2019-2020年高中物理人教版必修一教学案:第三章 第1节 重力 基本相互作用(含答案)

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2019-2020年高中物理人教版必修一教学案:第三章第1节重力基
本相互作用(含答案)
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。


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3-1-1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3-1-1乙所示。

图3-1-1
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?
提示:重心不一定在物体上,例如:质量分布均匀的圆环,重心不在环上,而在环的中心。

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.在伦敦奥运会男子拳击49公斤级决赛中,中国名将邹市明发挥出色,以13-10险胜泰国高手庞普里亚杨夺得金牌,成功卫冕。

在比赛中邹市明一拳打在对方身体上,下列说法中正确的是()
A.邹市明没有受到力的作用
B.邹市明只是施力者
C.双方既是受力者,也是施力者
D.对方只能是受力者
解析:选C力的作用是相互的,在施力过程中,邹市明和对方均为施力者和受力者。

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3-1-2所示,静止的木块对桌面的压力为6 N,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3-1-2
[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2 N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50 N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5 mm长的线段表示10 N的力,则拉力F共长25 mm,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。

2.如图3-1-3所示,一本书平放在水平桌面上,画出水平桌面对书的支持力F=15 N的图示。

图3-1-3
解析:桌面对书的支持力竖直向上,取单位长度的线段表示5 N,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1
A.G1=G2B.G1>G2
C.G1<G2D.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.(多选)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
解析:选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;由于强相互作用和弱相互作用的作用范围都约为10-15 m,故只有微观粒子之间才可能发生这两种相互作用,C项正确;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D项正确。

5.(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()
解析:选AD根据重力方向竖直向下和力的图示判断。

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,F f为空气阻力)()
图2
解析:选B重力方向竖直向下,阻力F f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50 N的书的重力;
(2)空气对气球的20 N的浮力;
(3)小孩以东偏北30°的方向拉小车的200 N的拉力。

解析:(1)在水平桌面上重为50 N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20 N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200 N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好拉直,它的重心位置升高了多少?使一块边长为a的均匀立方体绕着自己的一个棱翻转,当它的对角线刚好与地面垂直时,其重心位置升高了多少?
解析:(1)铁链放在地面上时,其重心位置高度可以认为等于零,当刚好向上拉直时,
它的重心在其中点位置,距地面L
2,所以铁链的重心升高了
L
2。

(2)立方体的重心与其几何中心重合,如图所示。

原来重心高度为h1=a 2;
翻转后的重心高度为h2=
2
2a。

所以重心升高Δh =h 2-h 1=
22a -a 2=2-12
a 。

答案:L 2 2-12a 11.一个质量为60 kg 的人,在地球上的重力为588 N ,在月球上的重力为98 N 。

该人在地球上的弹跳高度为0.5 m 。

那么,他在月球上的弹跳高度为多少?
解析:人在地球和月球上的质量相等,由G =mg 得地球表面的自由落体加速度g =G m =
58860
m /s 2=9.8 m/s 2 月球表面的自由落体加速度g ′=G ′m =9860
m /s 2≈1.63 m/s 2 设人在地球上的弹跳高度为h ,在月球上的弹跳高度为h ′,人跳起时的初速度为v 0
由v 2-v 02=2ax 和v =0得h h ′
=g ′g , 解得h ′=g g ′
h =9.81.63×0.5 m ≈3.0 m 。

答案:3.0 m。

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