2014-2015学年高中物理3.1重力基本相互作用课件新人教版必修.ppt

第三章 相互作用 1 重力 基本相互作用 学习 目标 1.知道力的基本概念,了解力的作用效果。 2.知道力的三要素,会用力的图示和示意图来表示力 。 3.知道重力产生的原因,理解重力的大小及方向。 4.知道重心的概念及其确定方法。 5.初步了解四种基本相互作用的特点和作用范围。 一、力和力的图示 1.运动状态的变化：当一个物体的速度_或速度_发生 改变时,就说这个物体的运动状态发生了变化。 大小方向 2.力： 定义物体与物体之间的_ 作用 效果 (1)使物体的_发生变化 (2)使物体_ 标矢性 力是_(A.矢量 B.标量),既有大小,又有方 向。力的大小可用_测量。国际单位制中, 力的单位是_,符号是_ 三要素_、方向、_ 表示 方法 (1)力的图示：能表示出力的_、_和_ _ (2)力的示意图：只能表示出力的_和_ 相互作用 运动动状态态 发发生形变变 A 测测力计计 牛顿顿 N 大小作用点 大小方向作用 点 作用点方向 【自我思悟】 1.有没有这样这样 一种情况：某个物体只受到其他物体对对它的作用 力,而它不对对其他物体产产生作用力? 提示：没有,力的作用是相互的,任何物体受到其他物体对它的 作用力的同时也对其他物体产生力的作用。 2.力可以离开物体而独立存在吗吗? 提示：不能,任何力都有它的施力物体和受力物体。 二、重力 1.定义义：由于_而使物体受到的力。 2.大小：G=_,其中g就是自由落体加速度,g=_m/s2。 3.方向：_。 地球的吸引 mg9.8 竖竖直向下 4.重心： (1)定义义：物体的各部分都受到重力的作用,从效果上看,可 认为认为 各部分受到的重力作用_,这这一点就是物体的 重心。 (2)决定物体重心位置的因素。 物体的_。 物体_。 集中于一点 形状 质质量的分布 【自我思悟】 1.两个物体没有接触,它们们之间间一定没有作用力吗吗? 提示：不一定,有些力物体必须接触时才产生,但有的力在物体 不接触的情况下就有,如重力、磁力等。 2.试试画出以下甲、乙两图图中物体A、B所受重力的示意图图。 提示：甲、乙两图中物体A、B所受重力的示意图如图所示： 三、四种基本相互作用 1.万有引力：它存在于_之间间,相互作用的强度随距离 增大而_。 2.电电磁相互作用：它存在于电电荷与电电荷、_与_之间间。 它们们本质质上是同一种相互作用的不同表现现,作用规规律与万有引 力相似。 一切物体 减弱 磁体磁体 3.强相互作用：它存在于原子核内质质子与质质子、质质子与_、 _与_之间间。它是短程力,作用范围围只有约约_m。 4.弱相互作用：它是在_中被发现发现 的,也是短程力。强 度只有强相互作用的_倍。 中子 中子中子 10-15 放射现现象 10-12 【自我思悟】 1.万有引力和电电磁力的大小与距离的关系有何相似之处处? 提示：都随距离的增大而减小。 2.强相互作用有何特点? 提示：只存在于原子核内部,是一种短程力,作用范围只有约10- 15m,大小远大于万有引力。 【盲区扫描】 1.任何两个物体之间力的作用总是相互的。 2.相互作用力分别作用于两个物体上,产生的作用效果可能不 同,但这种相互作用是必然发生的。 3.地球上所有物体的重力的施力物体都相同,那就是地球。 4.重心是物体所受重力的等效作用点,但不能认为物体的重力 都作用于重心,其他部分不受重力作用。 5.物体的重心不一定在物体上。 一、对对力的进进一步理解 深化理解 1.力的四个性质质： (1)物质质性：力是物体对对物体的作用,脱离物体而独立存在的力 是不存在的,一个力一定同时时具有受力物体和施力物体。 (2)相互性：物体之间间力的作用是相互的,只要一个物体对对另一 个物体施加了作用力,另一个物体也一定会对这对这 个物体施加反 作用力。 (3)同时时性：发发生相互作用的两个物体A与B,A对对B作用的同时时 ,B也一定对对A发发生作用。 (4)矢量性：力是矢量,不仅仅有大小,而且有方向。 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)作用效果的应应用：是分析物体是否受力的基本方法。若存 在作用效果,说说明该该力存在;若没有作用效果,说说明该该力不存在 。 【微思考】 (1)成语语“孤掌难鸣难鸣 ”隐隐含了什么物理道理? 提示：“孤掌难鸣”即一个巴掌拍不响,反映了力的作用是相 互的。 (2)要使弹弹簧伸长长,需用力拉弹弹簧,这这体现现了力的什么作用效果 ? 提示：用力拉弹簧,使它变长,形状发生了改变,表明力可以使 物体发生形变。 【题组题组 通关】 【示范题题】(2014包头头高一检测检测 )下列有关力的说说法中正确 的是( ) A.力的产产生离不开施力物体,但可以没有受力物体 B.力的产产生离不开受力物体,但可以没有施力物体 C.力是物体对对物体的作用,如果找不到施力物体或受力物体,这这 个力就不存在 D.不接触的物体间间也可以产产生力的作用。例如,磁铁铁吸引铁钉铁钉 ,可见见力可以离开物体单单独存在 【解题题探究】(1)任何一个力,都能找到它的两个物体,即_ _和_。 (2)力不能离开_而存在。 施力 物体受力物体 物体 【规范解答】选C。任何力都有它的施力物体和受力物体,只有 施力物体而没有受力物体,或只有受力物体,没有施力物体的力 是不存在的,A、B错误。磁铁吸引铁钉,说明不接触的物体之间 也可以产生力的作用,力不能离开物体单独存在,任何力都有它 的施力物体或受力物体,C对,D错。 【通关1+1】 1.(多选选)(2013南京高一检测检测 )关于力的叙述正确的是( ) A.力是物体对对物体的作用,总总是成对对出现现的 B.只有相互接触的物体才有力的作用 C.直接接触的物体间间一定有力的作用 D.两物体相互作用不一定直接接触 【解析】选A、D。力是物体间的相互作用,施力物体同时也是 受力物体,力必定是成对出现的,A正确;有力作用的两物体间不 一定直接接触,如相隔一定距离的两个磁体间的相互作用,B错 ,D正确;直接接触的物体间不一定有力的作用,如在同一光滑水 平面上挨在一起的两个物体,故C错。 2.(2013杭州高一检测检测 )关于力的作用效果的说说法中正确的 是( ) A.物体的运动动状态发态发 生变变化,一定受到外力作用 B.物体的运动动状态态不发发生变变化,一定不受外力作用 C.力对对物体的作用效果完全由力的大小决定 D.物体受到力的作用后,一定同时时出现现形变变和运动动状态发态发 生变变 化的现现象 【解析】选A。力是改变物体运动状态的原因,物体的运动状态 发生变化,物体一定受到外力的作用,A正确。弹簧受外力被拉 伸稳定后,发生了形变,但运动状态并没有发生变化,B、D不正 确。力的作用效果由力的大小、方向、作用点三要素共同决定 ,C错误。 【变变式训练训练 】1.下列说说法中,正确的是( ) A.力只能产产生在相互接触的物体之间间 B.有受力物体,就必定有施力物体 C.施力物体施力在先,受力物体受力在后 D.一个物体就能产产生力,并不需要其他物体的存在 【解析】选B。力是物体间的相互作用,施力物体同时也是受力 物体,任何力都有施力物体和受力物体,且两物体不分先后,B对 ,C、D错。有力作用的两物体间不一定直接接触,如相隔一定距 离的两个磁体间的相互作用,A错。 2.力的作用效果是( ) A.既能改变变物体的运动动状态态,又能改变变物体的形状 B.只能改变变物体的运动动状态态,不能改变变物体的形状 C.只能改变变物体的形状,不能改变变物体的运动动状态态 D.既不能改变变物体的运动动状态态,又不能改变变物体的形状 【解析】选A。力的作用效果有两个,一是改变物体的运动状态 ,二是使物体发生形状的改变,故A对,B、C、D错。 【素养升华】 关于力的理解的两个误区 (1)误认为力可以没有施力物体或受力物体。实际上力是物体 与物体间的相互作用,任何力同时具有施力物体与受力物体。 (2)误认为只有相互接触的物体间才存在作用力。实际上有些 力可以发生在不接触的物体间,如重力、磁力等。 二、力的图图示与力的示意图图 对对比分析 1.力的图图示与力的示意图图的区别别：力的图图示能表示力的三要 素,精确表示力时经时经 常用到;力的示意图图只能表示力的作用点和 方向,在对对物体的受力情况进进行分析时经时经 常用到。 2.力的图示与力的示意图的画法： 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即 可 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 3.举举例： (1)力的图图示： (2)力的示意图图。 【微思考】 要想用作图图法较较准确地表示某个力,是作力的图图示呢,还还是作 力的示意图图? 提示：由于力的图示可以同时表示出力的三要素,而力的示意 图只能表示出力的作用点和方向,不能准确表示出力的大小,故 采用力的图示法表示力较为准确。 【题组题组 通关】 【示范题题】重30 N的木块块浮在水面上,作出木块块所受浮力的图图 示和示意图图,并指出施力物体和受力物体。 【解题题探究】(1)力的图图示五步操作：选选_定起点画 _定刻度加_。 (2)力的示意图图的三步操作：定起点画_加_。 标标度 线线段箭头头 线线段箭头头 【规范解答】选5 mm的线段表示10 N的力,从木块的作用点竖 直向上画一条三倍于标度的线段,在线段上标出方向表示力的 方向,如图甲为木块所受浮力的图示。从力的作用点沿浮力的 方向画有向线段,并标明浮力F,如图乙为木块所受浮力的示意 图。 浮力的施力物体是水,受力物体是木块。 答案：见规范解答 【通关1+1】 1.(2013南京高一检测检测 )图图中表示的是小车车所受外力F的图图示 ,所选标选标 度都相同,则对则对 于小车车的运动动,作用效果相同的是( ) A.F1和F2 B.F1和F4 C.F1和F3、F4 D.都不相同 【解析】选B。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,综上三点考虑,F1和F2、F1和F3、F3和 F4明显效果不同,F1和F4的作用效果相同,故选项B正确。 2.有一个木球在水中上浮,在图图中画出木球竖竖直方向所受到的 力的示意图图。 【解析】水中的木球在竖直方向受到重力和浮力作用,重力方 向竖直向下,浮力与重力的方向相反,且浮力大于重力,它们的 示意图如图所示： 答案：见解析 【变变式训练训练 】1.一个重20N的物体沿斜面下滑,关于该该物体重 力的图图示,下列所示的四个图图中正确的是( ) 【解析】选A。首先由重力的方向竖直向下,可判定B、C错误。 因为重力为20 N,标度为5 N,所以线段应有4个标度长度,D错,A 对。 2.物体A对对物体B的压压力为为20 N,如图图所示,试试画出这这个力的图图 示。 【解析】画力的图示的方法,首先要选定一个合适的标度。 (1)选取标度。选取5mm长的线段表示5N的力, 如图所示。 (2)从力的作用点O沿竖直方向画一线段,线段 的长度为标度的4倍,即取20mm长,并在线段上 加上刻度。 (3)在线段端点处加上箭头,表示力的方向,如图所示。 答案：见解析 【素养升华】 力的图示的应用 (1)力的图示的应用： 力的图示反映了力的三要素,用作图法解决力的问题时经常 用到。 用力的图示把力表示出来,这是一种科学方法,通过这种方法 ,把力译成几何语言,能更直观和形象地表示力。 (2)力的图示法口诀： 要想表示力,方法很简单,选好比例尺,再画一线段, 长短表大小,箭头表方向,注意线尾巴,放在作用点。 三、重力及重心 深化理解 1.对对重力的理解： (1)重力的产产生：重力的施力物体是地球,是由于地球对对物体的 吸引而使物体受到的力,但由于地球自转转影响,重力通常不等于 地球的吸引力。 (2)重力的大小。 在同一地点,重力的大小与质质量成正比。 在不同的地点,同一物体的重力随纬纬度的增加而增大,随海拔 高度的增加而减小。 物体重力的大小与物体的运动动状态态无关,与物体是否受其他 力也无关。 (3)重力的方向：重力的方向总总是竖竖直向下,竖竖直向下不一定垂 直地面向下,一般也不是指向地心。 2.对对重心的理解： (1)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。 (2)重心的位置可以在物体上,也可以在物体外,如一个圆圆形平 板的重心在板上,而一个铜环铜环 的重心就不在环环上。 (3)重心在物体上的相对对位置与物体的位置、放置状态态及运动动 状态态无关,但一个物体的质质量分布或形状发发生变变化时时,其重心 在物体上的位置可能发发生变变化。 (4)质质量分布均匀、形状规则规则 的物体的重心在其几何中心上; 对对形状不规则规则 的薄物体,可用支撑法或悬悬挂法来确定其重心。 【微思考】 (1)重力的方向总总是垂直地面向下,这这种观观点正确吗吗? 提示：不正确。若地面水平,则重力的方向垂直地面向下,即竖 直向下;若地面不水平,则垂直地面向下就不同于竖直向下。 (2)重心是不是物体上最重的一点? 提示：重心是物体重力的等效作用点。 【题组题组 通关】 【示范题题】(2013南京高一检测检测 )关于物体的重力和重心,下 列说说法正确的是( ) A.物体所受的重力是由于受到地球的吸引而产产生的,所以方向 总总是垂直于地面向下 B.同一物体在地球上的不同位置,当用不同的弹弹簧测测力计测计测 量 时时其所受重力大小是不同的,当用同一弹弹簧测测力计测计测 量时时所受 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.形状规则规则 的物体(如正方体),其重心一定在其几何中心处处 【解题题探究】(1)重力的方向是_。 (2)地球上同一位置,重力加速度_,同一物体的重力_。(均选选 填：A.相同 B.不相同) (3)物体的重心与其几何中心重合的条件： 物体的_; 物体有_。 竖竖直向下 AA 质质量分布均匀 规则规则 的几何形状 【规范解答】选C。重力的方向是竖直向下,垂直于地面向下不 一定是竖直向下,A错;同一物体在地球上的不同位置,所受重力 的大小一般不同,利用弹簧测力计测量当然也一般不同,B错;重 心是物体各部分所受重力的等效作用点,C对;影响重心的分布 有两个因素,一是质量分布是否均匀,二是物体的几何外形,只 有质量分布均匀、形状规则的物体,其重心才在其几何中心处 ,D错。 【通关1+1】 1.(2013桂林高一检测检测 )关于重力的方向,下列说说法中正确的 是( ) A.重力的方向总总是垂直向下 B.重力的方向总总是竖竖直向下 C.重力的方向总总是和支持物的支持面垂直 D.物体处处在地面上的任何位置时时所受重力的方向都相同 【解析】选B。重力的方向总是竖直向下,如处在斜坡上的物体 ,其重力方向仍是竖直向下,方向与地面不垂直;由于地球是一 个球体,所以物体处在不同的位置时,重力的方向不同,A、C、D 错,B对。 2.(2014宜昌高一检测检测 )有一质质量均匀分布的圆圆形薄板,若将 其中央挖掉一个小圆圆,则则薄板的余下部分( ) A.重力减小,重心随挖下的小圆圆板移走了 B.重力和重心都没改变变 C.重力减小,重心位置没有改变变 D.重力减小,重心不存在了 【解析】选C。由于圆形薄板的质量分布均匀,所以重心在圆心 ,在中央挖掉一个圆,薄板的质量减小,重力减小,但重心的位置 还在圆心,没有发生变化,所以C正确,A、B、D错误。 【变变式训练训练 】1.歼歼20战战机是中国最近研制出的 第五代隐隐身重型歼击歼击 机。它以具有隐隐身性、高 机动动性以及先进进的航电电系统让统让 世界震惊。关于 歼歼20战战机的受力下列说说法正确的是( ) A.战战机受到的重力指向地心 B.战战机受重力的同时时,它也对对地球产产生引力 C.战战机向前运动动的推力无施力物体 D.战战机匀速飞飞行,它不受重力作用 【解析】选B。重力的方向竖直向下,而不一定指向地心,A错。 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向 上的引力,B对。任何力都有施力物体,战机向前的推力来自于 空气,C错。任何在地球附近的物体都受重力作用,D错。 2.以下关于重心及重力的说说法中,正确的是( ) A.一个物体放于水中称量时弹时弹 簧测测力计计的示数小于物体在空 气中时弹时弹 簧测测力计计的示数,因此,物体在水中时时的重力小于在 空气中的重力 B.据G=mg可知,两个物体相比较较,质质量较较大的物体的重力一定 较较大 C.物体放于水平面上时时,重力方向垂直于水平面向下,当物体静 止于斜面上时时,其重力方向垂直于斜面向下 D.物体的形状改变变后,其重心位置往往改变变 【解析】选D。物体浸没于水中时,它的质量不变,据G=mg可知 重力不改变,A错。据G=mg可知,物体的重力大小与其质量及重 力加速度g有关,故质量大的物体重力不一定大,B错。物体静止 于斜面上时,其重力方向竖直向下,而非垂直于斜面向下,C错。 物体的重心位置与物体的形状及质量分布有关,故其形状改变 后,其重心位置往往改变,D对。 【素养升华】 关于重力和重心的几点注意 (1)关于重力理解的三点注意： 地球上所有物体都受重力作用,不管其质量大小,或有无生命 。 重力虽是地球对物体的引力产生,但两力并不相等,方向也不 完全相同。 重力是非接触力,同一物体在运动和静止时所受的重力大小 相同。 (2)关于重心理解的三点注意： 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。 重心不是物体上最重的一点,但可以把物体的质量看成都集 中在重心这一点。 重心的位置可以不在物体上。 【资资源平台】备选备选 角度：物体重心位置的空间变间变 化 【示范题题】一条放在地面上长为长为 L的柔软软匀质质粗绳绳,将其一端 向上提至粗绳刚绳刚 好离地时时,它的重心位置升高了多少?长为长为 L的 均匀直钢钢管平放在水平地面上,现现抬起一端,使其与水平面成 30角时时,它的重心位置升高了多少? 【标准解答】匀质粗绳放在地面上时重心在地面上,将其一端 上提至下端刚好离地时,重心在 高度,重心升高了 。均匀钢 管平放时重心在地面上