高中物理人教版必修1講義第三章第1節(jié)重力基本相互作用

第1節(jié)重力__基本相互作用必考要求：c加試要求：c1.力是物體與物體之間的相互作用。力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)。2．力的圖示與力的示意圖不同。3．重力是由于地球的吸引而使物體受到的力。重心的位置與物體的形狀和質(zhì)量分布有關(guān)，物體的心不一定在物體上。4．自然界有四種基本相互作用：萬(wàn)有引力、電磁相互作用、強(qiáng)相互作用、弱相互作用。一、力和力的圖示1．力的作用效果(1)使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化；(2)使物體發(fā)生形變。2．力物體與物體之間的相互作用，力的單位是牛頓，簡(jiǎn)稱牛，符號(hào)N。3．力的矢量性力是既有大小又有方向的矢量。4．力的圖示可以用一條帶箭頭的線段表示力。如圖3-1-1甲所示。線段按一定比例(標(biāo)度)畫(huà)出，它的長(zhǎng)短表示力的大小，它的指向表示力的方向，箭頭(或箭尾)表示力的作用點(diǎn)，線段所在的直線叫做力的作用線。5．力的示意圖只需要表示出力的方向和作用點(diǎn)的線段。如圖3-1-1乙所示。圖3-1-1二、重力1．重力的產(chǎn)生(1)由于地球的吸引而使物體受到的力。(2)重力的施力物體是地球。2．重力的大小(1)重力的大小跟物體的質(zhì)量成正比，即G＝mg。(2)測(cè)量：用彈簧測(cè)力計(jì)豎直懸掛被測(cè)物體，當(dāng)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)即為其重力大小。3．重力的方向總是豎直向下。4．重心物體的各部分都受重力作用，從效果上看可認(rèn)為各部分所受到的重力作用集中于一點(diǎn)，即為物體的重心。5．決定物體重心位置的因素(1)物體的形狀；(2)物體的質(zhì)量分布。三、四種基本相互作用四種基本相互作用分別為：萬(wàn)有引力、電磁相互作用、強(qiáng)相互作用、弱相互作用。1．自主思考——判一判(1)只有接觸的物體間才會(huì)有力的作用。(×)(2)一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施加力的作用，但不會(huì)受到對(duì)方的力的作用。(×)(3)力的作用效果僅由力的大小決定。(×)(4)只有靜止在地面上的物體才會(huì)受到重力。(×)(5)重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的，但它的方向不一定指向地心。(√)(6)質(zhì)量大的物體受到的重力一定比質(zhì)量小的物體受到的重力大。(×)(7)物體對(duì)支持面的壓力必定等于物體的重力。(×)2．合作探究——議一議(1)在同一個(gè)圖中要表示多個(gè)力，不同的力能不能用不同的標(biāo)度？提示：不能。力的圖示中線段的長(zhǎng)短表示力的大小，在同一個(gè)圖示中必須采用相同的標(biāo)度才能直觀的區(qū)別各個(gè)力的大小。(2)物體的重心一定在物體上嗎？對(duì)力的概念的理解1．力的三個(gè)性質(zhì)(1)物質(zhì)性：力是物體對(duì)物體的相互作用，沒(méi)有脫離物體而獨(dú)立存在的力。一個(gè)力同時(shí)具有受力物體和施力物體。(2)相互性：物體之間力的作用是相互的。力總是成對(duì)出現(xiàn)，施力物體同時(shí)又是受力物體，受力物體同時(shí)又是施力物體。(3)矢量性：力不僅有大小，而且有方向，是矢量。2．力的作用效果(1)改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即使物體速度發(fā)生變化。(2)使物體發(fā)生形變，即改變物體的形狀或體積。[特別提醒](1)物體之間發(fā)生相互作用時(shí)并不一定相互接觸。(2)力直接產(chǎn)生于施力物體和受力物體之間，不需要靠第三個(gè)物體傳遞。1．下列說(shuō)法中正確的是()A．射出槍口的子彈，能打到很遠(yuǎn)的地方，是因?yàn)樽訌楇x開(kāi)槍口后受到一個(gè)推力作用B．不接觸的物體之間不可能有力的作用C．只有有生命或有動(dòng)力的物體才會(huì)施力，無(wú)生命或無(wú)動(dòng)力的物體只會(huì)受到力，不會(huì)施力D．任何一個(gè)物體，一定既是受力物體，又是施力物體解析：選D子彈在槍管內(nèi)受到火藥爆炸所產(chǎn)生的強(qiáng)大推力，使子彈離開(kāi)槍口時(shí)具有很大的速度，但子彈離開(kāi)槍口以后，只受重力和空氣阻力作用，并沒(méi)有一個(gè)所謂的推力，因?yàn)椴豢赡苷业竭@個(gè)“推力”的施力物體，故不存在，所以A錯(cuò)；不接觸的物體之間也可能有力的作用，如兩個(gè)磁鐵，故B錯(cuò)；不論物體是否有生命或是否有動(dòng)力，它們受到別的物體作用時(shí)，都會(huì)施力，如馬拉車時(shí)，車也拉馬；書(shū)向下壓桌子，桌子也向上推書(shū)，故C錯(cuò)；由于自然界中的物體都是相互聯(lián)系的，找不到一個(gè)孤立的、不受其他物體作用的物體，所以每一個(gè)物體既是受力物體，又是施力物體，故D正確。2．(2016·10月選考·T3)中國(guó)女排在2016年奧運(yùn)會(huì)比賽中再度奪冠。圖3-1-2為比賽中精彩瞬間的照片，此時(shí)排球受到的力有()圖3-1-2A．推力B．重力、推力C．重力、空氣對(duì)球的作用力D．重力、推力、空氣對(duì)球的作用力解析：選C途中排球受到的力是：重力、空氣對(duì)球的阻力，所以答案為C。此刻人手與球并沒(méi)有接觸，所以沒(méi)有推力，所以選項(xiàng)A、B、D均錯(cuò)。力的表示方法1．力的圖示：用一條帶箭頭的線段(有向線段)來(lái)表示力的三要素。(1)線段的長(zhǎng)短(嚴(yán)格按標(biāo)度畫(huà))表示力的大小；(2)箭頭指向表示力的方向；(3)箭尾(或箭頭)常畫(huà)在力的作用點(diǎn)上(在有些問(wèn)題中為了方便，常把一個(gè)物體用一個(gè)點(diǎn)表示)。[特別提醒](1)標(biāo)度的選取應(yīng)根據(jù)力的大小合理設(shè)計(jì)。一般情況下，線段應(yīng)取2～5個(gè)整數(shù)段標(biāo)度的長(zhǎng)度。(2)畫(huà)同一物體受到的不同力時(shí)要用同一標(biāo)度。2．力的示意圖：用一條帶箭頭的線段來(lái)表示力的方向和作用點(diǎn)。(1)從作用點(diǎn)開(kāi)始沿力的方向畫(huà)一適當(dāng)長(zhǎng)度的線段；(2)在線段的末端標(biāo)出箭頭，表示力的方向。[特別提醒]對(duì)于幾何形狀規(guī)則的物體，在畫(huà)力的圖示和示意圖的時(shí)候，有向線段的起點(diǎn)可畫(huà)在幾何中心。為簡(jiǎn)化，也可以把物體用質(zhì)點(diǎn)代替。[典例]如圖3-1-3所示，靜止的木塊對(duì)桌面的壓力為6N，試畫(huà)出壓力的圖示，說(shuō)明施力物體和受力物體，并畫(huà)出木塊所受重力和支持力的示意圖。圖3-1-3[解析](1)畫(huà)力的圖示時(shí)，要按照以下步驟進(jìn)行：①選定標(biāo)度→選適當(dāng)長(zhǎng)度的線段表示2N的力。②確定線段→從作用點(diǎn)沿力的方向畫(huà)一線段，線段長(zhǎng)短按標(biāo)度和力的大小畫(huà)，線段標(biāo)上刻度。如圖甲所示，從O點(diǎn)豎直向下畫(huà)一條三倍于標(biāo)度的線段。③標(biāo)注方向→在線段上加箭頭表示力的方向。為了簡(jiǎn)便，也可以依照?qǐng)D乙來(lái)畫(huà)。壓力的施力物體是木塊，受力物體是桌面。(2)畫(huà)力的示意圖：畫(huà)力的示意圖時(shí)，只需畫(huà)出力的作用點(diǎn)和方向，對(duì)線段的長(zhǎng)短沒(méi)有嚴(yán)格要求。圖丙為木塊所受重力和支持力的示意圖，也可以依照?qǐng)D丁那樣用一個(gè)點(diǎn)表示木塊，畫(huà)出重力和支持力的示意圖。[答案]見(jiàn)解析畫(huà)力的圖示的方法和步驟1．某人通過(guò)細(xì)繩用大小為50N的力F斜向上與水平方向呈30°角拉物塊A，試畫(huà)出拉力F的圖示，并指出受力物體與施力物體。解析：畫(huà)力的圖示時(shí)，先選好標(biāo)度：以5mm長(zhǎng)的線段表示10N的力，則拉力F共長(zhǎng)25mm，用A點(diǎn)代表物塊A，即力的作用點(diǎn)，最后標(biāo)上箭頭指明拉力的方向，即得力F的圖示。為了準(zhǔn)確無(wú)誤地表示拉力的方向，圖中的虛線是必要的補(bǔ)充。答案：細(xì)繩拉物塊A，受力物體是物塊A，施力物體是細(xì)繩。圖3-1-4解析：桌面對(duì)書(shū)的支持力豎直向上，取單位長(zhǎng)度的線段表示5N，則表示支持力的線段為3個(gè)單位長(zhǎng)度。答案：對(duì)重力及重心的理解1．重力的大?。篏＝mg(1)同一地點(diǎn)，重力的大小與質(zhì)量成正比，不同地點(diǎn)因重力加速度g值不同而不同。(2)在不同地點(diǎn)，同一物體的重力隨緯度的增加而增大；隨海拔的增加而減小。[特別提醒]物體重力的大小與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，與物體是否受其他力無(wú)關(guān)。2．重力的方向重力的方向總是豎直向下，豎直向下是指與水平面垂直向下。但是并不等同于垂直于支持面向下，也不等同于指向地心。3．重力的作用點(diǎn)：重心(1)重心是物體各部分所受重力的等效作用點(diǎn)。(2)重心的位置與質(zhì)量分布和物體形狀有關(guān)，一個(gè)物體的質(zhì)量分布或者形狀發(fā)生改變，其重心在物體上的位置可能發(fā)生變化。比如空載卡車和裝滿貨物的卡車重心的位置不同。(3)質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體的重心為其幾何中心。[特別提醒](1)重心的位置可以在物體上，也可以在物體外。一個(gè)實(shí)心鉛球重心在物體上，一個(gè)籃球重心就不在物體上。(2)對(duì)形狀不規(guī)則的薄物體，可以采用懸掛法來(lái)確定重心的位置。1．關(guān)于重力，下列說(shuō)法正確的是()A．物體受到的重力是由于地球吸引而產(chǎn)生的B．地球上的物體只有靜止時(shí)才受到重力作用C．自由下落的石塊速度越來(lái)越大，說(shuō)明它受到的重力越來(lái)越大D．質(zhì)量為m的物體受到的重力大小為mg，只要m一定，它受到的重力大小就保持不變解析：選A重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的，A對(duì)；重力與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，B錯(cuò)；自由下落的石塊所受重力大小與速度無(wú)關(guān)，C錯(cuò)；地球上不同位置，同一物體所受重力大小一般不同，D錯(cuò)。2．關(guān)于重力以下說(shuō)法正確的是()A．重力的方向總是垂直地面向下的B．把空氣中的物體浸入水中，物體所受重力變小C．掛在繩上靜止的物體，它受到的重力就是繩對(duì)它的拉力D．同一物體在地球各處重力大小是不一定相同的解析：選D重力的方向?yàn)樨Q直向下，不是垂直向下，A錯(cuò)誤；把空氣中的物體浸入水中，物體所受重力不變，B錯(cuò)誤；掛在繩上靜止的物體，它受到的重力大小等于繩子對(duì)它的拉力大小，但是由于重力和拉力不是一個(gè)概念，所以不能說(shuō)重力就是拉力，C錯(cuò)誤；因?yàn)橹亓铀俣入S著高度的增大而減小，隨著緯度的增大而增大，所以同一物體在地球各處重力大小是不一定相同的，D正確。3．關(guān)于重力與重心，下列說(shuō)法正確的是()A．物體在空中下落時(shí)受到的重力比靜止時(shí)受到的重力大B．規(guī)則物體的重心一定在其幾何中心C．放在桌面上的物體對(duì)桌面的壓力，其實(shí)就是該物體的重力D．重心是物體內(nèi)各部分所受的重力的合力的等效作用點(diǎn)解析：選D空中下落時(shí)物體重力與靜止時(shí)物體重力相同，故A錯(cuò)誤；規(guī)則物體的重心不一定在它的幾何中心上，還與物體的質(zhì)量分布有關(guān)，當(dāng)物體的質(zhì)量分布均勻時(shí)，規(guī)則物體的重心，一定在它的幾何中心上，故B錯(cuò)誤；壓力是由于相互擠壓而產(chǎn)生的，與重力的性質(zhì)不同，二者不是同一種力，故C錯(cuò)誤；重心是物體內(nèi)各部分所受的重力的合力的等效作用點(diǎn)，故D正確。1．下列說(shuō)法正確的是()A．靜止的物體不受力，運(yùn)動(dòng)的物體才受力B．甲用力把乙推倒，說(shuō)明甲對(duì)乙有力，而乙對(duì)甲沒(méi)有力C．拳擊手一拳擊出，卻被對(duì)方躲過(guò)了，這時(shí)只有施力物體，而沒(méi)有受力物體D．兩個(gè)物體發(fā)生相互作用不一定相互接觸解析：選D放在水平桌面上的物體也會(huì)受到重力，只是還受到支持力而平衡，即靜止在桌面上，A錯(cuò)誤；由力的相互性可知，甲推乙的同時(shí)，乙也“推”甲，B錯(cuò)誤；拳擊手沒(méi)有擊中對(duì)手，說(shuō)明兩人之間沒(méi)有相互作用，但拳擊手自己的拳頭、胳膊與軀干之間存在相互作用，C錯(cuò)誤；磁鐵之間不接觸就能發(fā)生相互作用，D正確。2．關(guān)于重力，下列說(shuō)法正確的是()A．自由下落的物體不受重力B．重力就是地球?qū)ξ矬w的吸引力C．重力的方向總是豎直向下D．重心是物體上最重的點(diǎn)解析：選C自由下落的物體受到重力作用，A錯(cuò)；重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的力，B錯(cuò)；一個(gè)物體的各個(gè)部分都要受到重力的作用，從效果上看，可以認(rèn)為各部分受到的重力作用集中于一點(diǎn)，這一點(diǎn)叫做物體的重心，D錯(cuò)；重力的方向總是豎直向下，C對(duì)。3.一個(gè)圓臺(tái)狀容器裝滿液體密封后正立放置如圖1中1所示，倒立放置如圖中2所示，兩個(gè)物體的重力正確的是()圖1A．G1＝G2 B．G1>G2C．G1<G2 D．無(wú)法確定解析：選A圓臺(tái)狀容器裝滿水后正立放置和倒立放置，質(zhì)量不變，根據(jù)G＝mg知，重力相等，即G1＝G2。4．以下關(guān)于四種基本相互作用的說(shuō)法正確的是()A．萬(wàn)有引力把行星、恒星等聚在一起，形成太陽(yáng)系、銀河系和其他星系，故萬(wàn)有引力只存在于天體之間B．四種基本相互作用是相互獨(dú)立存在的，有一種相互作用存在時(shí)，就一定不存在其他相互作用C．強(qiáng)相互作用的作用范圍很大，弱相互作用的作用范圍很小D．四種基本相互作用的規(guī)律有很多相似之處，因此，科學(xué)家可能建立一種“統(tǒng)一場(chǎng)論”將四者統(tǒng)一起來(lái)解析：選D萬(wàn)有引力存在于一切物體之間，只不過(guò)在天體之間的作用效果更明顯而已，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；一種相互作用存在時(shí)，另一種相互作用也可能存在，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；強(qiáng)相互作用和弱相互作用的作用范圍都很小，約為10－15m，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；四種基本相互作用的“統(tǒng)一場(chǎng)論”正是當(dāng)前科學(xué)家的努力方向，故D項(xiàng)正確。5．一個(gè)重20N的物體沿斜面下滑，關(guān)于物體重力的圖示，下列四個(gè)圖中正確的是()解析：選A重力方向豎直向下，力的圖示需要標(biāo)出單位長(zhǎng)度。6.足球運(yùn)動(dòng)員已將足球踢向空中，如圖2所示，下列描述足球在向斜上方飛行過(guò)程中某時(shí)刻的受力圖中，正確的是(G為重力，F(xiàn)為腳對(duì)球的作用力，F(xiàn)f為空氣阻力)()圖2解析：選B重力方向豎直向下，阻力Ff與飛行速度方向相反，在飛行過(guò)程中球不受腳的作用力。7．找出下列力的施力物體和受力物體，并作出物體所受力的圖示。(1)在水平桌面上重為50N的書(shū)的重力；(2)空氣對(duì)氣球的20N的浮力；(3)小孩以東偏北30°的方向拉小車的200N的拉力。解析：(1)在水平桌面上重為50N的書(shū)的重力，施力物體是地球，受力物體是書(shū)。力的圖示如圖甲所示。(2)空氣對(duì)氣球的20N的浮力，施力物體是空氣，受力物體是氣球。力的圖示如圖乙所示。(3)小孩以東偏北30°的方向拉小車的200N的拉力，施力物體是小孩，受力物體是小車。力的圖示如圖丙所示。答案：見(jiàn)解析8．下列關(guān)于力的說(shuō)法，正確的是()A．射出的炮彈向前飛行的過(guò)程中，受到推力和重力的作用B．物體相互作用時(shí)，先有施力物體，后有受力物體C．力是使物體發(fā)生形變或使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因D．被踢出后的足球在地面上向前滾動(dòng)，是由于受到向前的牽引力作用解析：選C射出的炮彈向前飛行并不受推力的作用，而是靠慣性向前飛行。被踢出去的足球向前滾動(dòng)并不受牽引力作用，也是由于慣性向前滾動(dòng)的。物體間相互作用時(shí)，相互作用的力是同時(shí)產(chǎn)生的，施力物體同時(shí)也是受力物體。9．下列說(shuō)法中正確的是()A．豎直向上拋出一物體，物體豎直上升，是因?yàn)槭艿揭粋€(gè)豎直向上的升力作用(不計(jì)空氣阻力)B．放在斜面上的物體會(huì)沿斜面下滑，是因?yàn)槭艿搅艘粋€(gè)下滑力的作用C．放在水中的木塊浮于水面，是因?yàn)槭艿降母×Υ笥谄渲亓．施力物體同時(shí)也是受力物體解析：選D豎直向上拋出的物體，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只受重力的作用，“升力”是不存在的，因?yàn)樗鼪](méi)有施力物體，A錯(cuò)誤；物體沿斜面下滑的原因是其合外力的方向沿斜面向下，并不是存在“下滑力”，B錯(cuò)誤；浮力的施力物體是水，正是由于浮力的存在，物體才能浮于水面，但浮力與重力二力平衡，所以大小相等，C錯(cuò)誤；力是物體間的相互作用，因此施力物體一定也是受力物體，D正確。10．有一質(zhì)量分布均勻的鐵鏈長(zhǎng)為L(zhǎng)，原來(lái)放在地面上，現(xiàn)在將鐵鏈豎直向上剛