高中物理人教版 (新课标)必修1第三章 相互作用1 重力 基本相互作用学案

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一、力和力的图示
1．运动状态的变化：物体的运动状态用速度来描述．只要物体的速度变化了，不管是大小还是方向改变了，都说这个物体的运动状态发生了变化．
2．力的作用效果
(1)使物体的运动状态发生变化；
(2)使物体产生形变．
3．力的矢标性：力是矢量，既有大小又有方向．力的大小可以用弹簧测力计测量．国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，符号是N.
4．力的表示
(1)力的图示：能表示出力的大小、方向和作用点．
(2)力的示意图：只表示出力的作用点和方向．
二、重力
1．产生：由于地球的吸引而使物体受到的力．
2．大小
(1)在实验室中可以用弹簧测力计测量重力的大小．
(2)重力的计算公式是G＝mg，公式中G是物体的重力，m是物体的质量，g是自由落体加速度．
3．方向：总是竖直向下．
4．重心
(1)定义：重力的等效作用点．
(2)重心位置决定因素：物体的形状和质量分布．
三、四种基本相互作用
1．万有引力：在宇宙中，相互吸引的作用力存在于一切物体之间，强度随物体间距离的增大而减弱．
2．电磁相互作用：电荷和电荷，磁体和磁体间的相互作用．
3．强相互作用：在原子核内把质子和中子紧密地保持在一起的作用力，它的作用范围约10－15 m，超出这个界限该力已经不存在了．
4．弱相互作用：在放射现象中起作用的力，作用范围与强相互作用相同，但强度只有强相互作用的10－6倍．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)力可以离开施力物体或受力物体单独存在．(×)
(2)只有相互接触的物体间才有力的作用．(×)
(3)重力就是地球对物体的吸引力．(×)
(4)重力的方向也可以表述为指向地心．(×)
(5)重心是物体重力的作用点，重心一定在物体上．(×)
2．甲、乙两拳击运动员竞技，甲一拳击中乙肩部，观众可认为甲运动员(的拳头)是施力物体，乙运动员(的肩部)是受力物体，但在甲一拳打空的情况下，下列说法中正确的是( )
A．这是一种只有施力物体，没有受力物体的特殊情况
B．此时的受力物体是空气
C．甲的拳头、胳膊与自身躯干构成相互作用的物体
D．以上说法都不正确
C [力的作用是相互的，同时存在着施力物体与受力物体，只要有力产生必然存在着施力物体与受力物体，甲运动员击空了，但在其击拳过程中，其拳头、胳膊与躯干的相互作用系统内由于相互作用而产生力，故选C.]
3．(多选)下列关于重力的说法中，正确的是( )
A．物体所受的重力是由地球吸引产生的
B．物体所受的重力大小等于该物体所受地球的吸引力的大小
C．物体所受的重力始终等于质量的9.8倍
D．同一地点质量相同的物体重力也相同
AD [物体所受地球的吸引力是物体受到重力的原因，故选项A正确，B错误；不同的地点g的值不同，物体的重力也就不同，故选项C错误，D正确．]
1.力的三个性质
2.力的作用效果
(1)力的作用效果
(2)影响作用效果的要素：力的大小、方向和作用点．
(3)作用效果的应用：是分析物体是否受力的基本方法．若存在作用效果，说明该力存在；若没有作用效果，说明该力不存在．
1．下列有关力的说法中正确的是( )
A．力的产生离不开施力物体，但可以没有受力物体
B．力的产生离不开受力物体，但可以没有施力物体
C．力是物体对物体的作用，如果找不到施力物体或受力物体，这个力就不存在
D．不接触的物体间也可以产生力的作用．例如，磁铁吸引铁钉，可见力可以离开物体单独存在
C [任何力都有它的施力物体和受力物体，只有施力物体而没有受力物体，或只有受力物体没有施力物体的力是不存在的，A、B错误；磁铁吸引铁钉，说明不接触的物体之间也可以产生力的作用，力不能离开物体单独存在，任何力都有它的施力物体或受力物体，C正确，D错误．]
2．关于力的作用效果，下列说法正确的是( )
A．物体的运动状态发生变化，一定受外力的作用
B．物体的运动状态不发生变化，一定不受外力的作用
C．物体受力作用后，一定同时出现形变和运动状态发生变化的现象
D．力对物体的作用效果完全由力的大小决定
A [物体的运动状态发生改变，一定是受到了力的作用，但运动状态不变并不一定是没有受到力的作用，故选项A对，B错；力的作用效果是使物体的运动状态发生改变或者是使物体发生形变，故选项C错；力的大小、方向、作用点都影响力的作用效果，故选项D错．]
关于力的理解的两个误区
(1)误认为力可以没有施力物体或受力物体．
实际上力是物体与物体间的相互作用，任何力同时具有施力物体与受力物体．
(2)误认为只有相互接触的物体间才存在作用力．
实际上有些力可以发生在不接触的物体间，如重力、磁力等．
1.力的图示与力的示意图的区别
(1)力的图示能表示力的三要素，精确表示力时经常用到．
(2)力的示意图只能表示力的作用点和方向，在对物体的受力情况进行分析时经常用到．
2．力的图示与力的示意图的画法
【例1】 一个铁球在空中飞行，所受重力为120 N，方向竖直向下．
(1)画出重力的图示；
(2)画出重力的示意图，并说明施力物体和受力物体．
[解析] (1)画力的图示．
①选定标度．如图甲所示．例如，选4 mm长的线段表示30 N的力．
②用一圆形表示铁球，从圆心沿竖直方向向下画一条线段，线段的长度按选定的标度和力的大小画，线段上加上刻度．
③在线段上加上箭头表示力的方向．
(2)画力的示意图．如图乙所示，用一圆形表示铁球，从圆心沿竖直方向向下画一线段，并加上箭头，表示方向．
重力的施力物体是地球，受力物体是铁球．
[答案] 见解析
力的图示法口诀
要想表示力，方法很简单，选好比例尺，再画一线段，长短表大小，箭头表方向，注意线尾巴，放在作用点．
3．(多选)一个重20 N的物体沿斜面下滑，关于物体重力的图示，下列四个图中正确的是( )
A B
C D
AD [根据重力方向竖直向下和力的大小判断可知选项A、D正确．]
1.对重力的理解
(1)产生：重力是由于地球的吸引而产生的，但由于地球自转的影响，重力一般不等于地球对物体的引力．与引力相比，重力大小稍微小一些(两极除外)，方向稍微偏一些(两极和赤道除外)．
(2)大小：G＝mg，同一物体的重力随所处纬度的升高而增大，随海拔高度的增大而减小．
(3)方向：竖直向下，除了赤道和两极，竖直向下并不是指向地球的球心．
2．重心的性质及确定方法
(1)重心的特点：重心是重力的等效作用点，并非物体的其他部分不受重力作用．
(2)重心的位置及决定因素
①位置：重心的位置可以在物体上，也可以在物体外．
②决定因素
a．物体质量分布情况．
b．物体的形状．
(3)重心位置的确定方法
①质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上．
②形状不规则的薄形物体，可用支撑法或悬挂法来确定重心．
【例2】 (多选)下列关于“嫦娥二号”受力的说法中正确的是( )
A．“嫦娥二号”在地球表面受到的重力大小与在月球表面受到的重力大小不相等
B．“嫦娥二号”在地球表面受到的重力大小与在月球表面受到的重力大小相等
C．月球对“嫦娥二号”的引力的效果是改变它的运动状态
D．“嫦娥二号”绕月球运行时，不再受重力作用
AC [“嫦娥二号”的质量不变，但重力加速度发生了变化，由G＝mg可知，“嫦娥二号”在地球表面受到的重力大小与在月球表面受到的重力大小不相等，A正确，B、D错误．引力的作用效果是改变物体的运动状态，C正确．]
对重力认识的四个常见错误
(1)误认为重力与地球对物体的引力相同．
(2)误认为重力的方向垂直于支撑面．
(3)误认为重力的重心必在物体上．
(4)误认为重力的大小与物体运动状态有关．
4．把一个薄板状物体悬挂起来，静止时如图所示，则对于此薄板状物体所受重力的理解，下列说法正确的是( )
A．重力就是地球对物体的引力
B．重力大小和物体运动状态有关
C．重力的方向总是指向地心的
D．薄板的重心一定在直线AB上
D [重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，不是地球对物体的引力，选项A错误；重力的大小与物体的运动状态无关，选项B错误；重力的方向竖直向下，选项C错误；因为绳对板的拉力与板受的重力为一对平衡力，必在一条直线上，所以薄板的重心一定在直线AB上，选项D正确．]
1．下列词语所隐含的物理现象，可用牛顿理论中力的概念和规律来解释的是( )
①水滴石穿 ②铁杵成针 ③水中望月 ④逆风扬帆 ⑤光阴飞逝
A．①②③ B．③④⑤
C．①②④ D．①③⑤
C [力具有使物体发生形变和改变运动状态两个效果，水滴石穿、铁杵成针、逆风扬帆均体现了这两个作用效果，而“水中望月”是光的反射现象，“光阴飞逝”反映了时间的不可逆转性，与力的概念和规律没有联系．]
2．(多选)下列关于四种基本相互作用的说法正确的是( )
A．万有引力把行星、恒星等聚在一起，形成太阳系、银河系和其他星系，故万有引力只存在于天体之间
B．四种基本相互作用是独立存在的，有一种相互作用存在时，就一定不存在其他相互作用
C．强相互作用和弱相互作用只存在于微观粒子之间
D．四种基本相互作用的规律有很多相似之处，因此，科学家可能建立一种“统一场论”将四者统一起来
CD [万有引力存在于一切物体之间，只不过在天体之间的作用效果更明显而已，故选项A错误．一种相互作用存在时，另一种相互作用也可存在，故选项B错误．强相互作用和弱相互作用的作用范围都为10－15 m，只有微观粒子之间才可能发生这两种相互作用，故选项C正确．四种基本相互作用的“统一场论”正是当前科学家的努力方向，故选项D正确．]
3．下列关于重力的说法中正确的是( )
A．同一物体从赤道移到北极其重力大小变大，但重力方向不变
B．同一物体从赤道移到北极其重力大小不仅变大，而且重力方向也变了
C．物体的重力作用在重心上，把重心挖去物体就不会受到重力
D．重力就是地球对物体的吸引力
B [纬度越大，g越大，根据G＝mg可知，同一物体从赤道移到北极其重力大小变大，方向在赤道和北极都是竖直向下的，是发生改变的，故A错误，B正确；物体的重力作用在重心上，把重心挖去物体会有新的重心，受到重力作用，故C错误；重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，而不是地球的吸引力，故D错误．]
4．如图所示，物体A对物体B的压力是10 N，试画出这个力的图示和示意图．
[解析] (1)选定标度：此题选单位长度的线段表示2 N的力．
甲 乙 丙
(2)从力的作用点沿力的方向画一线段，线段长短根据选定的标度和力的大小成正比，线段上加刻度，如图甲所示，也可以如图乙所示，从O点(用O点代替B物体)竖直向下画一段五倍于标度的线段．
(3)在线段上加箭头表示力的方向．
画力的示意图：从作用点或从B的中心处沿力的方向画一线段，并加上箭头，表示方向，然后标明FN＝10 N即可，如图丙所示．
[答案] 见解析
力的性质和作用效果
性质
理 解
物质性
力是物体对物体的作用，脱离物体而独立存在的力是不存在的，一个力一定同时具有受力物体和施力物体
相互性
物体之间力的作用是相互的，只要一个物体对另一个物体施加了作用力，另一个物体也一定会对这个物体施加反作用力
矢量性
力是矢量，不仅有大小，而且有方向
力的图示和力的示意图
作图步骤
力的图示
力的示意图
选标度
选定标度(用某一长度表示一定大小的力)
画线段
从作用点开始沿力的方向画一线段，根据选定的标度和力的大小按比例确定线段长度
从作用点开始沿力的方向画一适当长度线段
标方向
在线段的末端标出箭头，表示方向
在线段的末端标出箭头，表示方向
重力及重心的理解
课堂小结
知识脉络
1.力是物体与物体之间的相互作用．力的三要素：大小、方向、作用点．
2．力的图示与力的示意图不同．
3．重力是由于地球的吸引而使物体受到的力．重心的位置与物体的形状和质量分布有关，物体的重心不一定在物体上．
4．自然界有四种基本相互作用：万有引力、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用.