2018-2019版高中同步系列课堂讲义物理人教版(通用版)讲义：2.1.1重力 基本相互作用

2.1 相互作用
2.1.1 重力 基本相互作用
一、力和力的图示
1.运动状态的变化
只要一个物体的速度变化，不管是大小改变还是方向改变或者是大小和方向都改变，则运动状态就发生变化。

2.力的概念和作用效果
(1)定义：物体与物体之间的相互作用。

(2)力的图示：力可以用带箭头的线段来表示，线段的长短表示力的大小，线段指向表示力的方向，线段的箭尾(或箭头)表示力的作用点。

(3)力的作用效果：可以改变物体的运动状态，可以使物体的形状发生改变。

思维拓展
甲、乙描述的是“三毛”拉车的情景。

图1
(1)哪幅图画出的是拉力的图示？为什么？
(2)哪幅图是拉力的示意图？为什么？
提示 甲图是拉力的图示，因为有标度，乙图是拉力的示意图，它没有标度。

二、重力
思考判断
(1)地球上所有物体的重力的施力物体都是地球。

(√)
(2)重力的方向也可以表述为指向地心。

(×)
(3)重心是物体重力的作用点，重心一定在物体上。

(×)
三、四种基本相互作用
万有引力、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用为四种基本相互作用。

思维拓展
四种基本相互作用各存在于哪些物体之间？
提示 万有引力存在于一切有质量的物体之间，电磁相互作用存在于电荷间和磁体间，强相互作用存在于原子核内部粒子间，弱相互作用存在于微观粒子间。

对力的理解
[要点归纳]
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。

如下图所示。

[精典示例]
[例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。

答案 D
误区警示
(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)任何一个力都独立地产生作用效果，使物体发生形变或使物体运动状态发生变化。

(4)力的物质性表明力离不开施力物体或受力物体，力的相互性表明力总是成对出现的，一个物体对其他物体施加力的同时，也一定受到其他物体的作用力。

[针对训练1] 下列说法正确的是()
A.“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
B.运动员将足球踢出，球在空中飞行是因为球受到一个向前的推力
C.甲用力把乙推倒，只是甲对乙有力，而乙对甲没有力
D.两个物体发生相互作用不一定相互接触
答案 D
力的表示方法
[要点归纳]
1.力的图示：用一条带箭头的线段来表示力的三要素。

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。

2.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。

3.力的图示与力的示意图的画法
[精典示例]
[例2] 如图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2
思维导图
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→从作用点起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
方法总结
(1)画力的图示时，标度的选取应根据力的大小合理设计，使表示力的有向线段的长度等于2～5段标度的长度。

画出同一物体受到的不同的力时要用同一标度。

(2)对于几何形状规则的物体，在画力的图示或示意图时，有向线段的起点可画在几何中心。

[针对训练2] 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辅助线。

答案
细绳拉物块A，受力物体是物块A，施力物体是细绳
对重力和重心的理解
[要点归纳]
1.对重力的理解
(1)产生：重力是由于地球的吸引而产生的，但由于其自转的影响，重力一般不等于地球对物体的引力。

(2)大小
①同一地点，不同物体重力的大小与其质量成正比。

②不同地点，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：重力的方向总是竖直向下，不能将重力的方向表述为“垂直地面向下”或“指向地心”等。

2.对重心的理解
(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形状不规则的物体，重心与物体的形状、质量分布情况均有关，对薄板类物体，可用支撑法或悬挂法来确定重心。

[精典示例]
[例3] 关于物体的重力和重心，下列说法正确的是()
A.物体所受的重力是由于受到地球的吸引而产生的，所以方向总是垂直于地面向下
B.同一物体在地球上的不同位置，当用不同的弹簧测力计测量时其所受重力大小是不同的，当用同一弹簧测力计测量时所受重力大小一定相同
C.物体的重心就是物体各部分所受重力的等效作用点
D.形状规则的物体(如正方体)，其重心一定在其几何中心处
解析重力的方向为竖直向下而不是垂直地面向下，选项A错误；同一物体在地球上不同位置所受重力不同，与测力计无关，选项B错误；重心为物体各部分所受重力的等效作用点，选项C正确；重心的位置与物体的形状与质量分布是否均匀有关，如果质量不均匀分布，仅有规则几何外形，其重心也不一定在几何中心上，选项D错误。

答案 C
误区警示
对物体的重心注意以下三点
(1)重心不是重力的真实作用点，重力作用于整个物体，重心是重力的等效作用点。

(2)重心不是物体上最重的一点，也不一定是物体的几何中心。

(3)重心在物体上的相对位置与物体的位置、放置状态及运动状态无关。

重心的位置可以不在物体上。

[针对训练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。

答案 D
1.如图3所示，歼－20战机是中国最近研制出的第五代隐身重型歼击机。

它以具有隐身性、高机动性以及先进的航电系统让世界震惊。

关于歼－20战机的受力，下列说法正确的是()
图3
A.战机受到的重力指向地心
B.战机受重力的同时，它也对地球产生引力
C.战机向前运动的推力无施力物体
D.战机匀速飞行时，它不受重力作用
解析重力的方向竖直向下，而不一定指向地心，A错误；由于地球对战机的引力而产生重力，同时战机对地球也产生引力，B正确；任何力都有施力物体，战机向前的推力来自于空气，C错误；地球附近的任何物体都受重力作用，D错误。

答案 B
2.如图4所示是小车所受外力的图示，所选标度都相同，则对于小车的运动，作用效果相同的是()
图4
A.F1和F2
B.F1和F4
C.F1和F3、F4
D.都不相同
解析判断力的作用效果是否相同，应从力的三要素即大小、方向和作用点去考
虑，力的三要素相同则作用效果相同，B正确。

答案 B
3.(多选)如果一切物体的重力都消失了，则将会发生的情况有()
A.天不会下雨，也不会刮风
B.一切物体都没有质量
C.河水不会流动
D.气泡在液体中将不上浮
解析重力消失了，则与重力有关的自然现象不再发生。

水向低处流、在水中气泡向上移动都是因为水的密度大于气体，风的形成是因为不同区域空气温度不同、密度不同，从而受到重力不同而导致空气流动，而质量是物质的固有属性。

答案ACD
4.下列关于四种基本相互作用的说法正确的是()
A.万有引力只发生在天体与天体之间，质量小的物体(如人与人)之间无万有引力
B.强相互作用只发生在宇宙天体等宏观物体之间
C.弱相互作用就是非常小的物体间的相互作用
D.电磁相互作用是不需要相互接触就能起作用的
解析不论大小，任何物体间均有万有引力，A错误；强相互作用发生在原子核内部核子之间，而弱相互作用发生在放射现象中，不是小物体之间，故B、C错误；电磁相互作用即电荷之间的相互作用、磁体之间的相互作用，是不需要相互接触就能起作用的，故D正确。

答案 D
5.如图5甲中木箱P点，用与水平方向成30°角斜向右上方的150 N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20 N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5
答案如图所示
基础过关
1.下列关于力的作用效果的叙述中，正确的是()
A.物体运动状态发生改变，一定受外力作用
B.物体的运动状态不发生变化，一定不受外力作用
C.物体受到力的作用后，一定同时出现形变和运动状态发生变化的现象
D.力的作用效果完全由力的大小决定
解析力的作用效果之一就是使物体运动状态发生改变，A正确；物体运动状态不变并不一定没有受到力的作用，力的作用效果是使物体运动状态发生改变或者使物体发生形变，B、C错误；力的大小、方向、作用点都影响力的作用效果，D错误。

答案 A
2.足球运动员已将足球踢向空中，如图1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
为阻
阻力)()
图1
解析被踢出的足球在向斜上方飞行的过程中，只受重力和空气阻力的作用。

重力的方向竖直向下，阻力F阻与球的飞行速度方向相反，B正确。

答案 B
3.关于重力的大小和方向，下列说法中正确的是()
A.在地球表面上的物体都要受到重力作用，所受到的重力与物体的运动状态无关，也不管是否受其他力的作用
B.在地球表面各处的重力方向都是相同的
C.物体所受重力的大小一定等于地球对物体的吸引力大小
D.对某一物体而言，其重力的大小总是一个恒量，不因物体从赤道移到两极而变化
答案 A
4.“不倒翁”是儿童喜爱的玩具，“不倒翁”之所以“不倒”，是因为它的重心设计巧妙，关于“不倒翁”的重心，下列说法中正确的是()
图2
A.重心在“不倒翁”的几何中心上
B.“不倒翁”的重心很高
C.“不倒翁”的重心很低
D.“不倒翁”的重心不在物体上
答案 C
5.跳高运动员在如图所示的四种过杆姿势中，重心最能接近甚至低于横杆的是()
解析四种过杆姿势中，前三种过杆时重心均在横杆之上，而背越式过杆时，头、躯干、腿依次过杆，身体的大部分与杆接近，甚至低于杆。

答案 D
能力提升
6.一饮料杯装满水，如图3所示，杯的底部有一小孔，在水从小孔不断流出的过程中，杯连同杯中水的共同重心将()
图3
A.一直下降
B.一直上升
C.先升后降
D.先降后升
解析首先，水面的下降将导致水和容器这个共同体的质量分布发生变化，即开始一段时间内，水面下降，重心下降，但又由于容器自身质量的影响，水面下降到一定程度后，重心又开始上升了，直至水流完，重心又回到空容器的重心位置，D正确。

答案 D
7.如图4所示，质量分布均匀的正方形薄板ABCD，边长为a，当薄板绕过C点垂直于纸面的水平轴转动时，其重心最多可升高多少？
图4
解析 初状态重心高度h 0＝12a 。

翻转后，板的重心在板的几何中心，如图所示，
重心高度h ＝22a 。

重心位置升高
Δh ＝h －h 0＝2－12a 。

答案 2－1
2a
8.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)在水平桌面上重力为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
9.一个质量为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 20＝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。