高中物理（2019必修第一册）旧教材同步讲义第3章 1　重力　基本相互作用同步讲义

1重力基本相互作用[学习目标]1．知道力的概念及矢量性，会作出力的图示和示意图.2.了解重力的产生原因，会确定重力的大小和方向，理解重心的概念.3.了解自然界中的四种基本相互作用．一、力和力的图示1．力的作用效果：(1)使物体的运动状态发生变化；(2)使物体发生形变．2．力(1)定义：物体与物体之间的相互作用．(2)单位：牛顿，简称牛，符号：N.(3)矢量性：力既有大小，又有方向．(4)测量：力的大小可以用弹簧测力计测量．3．力的表示方法(1)力的图示：用一条带箭头的线段(有向线段)来表示力的三要素．①线段的长短(严格按标度画)表示力的大小；②箭头指向表示力的方向；③箭尾(或箭头)表示力的作用点，线段所在的直线叫做力的作用线．(2)力的示意图：只用一条带箭头的线段来表示力的方向和作用点．二、重力1．定义：由于地球的吸引而使物体受到的力．2．大小：G＝mg，g就是自由落体加速度．3．方向：竖直向下．4．作用点——重心(1)重心：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，我们可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心．(2)决定因素：①物体的形状；②物体的质量分布．(3)确定方法：对形状不规则的薄板状物体，可以采用悬挂法来确定重心的位置．三、四种基本相互作用1．万有引力：相互吸引的作用存在于一切物体之间，直到宇宙的深处，只是相互作用的强度随距离增大而减弱(填“增强”或“减弱”)．2．电磁相互作用：电荷间的相互作用，磁体间的相互作用．3．强相互作用：使原子核紧密地保持在一起的相互作用．它的作用范围只有约10－15m.4．弱相互作用：在放射现象中起作用的另一种基本相互作用．作用范围约为10－15m．强度只有强相互作用的10－6倍．1．判断下列说法的正误．(1)每个力都必有施力物体和受力物体．(√)(2)只有相互接触的两物体之间才有力的作用．(×)(3)两个力的大小都是5N，则这两个力一定相同．(×)(4)只有物体的重心才受到重力的作用．(×)(5)重心是物体重力的作用点，重心一定在物体上．(×)2．小明用20N的水平力推桌子(如图1所示)，作出此力的图示和力的示意图．图1答案如图所示一、力和力的图示如图2所示是足球撞击球网的瞬间．图2(1)足球撞击球网时对球网产生了巨大的冲击力，球网对足球有没有作用力？若有，该力对足球产生了什么样的作用效果？(2)若足球对球网的作用点为图中的A点，且作用力方向水平向右，大小为50N，请在图中画出该力的图示．答案(1)有．改变足球的运动状态．(2)如图所示．1．力的特性(1)物质性：力是物体与物体之间的相互作用，没有脱离物体而独立存在的力．一个力同时具有受力物体和施力物体．(2)相互性：物体之间力的作用是相互的．力总是成对出现，施力物体同时又是受力物体，受力物体同时又是施力物体．(3)矢量性：力不仅有大小，而且有方向，是矢量．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．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(用某一长度的线段表示一定大小的力)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，表示方向例1(多选)下列说法正确的是()A．甲挥拳击打乙，却被乙躲开，这时只有施力物体没有受力物体B．射出枪口的子弹能打到很远的地方，是因为子弹离开枪口后受到一个推力作用C．力是不能脱离物体而单独存在的D．一个力必定联系着两个物体，其中每个物体既是施力物体又是受力物体答案CD解析甲的手臂和拳头应该看做两个部分，它们之间存在力的作用，并不是乙躲开就没有受力物体了，所以A错误．B选项提到的推力没有施力物体，所以这个力是不存在的，子弹离开枪口时具有很大的速度，可以飞得很远，所以B错误．由力的物质性可知C正确．力是物体之间的相互作用，涉及力就必须有两个物体，即施力物体和受力物体，所以D正确．1．相互作用的物体，可以直接接触，也可以不接触，但作用力必然是成对出现的．2．并非有生命的物体才是施力物体，也并非先有施力物体后有受力物体．3．任何一个力都独立产生作用效果，使物体发生形变或使物体运动状态发生变化．例2如图3所示，一人通过细绳用大小为50N的力F沿与水平方向成30°角斜向上拉物块A，试画出拉力F的图示，并指出受力物体与施力物体．图3答案见解析解析依题意知，细绳拉物块A，受力物体是物块A，施力物体是细绳．画力的图示时，先选好标度，以4mm长的线段表示10N的力，则拉力F共长20mm，用点A代表物块A，即力的作用点，最后标上箭头指明拉力的方向，即得力F的图示，如图所示．为了准确无误地表示拉力的方向，图中的虚线是必要的补充．针对训练在图4甲中木箱的P点，用与水平方向成30°角斜向右上方的150N的力拉木箱；在图乙中木块的Q点，用与竖直方向成60°角斜向左上方的20N的力把木块抵在墙壁上，试作出甲、乙两图中所给力的图示，并作出图丙中电灯所受重力和拉力的示意图．图4答案如图所示二、重力与重心(1)建筑工地上常用重锤来检测墙壁是否竖直，为什么使用重锤就能够检测墙壁是否竖直？(2)重心是物体上最重的一点吗？重心位置与什么有关？物体的重心一定在物体上吗？请举例说明．答案(1)重力的方向竖直向下，所以悬挂重锤的细线一定在竖直方向上，如果墙壁与细线平行，则说明墙壁竖直．(2)不是．重心是物体各部分所受重力的等效作用点．重心位置与物体的质量分布及形状有关．重心可以不在物体上，如木匠用的拐尺、圆环的重心都不在物体上．1．重力的大小(1)重力的大小G＝mg，只与质量和重力加速度g有关，与物体的运动状态无关．(2)重力加速度g与物体所处的纬度和高度有关，在赤道处，g最小，在两极处，g最大(同一高度)；海拔越高，g越小，离地面越近，g越大．2．重力的方向：总是竖直向下．竖直向下是指与水平面垂直向下，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．重力的作用点——重心(1)重心是物体各部分所受重力的等效作用点，并不是只有物体的重心才受到重力作用．重心的位置除跟物体的形状有关外，还跟物体的质量分布有关．质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心．重心的位置可以在物体上，也可以在物体外．(2)重心位置的确定方法：薄板状物体的重心可以用悬挂法确定．例3关于重力，以下说法正确的是()A．重力的方向总是垂直于接触面向下的B．把处在空气中的物体浸入水中，物体所受重力变小C．挂在绳上静止的物体，它受到的重力就是绳对它的拉力D．同一物体在地球各处所受重力大小不一定相同答案D解析重力的方向总是竖直向下的，但不一定是垂直于接触面向下，比如在斜面上的物体所受的重力方向并不垂直于斜面，A错误；重力G＝mg，其大小只和质量、重力加速度g有关，与其他因素无关，B错误；绳子拉力的施力物体是绳子，重力的施力物体是地球，两者的施力物体不同，不是同一个力，C错误；由于重力加速度随着纬度、高度的变化而变化，所以同一物体在地球各处所受重力大小不一定相同，D正确．例4(2019·石家庄辛集中学高一上月考)关于物体的重心，下列说法正确的是()A．任何物体的重心一定在这个物体上B．在物体上只有重心受到重力的作用C．一个球体的重心一定在球心处D．一辆空载的货车装上货物后，重心会变化答案D解析重心是物体各部分所受重力的等效作用点，所以重心可以在物体上，也可以在物体外(比如均匀圆环的重心在环心)，故A、B错误．重心除了与几何形状有关外，还与密度分布有关，因此一个球体的重心不一定在球心处，故C错误．一辆空载的货车装上货物后，货车上方的质量增加，重心会变化，故D正确．1．(对力的概念的理解)关于力，下列说法中正确的是()A．没有相互接触的物体间也可能有力的作用B．根据相隔一定距离的磁铁间存在相互作用可知：力可以离开物体而独立存在C．两个力大小都是10N，方向相同，那么这两个力一定相同D．施力物体施力在前，受力物体受力在后答案A解析力是物体对物体的相互作用，没有相互接触的物体间也可能有力的作用，比如重力，故选项A正确．相隔一定距离的两个磁铁间有相互作用，若拿走其中一个磁铁，这种相互作用将不存在，所以力是不能离开物体而独立存在的，故选项B错误．只有当两个力的大小、方向、作用点都相同时，我们才能说这两个力相同，故选项C错误．力的作用是相互的，施力物体和受力物体受到的力是同时产生的，没有前后之分，故选项D错误．2．(力的图示和力的示意图)图5表示的是小车所受外力F的图示，所选标度都相同，则对于小车的运动，作用效果相同的是()图5A．F1和F2 B．F1和F4C．F1和F3、F4 D．都不相同答案B解析判断作用效果是否相同，应从力的三要素，即大小、方向和作用点去考虑，三要素相同则作用效果相同，而力沿其作用线平移时作用效果不变，选项B正确．3．(对重力的理解)关于重力的大小及重心的位置，以下说法正确的是()A．重力是物体本身具有的力，大小与物体的质量成正比B．静止在水平面上的物体对水平面的压力大小一定小于其所受的重力大小C．重力只作用在物体的重心上，重心的位置总在物体的几何中心D．重力是由于地球对物体的吸引而产生的，重力的施力物体是地球答案D解析重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力，而不是物体本身具有的力，施力物体是地球；物体重力的计算式G＝mg，其中g的值与物体所处的地理位置有关，同一地点、同一高度，g值相同，物体的重力与物体的质量成正比，不同地点，不同高度，g值一般不同，因此，不能说物体的重力大小与物体的质量成正比，选项A错误，D正确；静止在水平面上的物体，对水平面的压力大小等于物体的重力大小，选项B错误；重心是物体所受重力的等效作用点，重心的位置与物体的形状和质量分布均有关，只有形状规则、质量均匀分布时，重心的位置才在物体的几何中心，故选项C错误．4．(对重心的理解)(多选)关于物体的重心，以下说法中正确的是()A．质量均匀分布的、形状规则的物体的重心在其几何中心B．风筝升空后，越升越高，说明风筝的重心相对风筝的位置也越来越高C．一砖块平放、侧放或立放时，其重心在砖内的位置不变D．舞蹈演员在做各种优美动作时，其重心的位置不变答案AC一、选择题考点一力的概念与力的图示1．(多选)下列关于力的作用效果的叙述正确的是()A．发生形变的物体必定受到了力的作用B．物体的运动状态没有发生改变，物体也可能受到力的作用C．力的作用效果不仅取决于力的大小和方向，还与力的作用点有关D．力作用在物体上，必定同时出现形变和运动状态的改变答案ABC2．下列说法中正确的是()A．用手压弹簧，手先给弹簧一个作用力，弹簧压缩后再反过来给手一个作用力B．运动员将垒球抛出后，垒球的运动状态仍在变化，垒球仍为受力物体，但施力物体不再是运动员C．施力物体对受力物体施加了力，施力物体本身可能不受力的作用D．“风吹草动”，草受到了力，但没有施力物体，说明没有施力物体的力也是存在的答案B3.关于图1所示的两个力F1和F2，下列说法正确的是()图1A．F1＝F2，因为表示两个力的线段一样长B．F1>F2，因为表示F1的标度大C．F1<F2，因为F1只有两个标度的长度，而F2具有三个标度的长度D．无法比较，因为两个力的标度的大小未知答案D解析在力的图示中，所表示的力的大小取决于图中标度的大小和线段的长度．离开了标度的大小，仅由线段的长度无法比较F1和F2的大小．考点二重力和重心的概念4．(多选)关于重力和自由落体加速度，下列说法正确的是()A．物体所受重力的方向总是竖直向下B．物体所受重力的施力物体是地球C．地球表面的自由落体加速度随纬度的增大而减小D．质量大的物体受到的重力大，所以自由落体加速度也大答案AB解析重力的方向竖直向下，选项A正确；物体所受重力的施力物体是地球，选项B正确；地球表面的自由落体加速度随纬度的增大而增大，选项C错误；自由落体加速度与质量无关，质量不同的物体在同一位置自由落体加速度相等，选项D错误．5．(多选)关于物体的重心，下列说法正确的是()A．物体升高或降低时，重心在物体中的位置也随之升高或降低B．用线竖直悬挂的物体静止时，线的方向一定通过该物体的重心C．形状规则的物体，其几何中心不一定与其重心重合D．因物体的重心是重力的作用点，所以物体的重心一定在物体上答案BC解析形状与质量分布不变的物体的重心在物体中的位置是固定的，不会随物体升降而改变，故A错误；用线竖直悬挂的物体静止时，线的方向一定通过该物体的重心，故B正确；重心与物体的形状和质量分布有关，形状规则的物体，质量分布不一定均匀，所以其几何中心不一定与其重心重合，故C正确；重心可以在物体上，也可以在物体外，故D错误．6．(多选)用弹簧测力计悬挂静止的小球，下列说法正确的是()A．弹簧测力计对小球的拉力就是小球所受的重力B．弹簧测力计对小球的拉力大小等于小球所受重力的大小C．小球所受重力的施力物体是弹簧测力计D．小球所受重力的施力物体是地球答案BD解析“拉力”不是“重力”，选项A错误；静止小球所受重力的大小等于弹簧测力计拉力的大小，选项B正确；重力的施力物体是地球，选项C错误，D正确．7.(2019·唐山市模拟)如图2所示，“马踏飞燕”是汉代艺术家高超的艺术技巧的结晶，是我国古代青铜艺术的稀世珍宝，骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上，是因为()图2A．马是空心的B．马蹄大C．马的重心在飞燕上D．马的重心位置和飞燕在一条竖直线上答案D解析骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上，是因为飞燕对马的支持力和马的重力在一条竖直线上，选项A、B、C错误，D正确．8．(多选)一个重20N的物体沿斜面下滑，关于该物体重力的图示，以下四个图中正确的是()答案AD解析物体的重力为20N，标度分别设为5N和2.5N，方向竖直向下，作用点在重心，选项A、D正确．9.(2019·盐城市模拟)如图3所示，一个空心均匀球壳里面注满水，球的正下方有一个小孔，在水由小孔慢慢流出的过程中，空心球壳和水的共同重心将会()图3A．一直下降B．一直上升C．先升高后降低D．先降低后升高答案D解析在注满水时，球壳和水的共同重心在球心，随着水的流出，球壳的重心不变，