高中物理双基学法系列第十一讲重力基本相互作用

1、第3章 相互作用第十一讲 重力 基本相互作用基础知识学点一： 力的概念1、 力的概念（1）定义：力是物体与物体之间的相互作用。（2）力的三要素：大小、方向、作用点是力的三要素。 （3）力的国际单位：牛顿，简称牛，符号是。 。这是为了纪念英国科学家伊萨克牛顿而命名的。 2、 力的产生方式：（1）直接接触，如弹力，摩擦力。（2）不直接接触，如重力，磁体之间的相互作用力。3、 测量工具：弹簧秤（弹簧测力计）4、力的分类： （1）根据力的性质可分为重力（万有引力）、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力、核力等。 （2）根据力的效果可分为拉力、张力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、浮力，回复力等。（3

2、）根据研究对象可分为外力和内力。（4）根据作用方式命名，如接触力、场力（间接接触）。 5、力的作用效果： （1）静态效果： 力可以使物体发生形变，如把物体拉伸、压缩、扭转、剪切等。 （2） 动态效果： 力可以改变物体的运动状态，运动状态就是指速度（速度大小、运动方向，两者同时改变）。 力使物体保持匀变速不变：沿着一条直线且加速度不变的运动，叫做匀变速直线运动。虽然物体的速度随着时间发生变化，但物体的加速度的大小和方向均不随时间变化。匀变速直线运动的物体一直保持“匀变速”这种状态不变。或许“匀变速”也可称为一种运动状态。 为什么匀变速直线运动的物体一直保持“匀变速”不变呢？是因为力。或许可以这样

3、说，力使匀变速直线运动的物体一直保持“匀变速”不变。更简洁的说就是，力使物体保持匀变速不变。所谓匀变速就是加速度不变，或许我们可以说力具有保持加速度不变的性质。（3）影响力的作用效果的要素：力的大小、方向、作用点。（4）力的作用效果的应用：根据力的作用效果，可以说明力存在。 （5）任何一个力都独立地产生作用效果，使物体发生形变或使物体的运动状态发生变化。6、力的性质（1）物质性：力是物体对物体的作用，一个物体受到力的作用，一定有另一个物体对它施加这种作用。物体可以脱离开力单独存在，而力是不能摆脱物体而独立存在的。只要有力，必然同时存在施力物体和受力物体；不存在只施力不受力的物体，也不存在只受力

4、不施力的物体。（2） 相互性：任何两个物体之间的作用总是相互的，施力物体同时也一定是受力物体，受力物体同时也是施力物体。相互作用的物体可以直接接触，也可以不直接接触，但作用力必须是成对出现的。 （3） 矢量性：力是矢量，既有大小又有方向。力的方向不同，力的作用效果也不同。力的计算要遵循平行四边形定则。 （4） 同时性：力同时产生，同时消失，无先后之分，无主动和被动之分，而是同时作用。并非有生命的物体才能施力，任何物体都能施力。并非先有施力物体后有受力物体，而是施力和受力同时进行。（5）独立性：一个物体可能同时受到几个力的作用，每一个力的作用并不影响另一个力的作用。（6）对物体施加力与该力产生的

5、作用效果是瞬时对应的。 基础知识学点二： 力的描述1、 力用有向向段线段来表示（1） 力是矢量，既有大小，又有方向，力的作用效果不仅与其大小、方向有关，还与力的作用点有关，要把一个力完整第表达出来，就是要把里的三要素完整地表达出来。在物理学上用一条有向线段来表示力。（2） 力的表示：“四定”一定作用点，二定作用线，三定比例标度，四定线段长度；“二标”一标力的方向，二标力的数值。2、 力的图示：（1）用一条有向线段，把力的三要素准确地表达出来的方式称为力的图示。（2）画力的图示的步骤 力的大小用有标度的线段的长短表示；力的方向用有向线段的箭头表示；力的作用点用箭头或箭尾表示；力的方向所沿的直线叫

6、做力的作用线。（3）力的图示用于力的计算和验证力的合成实验。 3、 力的示意图：（1） 不需要画出力的标度，只用一带箭头的线段示意出力的大小和方向.（2） 力的示意图用于力的受力分析。 4、 力的图示和力的示意图的画法比较作图步骤力的图示力的示意图选标度选定标度（用某一长度表示多少牛的力）无需选标标度画线段从力的作用点开始沿力的方向画一线段，根据线段的标度和力的大小按比例确定确定线段的长度。从作用点开始沿力的方向画一适当长度线段即可。表方向在线段末端标出箭头，表示方向。在线段的末端标出箭头，表示方向。基础知识学点三：重力1、 概念（1） 重力的概念：是由于地球的吸引而使物体受到的力，叫做重力。

7、在一般使用上，常把重力近似看作万有引力。但实际上重力是万有引力的一个分力。生活中常把物体所受重力的大小简称为物重。（2） 重力的本质来源是地球的引力。（3） 在地球附近的一切物体，不管质量大小，也无论有无生命，皆受到重力作用。（4） 物体所受到的重力与物体所处的运动状态以及是否受其它力无关。2、 重力用符号 表示；单位是牛顿，用表示。3、重力的施力物体与受力物体（1）重力是非接触力（2）重力的施力物体：地球。 （3）受力物体：受到施加力的物体 。4、重力的方向：（1）三种说法：一是总是竖直向下，不一定是指向地心的（只有在赤道和两极指向地心）；二是铅垂向下；三是垂直于水平面向下。（2）竖直向下也

8、就是沿重锤线的方向，不能将竖直向下说成“垂直向下”，也不能说成“指向地心”，竖直向下是指垂直于当地的水平面向下，而“垂直向下”可以指垂直于任何支持面向下。只有在两极或赤道时，重力的方向才指向地心。5、重力的大小：（1）重力大小可以用测力计测量。静止或匀速直线运动的物体对测力计的拉力或压力的大小等于物体收到重力的大小。 （2）地面上同一点处物体受到重力的大小跟物体的质量成正比。 用关系式表示。其中，表示物体的质量，单位是；表示重力加速度，一般地，在地球表面附近，其物理意义：表示质量是的物体受到的重力是。（3）影响重力大小的因素 由于随着地球上的维度和海拔的高度而发生变化，所以，同一物体在不同的地

9、点重力不同，纬度越高，所受到的重力越大。同一物体在同一纬度，海拔越高，所受到的重力越小。6、重力的作用点（1）重心：物体的各个部分都受重力的作用。但是，从效果上看，我们可以认为各部分受到的重力作用都集中于一点，这个点就是重力的等效作用点，叫做物体的重心。（2）影响重心的因素：重心的位置与物体的几何形状及质量分布有关。外形形状规则，质量分布均匀的物体，其重心在它的几何中心，例如粗细均匀的棒的重心在他的中点；球的重心在球心；方形薄板的重心在两条对角线的交点。 外形形状不规则，质量分布不均匀的物体，其重心的位置不一定在物体之上。（3）对重心的理解重心是重力的等效作用点，并非物体的全部重力都作用于重心

10、。重心的位置可以在物体上，也可以在物体外，如一个圆形平板的重心在平板上，而一个环形的物体的重心不在环上。对于某一确定的物体，它的重心相对于物体是固定不变的，在物体上的相对位置与物体的位置、放置状态以及运动状态无关，但一个物体的质量分布或形状发生变化时，其重心在物体上的位置也会发生变化。质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上；对形状不规则、质量分布不均匀的物体，其重心的位置一般不在几何中心上。对形状不规则的薄板状的物体，可用支撑法或者悬挂法来确定重心的位置。过重心的一条直线或切面把物体或图形分成两份，则两份的体积或面积不一定相等。不是所有过重心的直线或切面都平分物体或图形的面积或体积，

11、例如过正三角形重心且平行一边的一条直线把三角形分成面积比为45的两部分。7、重力方向的应用（1）重垂线：检查物体是否与地球重力垂直。 （2）水平仪：检查桌面或窗台是否水平。8、重力和质量的比较项目重力质量性质是物体受到地球的吸引而产生的力物质本身的一种属性变化情况随地理位置的变化而变化不是地理位置的改变而变测量工具测力计二力平衡原理天平杠杆原理物理性质矢量标量关系 基础知识学点四： 四种基本的作用1、 万有引力（1）概念：存在于一切物体之间，作用强度随距离的增大而减小。（2）万有引力把行星和恒星聚在一起，组成太阳系、银河系和其他星系.（3）万有引力是自然界中的一种基本相互作用，地面物体所收到的

12、重力只是万用引力的在地球表面附近作用的一种表现。2、 电磁相互作用（1） 概念：电荷间的相互作用、磁体间的相互作用，本质上同一种相互作用的不同表现，这种相互作用成为电磁相互作用。（2） 电荷之间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。（3） 电磁相互作用是自然界中的一种基本相互作用，作用强度随距离的增大而减小。3、 强相互作用（1） 概念：使原子核紧密地保持在一起的相互作用。（2） 距离增大，强相互作用急剧减小，它的作用范围只有，即原子核的大小。4、 强相互作用（1） 概念：在放射现象中起作用的基本相互作用。（2） 作用：有些原子核能够自发地放出射线，这种现象叫做放射现象，弱相互作用主

13、要在放射现象中起作用。（3） 弱相互作用的范围很小，与强相互作用相同，但它的强度只有强相互作用的倍。5、 四种基本相互作用的区别（1） 在宏观世界里，能显示作用的只有万有引力和电磁相互作用，它们是长程力；而弱相互作用和强相互作用都是短程力，这两种力只有在微观粒子的相互作用中才显示出来。（2） 四种基本相互作用按强度由大到小的排列：强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用、万有引力。它们都不需要物体间直接接触，而是通过“场”来传递相互作用。基本技能学点一：重心的确定方法1、重心、质心、几何中心三心的概念重心质心几何中心定义一个物体的各部分都要受到重力的作用。即物体各部分所受重力的合力的作用点质量中心

14、简称质心，指物质系统上被认为质量集中于此的一个假想点摄影术语，画面两条对角线的交叉点。存在性等效作用点，实际上不存在质点系的质心是质点系质量分布的平均位置。只有规则的图形才有几何中心，像正方形，正三角形。而每个几何图形都有几何重心（比如三角形就是三条中线的交点），当为均匀介质的规则几何图形时，重心就在几何中心。三心关系（1） 当物体为均质(密度为定值)，质心等同于几何中心（2） 物理上的质心（物体的质量中心），均匀重力场时，重心等同于质心。（3） 规则形状、质量分布均匀的物体的重心在它的几何中心上。（4） 重力,其中是物体质量,g为一常数。重心和质心一般情况下是重合的。（5） 与重心不同的是，

15、质心不一定要在有重力场的系统中才会有意义，而重心则否。值得注意的是，除非重力场是均匀的，否则同一物质系统的质心与重心通常不在同一假想点上。（6） 对于密度均匀、形状对称分布的物体，其质心位于其几何的中心处。（7） 质心的位置矢量是质点组中各个质点的位置矢量根据其对应质量加权平均之后的平均矢量。2、三角形重心的几条性质：（1）重心到顶点的距离与重心到对边中点的距离之比为2：1。（2）重心和三角形3个顶点组成的3个三角形面积相等。（3）重心到三角形3个顶点距离的平方和最小。（4）重心是三角形内到三边距离之积最大的点。3、常用到的几种质量分布均匀，形状规则的几何体的重心（1） 三角形的重心就是三边中

16、线的交点。（2） 线段的重心就是线段的中点。（2）平行四边形的重心就是其两条对角线的交点，也是两对对边中点连线的交点。（3）平行六面体的重心就是其四条对角线的交点，也是六对对棱中点连线的交点，也是四对对面重心连线的交点。（4）圆的重心就是圆心，球的重心就是球心。（5）锥体的重心是顶点与底面重心连线的四等分点上最接近底面的一个。（6）四面体的重心同时也是每个定点与对面重心连线的交点，也是每条棱与对棱中点确定平面的交点。4、寻找重心方法下面是一些寻找形状不规则或质量不均匀物体重心的方法。（1）悬挂法，只适用于薄板（不一定均匀）悬挂法需要两次即可确定重心，基本原理如下：对于静止的物体而言，只受两个力，重力和绳子的张力，由于二力平衡时两力必等大反向且处于一条直线上(保证力矩平衡)，即重力与绳子处于一条直线上，因此绳子的直线通过重心（重力作用点）。对于两次悬挂，两次的绳线都通过重心，其交点必然就是重心了。（2）支撑法只适用于细棒（不一定均匀）。用一个支点支撑物体，不断变化位置，越稳定的位置，越接近重心。一