高中物理人教版必修1讲义第三章第1节重力基本相互作用

第1节重力__基本相互作用必考要求：c加试要求：c1.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。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．力物体与物体之间的相互作用，力的单位是牛顿，简称牛，符号N。3．力的矢量性力是既有大小又有方向的矢量。4．力的图示可以用一条带箭头的线段表示力。如图3­1­1甲所示。线段按一定比例(标度)画出，它的长短表示力的大小，它的指向表示力的方向，箭头(或箭尾)表示力的作用点，线段所在的直线叫做力的作用线。5．力的示意图只需要表示出力的方向和作用点的线段。如图3­1­1乙所示。图3­1­1二、重力1．重力的产生(1)由于地球的吸引而使物体受到的力。(2)重力的施力物体是地球。2．重力的大小(1)重力的大小跟物体的质量成正比，即G＝mg。(2)测量：用弹簧测力计竖直悬挂被测物体，当处于静止状态时，弹簧测力计示数即为其重力大小。3．重力的方向总是竖直向下。4．重心物体的各部分都受重力作用，从效果上看可认为各部分所受到的重力作用集中于一点，即为物体的重心。5．决定物体重心位置的因素(1)物体的形状；(2)物体的质量分布。三、四种基本相互作用四种基本相互作用分别为：万有引力、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用。1．自主思考——判一判(1)只有接触的物体间才会有力的作用。(×)(2)一个物体对另一个物体施加力的作用，但不会受到对方的力的作用。(×)(3)力的作用效果仅由力的大小决定。(×)(4)只有静止在地面上的物体才会受到重力。(×)(5)重力是由于地球的吸引而产生的，但它的方向不一定指向地心。(√)(6)质量大的物体受到的重力一定比质量小的物体受到的重力大。(×)(7)物体对支持面的压力必定等于物体的重力。(×)2．合作探究——议一议(1)在同一个图中要表示多个力，不同的力能不能用不同的标度？提示：不能。力的图示中线段的长短表示力的大小，在同一个图示中必须采用相同的标度才能直观的区别各个力的大小。(2)物体的重心一定在物体上吗？对力的概念的理解1．力的三个性质(1)物质性：力是物体对物体的相互作用，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)改变物体的运动状态，即使物体速度发生变化。(2)使物体发生形变，即改变物体的形状或体积。[特别提醒](1)物体之间发生相互作用时并不一定相互接触。(2)力直接产生于施力物体和受力物体之间，不需要靠第三个物体传递。1．下列说法中正确的是()A．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B．不接触的物体之间不可能有力的作用C．只有有生命或有动力的物体才会施力，无生命或无动力的物体只会受到力，不会施力D．任何一个物体，一定既是受力物体，又是施力物体解析：选D子弹在枪管内受到火药爆炸所产生的强大推力，使子弹离开枪口时具有很大的速度，但子弹离开枪口以后，只受重力和空气阻力作用，并没有一个所谓的推力，因为不可能找到这个“推力”的施力物体，故不存在，所以A错；不接触的物体之间也可能有力的作用，如两个磁铁，故B错；不论物体是否有生命或是否有动力，它们受到别的物体作用时，都会施力，如马拉车时，车也拉马；书向下压桌子，桌子也向上推书，故C错；由于自然界中的物体都是相互联系的，找不到一个孤立的、不受其他物体作用的物体，所以每一个物体既是受力物体，又是施力物体，故D正确。2．(2016·10月选考·T3)中国女排在2016年奥运会比赛中再度夺冠。图3­1­2为比赛中精彩瞬间的照片，此时排球受到的力有()图3­1­2A．推力B．重力、推力C．重力、空气对球的作用力D．重力、推力、空气对球的作用力解析：选C途中排球受到的力是：重力、空气对球的阻力，所以答案为C。此刻人手与球并没有接触，所以没有推力，所以选项A、B、D均错。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)常画在力的作用点上(在有些问题中为了方便，常把一个物体用一个点表示)。[特别提醒](1)标度的选取应根据力的大小合理设计。一般情况下，线段应取2～5个整数段标度的长度。(2)画同一物体受到的不同力时要用同一标度。2．力的示意图：用一条带箭头的线段来表示力的方向和作用点。(1)从作用点开始沿力的方向画一适当长度的线段；(2)在线段的末端标出箭头，表示力的方向。[特别提醒]对于几何形状规则的物体，在画力的图示和示意图的时候，有向线段的起点可画在几何中心。为简化，也可以把物体用质点代替。[典例]如图3­1­3所示，静止的木块对桌面的压力为6N，试画出压力的图示，说明施力物体和受力物体，并画出木块所受重力和支持力的示意图。图3­1­3[解析](1)画力的图示时，要按照以下步骤进行：①选定标度→选适当长度的线段表示2N的力。②确定线段→从作用点沿力的方向画一线段，线段长短按标度和力的大小画，线段标上刻度。如图甲所示，从O点竖直向下画一条三倍于标度的线段。③标注方向→在线段上加箭头表示力的方向。为了简便，也可以依照图乙来画。压力的施力物体是木块，受力物体是桌面。(2)画力的示意图：画力的示意图时，只需画出力的作用点和方向，对线段的长短没有严格要求。图丙为木块所受重力和支持力的示意图，也可以依照图丁那样用一个点表示木块，画出重力和支持力的示意图。[答案]见解析画力的图示的方法和步骤1．某人通过细绳用大小为50N的力F斜向上与水平方向呈30°角拉物块A，试画出拉力F的图示，并指出受力物体与施力物体。解析：画力的图示时，先选好标度：以5mm长的线段表示10N的力，则拉力F共长25mm，用A点代表物块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。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。答案：细绳拉物块A，受力物体是物块A，施力物体是细绳。图3­1­4解析：桌面对书的支持力竖直向上，取单位长度的线段表示5N，则表示支持力的线段为3个单位长度。答案：对重力及重心的理解1．重力的大小：G＝mg(1)同一地点，重力的大小与质量成正比，不同地点因重力加速度g值不同而不同。(2)在不同地点，同一物体的重力随纬度的增加而增大；随海拔的增加而减小。[特别提醒]物体重力的大小与物体的运动状态无关，与物体是否受其他力无关。2．重力的方向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。(2)重心的位置与质量分布和物体形状有关，一个物体的质量分布或者形状发生改变，其重心在物体上的位置可能发生变化。比如空载卡车和装满货物的卡车重心的位置不同。(3)质量分布均匀、形状规则的物体的重心为其几何中心。[特别提醒](1)重心的位置可以在物体上，也可以在物体外。一个实心铅球重心在物体上，一个篮球重心就不在物体上。(2)对形状不规则的薄物体，可以采用悬挂法来确定重心的位置。1．关于重力，下列说法正确的是()A．物体受到的重力是由于地球吸引而产生的B．地球上的物体只有静止时才受到重力作用C．自由下落的石块速度越来越大，说明它受到的重力越来越大D．质量为m的物体受到的重力大小为mg，只要m一定，它受到的重力大小就保持不变解析：选A重力是由于地球的吸引而产生的，A对；重力与物体的运动状态无关，B错；自由下落的石块所受重力大小与速度无关，C错；地球上不同位置，同一物体所受重力大小一般不同，D错。2．关于重力以下说法正确的是()A．重力的方向总是垂直地面向下的B．把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重力大小是不一定相同的解析：选D重力的方向为竖直向下，不是垂直向下，A错误；把空气中的物体浸入水中，物体所受重力不变，B错误；挂在绳上静止的物体，它受到的重力大小等于绳子对它的拉力大小，但是由于重力和拉力不是一个概念，所以不能说重力就是拉力，C错误；因为重力加速度随着高度的增大而减小，随着纬度的增大而增大，所以同一物体在地球各处重力大小是不一定相同的，D正确。3．关于重力与重心，下列说法正确的是()A．物体在空中下落时受到的重力比静止时受到的重力大B．规则物体的重心一定在其几何中心C．放在桌面上的物体对桌面的压力，其实就是该物体的重力D．重心是物体内各部分所受的重力的合力的等效作用点解析：选D空中下落时物体重力与静止时物体重力相同，故A错误；规则物体的重心不一定在它的几何中心上，还与物体的质量分布有关，当物体的质量分布均匀时，规则物体的重心，一定在它的几何中心上，故B错误；压力是由于相互挤压而产生的，与重力的性质不同，二者不是同一种力，故C错误；重心是物体内各部分所受的重力的合力的等效作用点，故D正确。1．下列说法正确的是()A．静止的物体不受力，运动的物体才受力B．甲用力把乙推倒，说明甲对乙有力，而乙对甲没有力C．拳击手一拳击出，却被对方躲过了，这时只有施力物体，而没有受力物体D．两个物体发生相互作用不一定相互接触解析：选D放在水平桌面上的物体也会受到重力，只是还受到支持力而平衡，即静止在桌面上，A错误；由力的相互性可知，甲推乙的同时，乙也“推”甲，B错误；拳击手没有击中对手，说明两人之间没有相互作用，但拳击手自己的拳头、胳膊与躯干之间存在相互作用，C错误；磁铁之间不接触就能发生相互作用，D正确。2．关于重力，下列说法正确的是()A．自由下落的物体不受重力B．重力就是地球对物体的吸引力C．重力的方向总是竖直向下D．重心是物体上最重的点解析：选C自由下落的物体受到重力作用，A错；重力是由于地球的吸引而产生的力，B错；一个物体的各个部分都要受到重力的作用，从效果上看，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，D错；重力的方向总是竖直向下，C对。3.一个圆台状容器装满液体密封后正立放置如图1中1所示，倒立放置如图中2所示，两个物体的重力正确的是()图1A．G1＝G2 B．G1>G2C．G1<G2 D．无法确定解析：选A圆台状容器装满水后正立放置和倒立放置，质量不变，根据G＝mg知，重力相等，即G1＝G2。4．以下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相互独立存在的，有一种相互作用存在时，就一定不存在其他相互作用C．强相互作用的作用范围很大，弱相互作用的作用范围很小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”将四者统一起来解析：选D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A项错误；一种相互作用存在时，另一种相互作用也可能存在，故B项错误；强相互作用和弱相互作用的作用范围都很小，约为10－15m，故C项错误；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D项正确。5．一个重20N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()解析：选A重力方向竖直向下，力的图示需要标出单位长度。6.足球运动员已将足球踢向空中，如图2所示，下列描述足球在向斜上方飞行过程中某时刻的受力图中，正确的是(G为重力，F为脚对球的作用力，Ff为空气阻力)()图2解析：选B重力方向竖直向下，阻力Ff与飞行速度方向相反，在飞行过程中球不受脚的作用力。7．找出下列力的施力物体和受力物体，并作出物体所受力的图示。(1)在水平桌面上重为50N的书的重力；(2)空气对气球的20N的浮力；(3)小孩以东偏北30°的方向拉小车的200N的拉力。解析：(1)在水平桌面上重为50N的书的重力，施力物体是地球，受力物体是书。力的图示如图甲所示。(2)空气对气球的20N的浮力，施力物体是空气，受力物体是气球。力的图示如图乙所示。(3)小孩以东偏北30°的方向拉小车的200N的拉力，施力物体是小孩，受力物体是小车。力的图示如图丙所示。答案：见解析8．下列关于力的说法，正确的是()A．射出的炮弹向前飞行的过程中，受到推力和重力的作用B．物体相互作用时，先有施力物体，后有受力物体C．力是使物体发生形变或使物体运动状态改变的原因D．被踢出后的足球在地面上向前滚动，是由于受到向前的牵引力作用解析：选C射出的炮弹向前飞行并不受推力的作用，而是靠惯性向前飞行。被踢出去的足球向前滚动并不受牵引力作用，也是由于惯性向前滚动的。物体间相互作用时，相互作用的力是同时产生的，施力物体同时也是受力物体。9．下列说法中正确的是()A．竖直向上抛出一物体，物体竖直上升，是因为受到一个竖直向上的升力作用(不计空气阻力)B．放在斜面上的物体会沿斜面下滑，是因为受到了一个下滑力的作用C．放在水中的木块浮于水面，是因为受到的浮力大于其重力D．施力物体同时也是受力物体解析：选D竖直向上抛出的物体，在运动过程中只受重力的作用，“升力”是不存在的，因为它没有施力物体，A错误；物体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错误；浮力的施力物体是水，正是由于浮力的存在，物体才能浮于水面，但浮力与重力二力平衡，所以大小相等，C错误；力是物体间的相互作用，因此施力物体一定也是受力物体，D正确。10．有一质量分布均匀的铁链长为L，原来放在地面上，现在将铁链竖直向上刚