高中物理丨9張圖文秒懂所有運動曲線

我們會把從小到大對這個世界的認識映射到屏幕世界中。所以從事物原理的角度出發，探究一下運動曲線。本文並不深入物理定律的本身，只講述運動曲線的運用，讓同學們對運動有一個大概的概念。

一.牛頓第一定律 又稱慣性定律 由牛頓在1687年提出

任何物體都要保持勻速直線運動或靜止狀態，直到外力迫使它改變運動狀態為止。

什麼是保持勻速直線運動：

可以感覺到，它的運動似乎有些無聊，因為我們生活的這個世界存在引力、空氣阻力、摩擦力等等。那就看一下最常見的外力因素——摩擦力，現實世界中的大部分運動都有它的身影。

1.摩擦力 F=μ×FN

阻礙物體相對運動（或相對運動趨勢）的力叫做摩擦力。

摩擦力是個宜動宜靜的乖寶寶~它有兩種形態：

A 靜摩擦力：兩個相互接觸的物體，當其接觸表面之間有相對滑動的趨勢，但尚保持相對靜止時，彼此作用著阻礙相對滑動的阻力，這種阻力稱為靜滑動摩擦力，簡稱靜摩擦力。

摩擦力比較大的時候會發生，由於相對沒動，所以保持和傳送帶一起運動。

B 動摩擦力：兩接觸物體之間存在相對滑動時，其接觸面上產生阻礙對方滑動的阻力稱為動滑動摩擦力。

可以看到由於材質的不同，或者又加上制動等因素，只要記住物體表面粗糙及壓力越大，摩擦力越大，結合下面的牛頓第二定律

就可以模擬出一些不同感覺的運動曲線了。

二.牛頓第二定律 F=ma 由牛頓在1687年提出

物體加速度的大小跟作用力成正比，跟物體的質量成反比，且與物體質量的倒數成正比；加速度的方向跟作用力的方向相同。

簡單的說就是——物體越輕或者受到的力越大加速度越大：

三.牛頓第三運動定律 F=-F' 由牛頓在1687年提出

相互作用的兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。

常見的比如說彈撞擊，拉、推重物等等。反正哪哪都有它，不要忘記它就好。

既然提到牛三那就一定要提到一個它最重要的衍生定律了：

動量守恆定律 m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′

一個系統不受外力或所受外力之和為零，那麼這個系統的總動量保持不變。

動量守恆定律最初是牛頓第三定律的推論， 但後來發現它們的適用範圍遠遠廣於牛頓定律。簡單的描述就是，兩個速度不同的物體碰撞之後會產生速度上的『傳遞』，打撞球的同學應該有更深的感觸。

四.阿基米德定律 F＝γV

浸入靜止流體(氣體或液體)中的物體受到一個浮力，其大小等於該物體所排開的流體重量，方向垂直向上並通過所排開流體的形心。

所以水中物體彈出速度與物體的體積、質量成正比~而且會越靠近水面越快。看下曲線圖：

可以發現浮起來的過程因為外力的方向不斷變化以致有些類似彈性曲線，繼而聯想到了胡克（彈性）定律：

五.胡克定律 F=-k·x 又稱彈性定律 由胡克在1678年提出

彈簧在發生彈性形變時，彈簧的彈力F和彈簧的伸長量（或壓縮量）x成正比，即F= k·x 。k是物質的彈性係數，它只由材料的性質所決定，與其他因素無關。負號表示彈簧所產生的彈力與其伸長（或壓縮）的方向相反。

那麼由胡可定律結合牛頓第二定律F=ma，我們就可以得出彈性曲線來，這裡的關鍵因素就是物體質量、彈性係數、伸長量來決定。

*『製作』：描述彈性曲線通常的三個關鍵參數分別是：頻率、過量、持續時間。

六.表面張力

液體表面任意二相鄰部分之間垂直於它們的單位長度分界線相互作用的拉力。表面張力的形成同處在液體表面薄層內的分子的特殊受力狀態密切相關。

表面張力是動效設計中和阿基米德定律一樣容易遇到的流體力學裡的知識。算式比較複雜，不再深究。張力的運用很廣泛，那麼我們做動效最常遇到的通常是融合效果：

總結：物理的運用基本上在我們生活的世界中並沒有理想狀態，所以了解原理的同時，同學們請一定要愉快的觀察我們身邊的世界，真實世界才是最好的學習案例。