【2020秋備課】高中物理學案新人教版必修1-3.1-重力-基本相互作用

3.1重力基本相互作用一個靜止的球，我們踢它一腳，就可以把力作用在球上，使它開頭運動，并產(chǎn)生速度；假如再去頂它一下，那就不只轉變了它的運動方向，同時也轉變了它的速度．力也可以使物體的外形轉變，譬如撐桿跳時，可以使桿發(fā)生彎曲．力的性質和特點有哪些呢？.要點一、力和力的圖示1．力的概念力是物體與物體之間的相互作用．2．力的特征(1)力的物質性力不能離開物體而獨立存在，無論是什么物體，它都要受到力的作用；而只要有力的存在，就必需有施力物體和受力物體．(2)力的效果性力的效果性可以體現(xiàn)在兩個方面：①物體運動狀態(tài)的變化即物體速度的變化．不管是速度的大小還是方向發(fā)生變化，都說這個物體的運動狀態(tài)發(fā)生了變化；②物體外形的變化．當我們用手壓鋸條的時候，鋸條變彎，我們就說鋸條發(fā)生了外形的變化．(3)力的相互性力存在于施力物體和受力物體之間，力的作用是相互的，施力物體同時也確定是受力物體．我們將兩個物體之間的作用力稱為作用力與反作用力．(4)力的矢量性力是矢量，力既有大小，又有方向．力的方向不同，作用效果往往不同．所以，要把一個力完整地表示出來，既要說明力的大小又要說明力的方向．(5)力的瞬時性力可以發(fā)生突變，既可以瞬間產(chǎn)生，也可以瞬間消逝．(6)力的三要素力的大小、方向、作用點，共同稱為力的三要素．3．力的圖示(1)力的測量：力的大小可以用測力計(彈簧秤)測量．(2)力的單位：國際單位制中，力的單位是牛頓，簡稱牛，符號是N.(3)力的圖示：物理學中用一根有向線段來形象、直觀地表示力，線段的長度表示力的大小，箭頭的指向表示力的方向，用箭頭或箭尾表示力的作用點，這種表示力的方法叫做力的圖示．(4)作力的圖示需要“四定”：①定標——選定作圖的標度，即單位長度的線段表示多大的力．有幾個力時，應當兼顧各個力的大小，一般接受這幾個力的最大公約數(shù)作為共同的標度．②定點——確定力的作用點畫在何處．畫一個方塊或一個點表示受力物體，并確定力的作用點．③定線——從力的作用點開頭，沿力的作用方向畫一線段(依據(jù)所選標度和該力的大小確定線段的長度)，并在線段上加上刻度．④定向——在線段的末端加注箭頭，指明力的方向，并且在箭頭的旁邊標出表示這個力的字母、數(shù)值和單位．要點二、重力和重心1．概念地面四周的一切物體都受到地球的吸引，由于地球的吸引而使物體受到的力叫做重力，重力也叫重量．理解重力要把握好以下幾個方面：(1)本質：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．(3)地球表面四周的一切物體，不論是靜止還是運動的，不論是否與地面接觸，都受重力作用，重力與運動狀態(tài)和接觸面的狀況均無關．(4)重力的方向總是豎直向下的．(5)重力大小的計算公式是G＝mg.式中m是物體的質量，單位用kg，g是一個與地球位置有關的量，叫重力加速度(g值隨地球緯度的增加而增大，隨距地面高度的增大而減小)．通常狀況下，g取9.8N/kg，表示質量是1kg的物體受到的重力是9.8N(6)重力的大小可以用彈簧秤測出．2．重心一個物體的各部分都要受到重力的作用．從效果上看，可以認為各部分受到的重力作用集中于一點，這一點叫做物體的重心．(1)重心是重力的等效作用點．(2)物體重心的位置跟物體的外形和物體內質量的分布都有關系，跟物體的放置狀況和運動狀態(tài)無關．(3)對于薄板狀物體，可以用懸掛法找出其重心所在的位置．這種方法依據(jù)的主要原理是二力平衡條件一、力的理解例1下列說法中不正確的是()A．甲用力把乙推倒，說明只是甲對乙有力的作用，乙對甲沒有力的作用B．只有有生命或有動力的物體才會施力，無生命或無動力的物體只受到力，不會施力C．只有直接接觸的物體相互作用才有力的作用D．小說《水滸》中的花和尚魯智深是一位“大力士”，是說他有很大的力解析甲推乙的同時，乙也推甲，力的作用是相互的，故A錯誤．不論物體是否有生命或是否有動力，它們受到別的物體作用時都會施力，也就是說，受力物體確定同時也是施力物體，如馬拉車，車也拉馬，故B選項錯．兩個物體發(fā)生了力的作用，不愿定需要直接接觸，如磁鐵隔著一段距離時也能吸引鐵屑，故選項C錯．物理學中的“力”與現(xiàn)實中的“力”是兩個不同的概念，故選項D錯誤．答案ABCD(1)力的作用是相互的，施力物體同時也是受力物體．(2)力可以發(fā)生在接觸和不接觸的物體之間.二、力的圖示例2一個重20N的物體沿著斜面下滑，如下圖所示，關于物體所受重力的圖示不正確的是()答案BC解析重力的方向總是豎直向下即垂直于水平面對下，不愿定與接觸面垂直；另外，選取不同的標度，力的圖示會有所不同．依據(jù)上述原則可知A、D圖示正確，B、C則不正確．三、重力的理解例3假如重力消逝了，將會發(fā)生的狀況是()A．天不會下雨，也不會刮風B．一切物體的質量都沒有了C．用天平照舊可以測出物體的質量D．河水不會流淌解析下雨、刮風以及河水流淌都是由于物體受到重力作用而引起的，假如重力消逝，這些自然現(xiàn)象都不會發(fā)生，故A、D正確．質量是物體本身的固有屬性，與重力是否消逝無關，故B錯．假如重力消逝，放在天平托盤上的物體對托盤天平無壓力，所以天平也就無法測量物體的質量了，所以C錯．答案AD四、重心的理解例4關于物體的重心，下列說法正確的是()A．物體的重心確定在物體上B．用線豎直懸掛的物體靜止時，線的方向確定通過重心C．一磚塊平放、側放或立放時，其重心在磚內的位置不變D．舞蹈演員在做各種秀麗?的動作時，其重心在體內位置不變解析物體的重心是重力的等效作用點，不愿定在物體上，所以A項錯誤；懸掛法確定物體重心時，線的方向確定通過重心，因此B項正確；物體重心與質量分布和外形有關，當質量分布不變、外形不變時，其重心不變，而外形轉變時重心位置也轉變，所以C項正確，D項錯誤．答案BC1.關于地面上物體的重力，下列說法正確的是()A．只有靜止時，物體才受重力B．物體對地面的壓力就是物體的重力C．彈簧測力計和桿秤都能稱量物體的重力大小D．同一地點，物體的重力與其質量成正比答案D解析重力是由于地球對物體的吸引而使物體受到的力，故物體運動時也受到重力作用．由試驗可知，在同一地點，物體的重力與其質量是成正比的．2.關于力的說法正確的是()A．力是轉變物體運動狀態(tài)的緣由B．運動物體在運動方向上確定受到力的作用C．一個力必定涉及兩個物體D．力的大小相等，作用效果不愿定相同答案ACD3.下列有關力的一些說法正確的是()A．物體被豎直向上拋出后，由于受到一個豎直向上的升力作用才上升B．放在斜面上的物體會沿斜面下滑，是由于受了一個下滑力的作用C．放在水中的木塊浮于水面，是由于受了一個浮力的作用D．運動員跳遠騰空后，是由于受了一個強大的沖力作用，所以能前進幾米答案C4.下列說法正確的是()A．甲打乙一拳，乙感到痛，而甲未感覺到痛，說明甲對乙施加了力，而乙未對甲施加力B．“風吹草動”，草受到了力，但沒有施力物體，說明沒有施力物體的力也是存在的C．磁鐵吸引鐵釘時，磁鐵不需要與鐵釘接觸，說明力可以脫離物體而存在D．網(wǎng)球運動員用力擊球，網(wǎng)球受力飛出后，網(wǎng)球受力的施力物體不再是人答案D5．下列說法中正確的是()A．自然界全部的相互作用力都可歸納為四種基本相互作用B．在四種基本相互作用中，萬有引力是最強的C．四種基本相互作用的規(guī)律是完全獨立的，不行能再統(tǒng)一了D．萬有引力和電磁力是長程力，強相互作用和弱相互作用是短程力答案AD6．一飲料杯裝滿水，如圖3－1－1所示，杯的底部有一小孔，在水從小孔不斷流出的過程中，杯連同水的共同重心將()A．始終下降B．始終上升C．先上升后降低D．先降低后上升答案D7．在圖3－1－2中，質量分布均勻的物體A受到的重力都是8N，試畫出物體A所受重力的示意圖．圖3－1－2答案8．一根密度和粗細均勻的直銅棒，它的重心在何處？水平放置、豎直放置和傾斜放置時，它的重心位置是否相同？為什么？假如把直銅棒變成弧形，它的重心位置是否轉變？為什么？答案直銅棒的重心在棒的幾何中心；當變換放置方式時，重心位置相同，這是由于物體重心與物體外形和物體的質量分布有關；外形發(fā)生了轉變，所以，銅棒的重心位置也發(fā)生轉變．題型1力的相互性和作用效果的理解例1關于力的作用效果的說法中正確的是()A．物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化，確定受到外力作用B．物體的運動狀態(tài)不發(fā)生變化，確定不受外力作用C．力對物體的作用效果完全由力的大小打算D．物體受到力的作用后，確定同時毀滅形變和運動狀態(tài)發(fā)生變化的現(xiàn)象答案A解析當物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化，則說明物體確定受到外力的作用，故A正確，同時也說明白B、D不正確，如彈簧受外力被拉伸穩(wěn)定后，發(fā)生了形變，但運動狀態(tài)并沒有發(fā)生變化．力的作用效果由力的大小、方向、作用點三要素共同打算，故C錯誤．拓展探究若氣球下掛一重物，沿與水平面成45°角的方向斜向上勻速上升，如圖3－1－1所示，不考慮空氣阻力，從力的相互性和作用效果的角度，分析氣球和重物整體受力狀況，下列說法正確的是：()圖3－1－1A．受重力、浮力、水平方向的風力B．只受重力和浮力的作用C．受重力、浮力、斜向上的沖力D．受重力、浮力、風力、斜向上的沖力答案B解析依據(jù)力是物體間的相互作用可知，對于一個力總是同時對應著受力物體和施力物體，對于C、D選項中的沖力，我們找不到相應的施力物體，因此不存在，所以C、D錯誤；依據(jù)力的作用效果可知，物體受到力的作用會轉變運動狀態(tài)或發(fā)生形變，反過來我們也能依據(jù)物體的運動狀態(tài)來判定物體的受力狀況，我們發(fā)覺假如氣球和重物整體受重力、浮力、水平方向的風力三個力的作用，就不行能做勻速直線運動，故A錯，只有B選項正確．1．力的作用效果：當物體受到力的作用時其運動狀態(tài)會發(fā)生轉變或產(chǎn)生形變，反之假如物體的運動狀態(tài)發(fā)生了轉變或產(chǎn)生了形變，則物體確定受到力的作用．2．力的作用效果由力的大小、方向、作用點三要素共同打算．3．物體的運動狀態(tài)由速度來描述，只要物體的速度發(fā)生了變化，不管是速度的大小還是方向發(fā)生了轉變，都說物體的運動狀態(tài)發(fā)生了變化．4．分析一個力是否存在時，要看它是否有施力物體和受力物體.題型2重力的理解例2下列說法正確的是()A．自由下落的石塊速度越來越大，說明石塊所受重力越來越大B．在空中飛行的物體不受重力作用C．一拋出的石塊軌跡是曲線，說明石塊所受的重力方向始終在轉變D．將一石塊豎直向上拋出，在先上升后下降的整個過程中，石塊所受重力的大小與方向都不變答案D解析在地球上的同一位置，同一物體的重力為確定值，故A錯；只要在地球上，物體所受重力就不為零，故B錯；重力的方向始終豎直向下，與物體運動狀態(tài)無關，故C錯．拓展探究一個質量為60kg的人，在地球上的重量為588N，在月球上的重量為98N．該人做摸高運動時，在地球上的高度為0.5m，那么在月球上的觸摸高度為多少？答案3.0m解析人在地球和月球上的質量相等，由G＝mg得，地球表面的自由落體加速度g＝eq\f(G,m)＝eq\f(588,60)m/s2＝9.8m/s2，月球表面的自由落體加速度g′＝eq\f(G′,m)＝eq\f(98,60)m/s2＝1.63m/s2設人在地球上的觸摸高度為h，在月球上的觸摸高度為h′.由veq\o\al(2,t)－veq\o\al(2,0)＝2ax得，eq\f(h,h′)＝eq\f(g′,g)，解得h′＝eq\f(g,g′)h＝eq\f(9.8,1.63)×0.5m＝3.0m.1．重力的大小G＝mg，只與重力加速度g有關，與物體的運動狀態(tài)無關．2．重力加速度g與物體所處的緯度和高度有關，在赤道處，g最小，在兩極處，g最大；海拔越高，g越小，離地越近，g越大.題型3力的圖示圖3－1－2例3如圖3－1－2所示，物體A對物體B的壓力是10N，試畫出這個力的圖示．答案見解析圖解析畫力的圖示，按以下步驟進行．①選定標度，此題可選3mm長的線段表示2N的力；②從作用點沿力的方向畫一線段，線段長短依據(jù)選定的標度和力的大小畫，線段畫上刻度．如下圖甲從O點豎直向下畫一段五倍于標度(3mm)線段；③在線段上加箭頭表示力的方向．為了簡便，也可以照圖乙那樣，不畫B物體，而用O點代替B物體，畫出力F的圖示．力是矢量，既有大小又有方向．力的作用點不同，作用效果不同．所以要把一個力完全表達出來，必需表明力的大小、方向、作用點．在物理學中通常用力的圖示來形象、直觀地表示某個力.1.下列說法中正確的是()A．用手壓彈簧，手先給彈簧一個作用，彈簧壓縮后再反過來給手一個作用B．運動員將壘球拋出后，壘球的運動狀態(tài)仍在變化，壘球仍為受力物體，但施力物體不是運動員C．施力物體對受力物體施加了力，施力物體本身可能不受力的作用D．某物體作為一個施力物體，也確定是受力物體答案BD解析力是轉變物體運動狀態(tài)的緣由，物體運動狀態(tài)發(fā)生變化，確定是有力作用在物體上．力的作用是相互的，一個物體是施力物體，同時也是受力物體．2．關于重力的大小和方向，下列說法中正確的是()A．物體重力的大小等于它對豎直懸繩拉力的大小或等于它對水平支持面壓力的大小B．在地球各處的重力方向都是相同的C．重心是抱負化的物理模型D．對某一物體而言，其重力的大小總是一個恒量，不因物體從赤道移到南極而變化答案C解析物體的重力大小與它對豎直懸線的拉力大小或它對水平支持面壓力的大小并不愿定相等，只有在物體靜止或做勻速直線運動時才相等，故A錯誤；在地球上各處的重力方向都是豎直向下的，但各個地方的豎直向下并不是指向同一方向，例如南極和北極的重力方向恰好相反，同一物體在不同緯度處的重力大小也是不同的，在地球表面上，越靠近兩極其重力的大小也越大，故B、D錯誤；重心是為爭辯問題的便利引入的一個物理模型，物體各個部分都受重力作用，可以等效地看作集中在一點上，故C正確．3．對下列狀況中的物體進行受力分析，正確的是()A．汽車剎車時，車上人向前傾倒，是由于突然受到向前的沖力B．物體在桌面上靜止不動，是由于它沒有受到任何外力C．被踢向空中的足球，不再受到腳踢球的作用力D．放風箏時，只要有線拉動，不需要空氣供應作用力答案C4．一個物體所受的重力在下列哪些情形下要發(fā)生變化()A．把它從赤道拿到兩極B．把它運到月球上去C．把它從地面浸入水中D．把它置于運行的電梯內答案AB解析由G＝mg可知，物體質量不變，當重力加速度g發(fā)生變化時，重力G隨之轉變．由于地球兩極的g值大于赤道上的g值，地球上的g值大于月球上的g值，所以選項A、B正確；由于重力大小與物體所處的環(huán)境和運動狀態(tài)無關，所以C、D兩種狀況下物體的重力沒有發(fā)生變化．5．物體受到力的作用可能發(fā)生的變化是()A．速度的大小發(fā)生變化B．發(fā)生形變C．運動方向發(fā)生轉變D．速度的大小和方向都發(fā)生變化答案ABCD6．關于物體的重力和重心，下列說法正確的是()A．物體所受的重力是由于受到地球的吸引而產(chǎn)生的，所以方向總是垂直于地面對下B．同一物體在地球上的不同位置，當用不同彈簧秤測量時其所受重力大小是不同的，當用同一彈簧秤測量時所受重力大小確定相同C．物體的重心就是物體各部分所受重力的合力的作用點D．外形規(guī)章的物體(例如正方體)，其重心確定在其幾何中心處答案C解析重力的方向是豎直向下，“垂直”是典型的錯誤說法；同一物體在地球上的不同位置，所受重力的大小一般不同，利用彈簧秤測量當然也一般不同；影響重心的分布有兩個因素，一是質量分布是否均勻，二是物體的幾何外形，只有質量分布均勻、外形規(guī)章的物體，其重心才在其幾何中心處．7．如圖3－1－3所示，一物體A受到一個大小為10N的拉力作用，該拉力方向與水平方向成30°角斜向上，畫出這個拉力的圖示．圖3－1－3解析題圖僅是拉力的示意圖，而不是拉力的圖示，畫力的圖示時，應按以下步驟進行：(1)選定標度，本題我們可以選取1cm長的線段表示5N(2)沿力的方向并且從力的作用點開頭，按比例畫出一線段，下圖中有向線段的長度為2cm(3)在線段末端標出箭頭，如上圖所示．為了簡便，還可以將受力物體用一個點來代替，將力畫成如右上圖所示的形式．8．依據(jù)下列要求用圖示法畫出力：(1)水平桌面對桌面上的書產(chǎn)生30N的支持力；(2)用1600N的力沿與水平方向成30°角的斜上方拉車．