种是在相同的时间内，比较物体经过的路程，经过路程长的物体运动得快；另一种是在物体运动相同路程的情况下，比较它们所花的时间，所花时间短的物体运动得快。
在百米赛跑过程中（图1.3-1），运动员所用的时间相同，如果要比较谁跑得快，就要看谁经过的路程长，也就是谁跑在前面。运动员到达终点时，他们
都经过了相同的路程，那么所用时间最短的运动员跑得最快。可见，表示运动快慢必须考虑路程和时间两个因素。
在物理学中，为了比较物体运动的快慢，采用“相同时间比较路程”的方法，也就是将物体运动的路程除
图1.3-1 百米赛跑
以所用时间。这样，在比较不同运动
第一章 机械运动
19
物体的快慢时，可以保证时间相同。在物理学中，把路程与时间之比叫做速度（velocity ）。
通常用字母v 表示速度，s 表示路程，t 表示时间，那么有
v s 速度是表示物体运动快慢的物理量，在数值上等于物体在单位时间内通过的路程，这个数值越大，表明物体运动得越快。
速度的单位由长度单位和时间单位组合而成。在国际单位制中，速度的基本单位是米每秒，符号是m/s或m ·s -1，这种单位叫做组合单位。在交通运输中速度的单位也常用千米每小时，符号是km/h或km ·h -1。这两个单位的关系是
1 m/s = 3.6 km/h
一些交通工具中的速度表可以直接显示出速度（图1.3-2）。
图1.3-2 汽车速度表
小资料
一些物体运动的速度
物体蜗牛 人（步行） 自行车
高速公路上的小轿车 雨燕
速度/（m ·s -1）约1.5×10-3约1.1约5约33可达48
物体
上海磁浮列车 喷气式客机 超音速歼击机 子弹（出膛时） 同步卫星
速度/（m ·s -1）可达120约250约700约1 0003 070
匀速直线运动
物体做机械运动，按照运动路线的曲直可分为直线运动和曲线运动。在直线运动中，按照速度是否变化，又分为匀速直线运动和变速直线运动。
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物理 八年级上册
图1.3-3甲中的小汽车做直线运动时，在相同的时间内通过的路程相等，它的速度是不变的。我们把物体沿着直线且速度不变的运动，叫做匀速直线运动（uniform rectilinear motion ）。匀速直线运动是最简单的机械运动，它是研究其他复杂运动的基础。
图1.3-4 平直轨道上平稳行驶的列车
有时可认为在做匀速直线运动
物体做直线运动时，其速度的大小常常是变化的，即在相等的时间内通过的路程不相等，如图1.3-3乙中汽车的运动，这种运动叫做变速直线运动。变速运动比匀速运动复杂，如果只做粗略研究，也可以用 v =s 来描述运动的快慢，这样算出来的速度叫做平均速度。日常所说的速度，多数情况下指的是平均速度。
例题 我国优秀运动员刘翔在2004雅典奥运会上勇夺110 m跨栏金牌并打破奥运会纪录，成绩是12.91 s。他的平均速度是多少？
解：刘翔在运动过程中通过的路程s =110 m，所用的时间t =12. 91 s。
第一章 机械运动
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s
利用公式v = ，可以算出他的平均速度为 v = s
= 110 m
= 8.52 m/s即刘翔的平均速度是8.52 m/s。
22物理 八年级上册
第4节 测量平均速度
s
从速度的公式v = 可知，如果我们测出了物体运动的路程s 和通过这段路程所用的时间t ，就可以算出物体在这段时间内运动的平均速度。
下面我们实际测量一个物体运动的平均速度。
图1.4-1
实 验
测量物体运动的平均速度
实验装置如图1.4-1所示，斜面的一端用木块垫起，使它保持很小的坡度。 实验步骤如下。
1. 把小车放在斜面顶端，金属片放在斜面底端，用刻度尺测出小车将要通过的路程s 1，把s 1和后面测得的数据填入下表中。
2. 用停表测量小车从斜面顶端滑下到撞击金属片的时间t 1。
3. 根据测得的s 1、t 1，利用公式v 1 1算出小车通过斜面全程的平均速度v 1。4. 将金属片移至斜面的中部，测出小车到金属片的距离s 2。
5. 测出小车从斜面顶端滑过斜面上半段路程s 2所用的时间t 2，算出小车通过上半段路程的平均速度v 2
。
第一章 机械运动23
扩展性实验
物体运动的情况还可以通过另外一种办法即时测定、显现出来。如图1.4-2所示， A 为可在斜面上自由移动的小车，B 为固定在斜面一端的位移传感器。位移传感器B 利用超声波可以测出不同时刻小车A 与它的距离，这样计算机就可以算出运动的B
A
第一章 机械运动25