重力基本相互作用.ppt

相互作用是我们从现代自然科学的观点考察整个运动着的物质时首先遇到的东西。 恩格斯,第一节 重力 基本相互作用,生活中,力无处不在,力最初是从肌肉的紧张得出来的,力是什么?,是推、拉、提、压、碰、打。,No!,力到底是什么？,生活中,我们很熟悉的东西,其实我们并不十分了解。,是力气吗?,No!,今天,让我们来认识力。,请看下列现象,运动员踢球，球由静止变为运动,守门员接球，球由运动变为静止。,运动员用头顶球，使球的运动方向改变了,物体由静止开始运动。,物体由运动到静止。,物体的运动方向发生变化。,物体运动状态发生变化。,运动状态的改变包括速度大小的变化和速度方向的改变,以及速度的大小和方向同时改变。,用手拉弹簧，弹簧伸长。,用手压锯条，锯条弯曲。,物体的体积发生变化。,物体的形状发生变化。,物体发生形变。,在物理学中,把改变物体的运动状态，产生形变的原因即物体与物体之间的相互作用,称之为力（force),力的大小可以用测力计(弹簧秤)来测量。 在国际单位制中，力的单位是牛顿 ，简称牛，符号是N,弹簧秤,1.力是物体间相互作用 力的存在必定涉及两方面：施力物体和受力物体,受力物体：是指被确定为研究对象的物体,施力物体：是指给研究对象力的那个物体,受力物体,施力物体,猜一猜！,力是物体对物体的作用。,对这种作用你有什么问题吗？,一定要相互接触吗？,只能是一个物体对另一个物体吗？,其他事例,一个孤立的物体不会存在力，力不能离开施力物体和受力物体而独立存在，在研究一个物体受力时，不一定指明施力物体，但施力物体一定存在且能找到。,1、力的物质性,2、力的相互性,物体间力的作用是相互的。,施力物体同时又是受力物体。,理解,一、力,理解,3、力的矢量性,力不但有大小，而且有方向。,力的方向不同，作用效果也不一样。作用在运动物体上的力，如果方向与运动方向相同，将加快物体的运动；如果方向与运动方向相反，将阻碍物体的运动。可见要把一个力完全表达出来，除了力的大小外，还要指明力的方向。,4、力的作用点,大家注意看所有的门窗的把手都安装在离门轴较远的位置，这样开关门窗比较方便。如果将门窗的把手安装在离门轴较近的地方，开关门窗就很费力。 可见，力的作用点也影响力的效果。,如何把一个力完全表达出来呢？,思考,为了使物体受到的力更形象、更具体、更直观地展现在人们眼前，我们借助画图的方法把力表示出来，也就是把力这个抽象的东西画出来，这就是我们下面要学的力的图示。,力的大小、方向和作用点叫力的三要素。 这三个要素充分地反映了力的特征，我们认识一个力，只有认识了力的三个要素才算认识得清楚、全面了。,总结：,二、力的图示,用一根带箭头的线段表示力，线段的长度是按一定比例（标度）画出的，它的长度表示力的大小，箭头表示力的方向，箭头或箭尾表示力的作用点。,力的方向所沿的直线叫做力的作用线。,第一步:确定受力物体 第二步:根据力的大小规定一个标度 第三步:确定力的作用点和方向。 第四步:从力的作用点开始画力的作用线，并按照比例确定线段的长度。画出箭头表示力的方向，并标明力的大小。,力的图示的作图步骤,力的图示： 线段的长度表示力的大小,线段的指向表示力的方向,箭头或箭尾表示力的作用点,力的示意图：只画出力的方向和作用点，不画出 力的大小,力的图示,力的示意图,牛刀小试：,力的示意图只要从力的作用点沿力的方向画一线段标上箭头即可。,一辆小车受到重力为400N。,力的示意图,力的图示,100N,F=100N,F,夏娃,乔布斯,牛顿,世界上最贵的三个苹果？,重力,三、重力,由于地球的吸引而使物体受到的力，称为重力,1、重力的概念,重力的施力物体: 地球,重力的方向: 总是竖直向下,重力的作用点：重心,重力的大小： 重力的大小与它的质量成正比关系,Gmg ， g9.8N/ kg， 表示质量是1 kg的的物体受到的重力是98N,2、重心： （1）一个物体的各部分都要受到重力作用，从效果上看，可以把物体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）重心的位置跟物体的形状和质量分布有关，质量分布均匀，形状规则的物体的重心的位置在其几何中心。,重心一定在物体上？,重心不一定在物体上,2、重心：,（重力的等效作用点）,说明：,1）质量分布均匀、形状规则物体，重心在物体的几何中心,2）质量分布不均匀的物体，重心跟质量分布及物体形状都有关,3）重心可能在物体上，也可能在物体之外,思考： 质量均匀分布、不规则薄板的重心位置如何确定？,悬挂法,做一做：质量分布均匀的形状不规则的薄板的重心位置可以用悬挂法求出(图l5) 先在A点把物体悬挂起来，当物体处于平衡时，由二力 平衡条件知道，物体所受的重力跟悬绳的拉力在同一 直线上，所以物体的重心一定在通过 A 点的竖直线AB 上然后在D 点把物体悬挂起来，同样可以知道，物 体的重心一定在通过D 点的竖立线DE上AB 和DE 的交点C，就是薄板重心的位置,重心的确定： 质量分布均匀的物体的重心，只与物体的形状有关。形状规则的均匀物体，其重心位置就在几何中心上。如均匀直棒的重心，在棒的中心。 质量分布不均匀物体的重心，与物体的形状、质量分布有关。 薄板形物体重心的确定。 薄板的重心位置可用悬挂法确定，如图3-1-4所示，先在点把板悬挂起来，物体静止时，物体所受的重力与悬绳的拉力在同一竖直线上，所以物体的重心一定在通过点的竖直线上，然后在点把物体悬挂起来，同理知，物体的重心一定在通过点的竖直线上，和的交点，就是薄板重心的位置。 注意：物体的重心可在物体上，也可在物体外。如易拉罐的重心位置并不在罐壳上。 重心的位置与物体所处的运动状态、是否受到其他外力作用、物体所处的位置无关。 物体的质量发生变化时，其重心位置会发生变化。如用铁桶盛水，随水增多重心升高。 作力的图示时，重力的作用点应画在重心上。,图3-1-4,重心在生活中的应用,产生的原因：由于地球的吸引而使物体受到的力,大小,1、G=mg 2、用弹簧秤或台秤测量,方向：竖直向下（即垂直于水平面向下）,作用点（重心）,1、质量分布均匀，形状规则的物体，重心就在物体的几何中心。 2、质量分布不均匀的物体，重心位置跟质量分布及物体的形状都有关。 3、重心可能在物体上，也可能在物体之外。,重力,四、四种基本相互作用,1、万有引力： 存在于一切物体之间，相互作用的强度随距离的增大而减小。 2、电磁相互作用： 存在于电荷与电荷、磁体与磁体、电流与电流之间，他们本质上是同一种相互作用的不同表现，作用规律与万有引力相似。 3、强相互作用： 存在于原子核内质子质子、质子与中子、中子与中子之间，它是短程力，作用范围只有约1015m。 4、弱相互作用： 在放射现象中发现的，也是短程力。强度只有强相互作用的1012,1.万有引力 相互吸引的作用存在于一切物体之间，作用的强度随距离的增大而减弱。在4种基本相互作用中最弱，在微观现象中通常不予考虑。 常见的重力是万有引力在地球表面附近的表现,2.电磁相互作用 1)电荷之间存在的相互作用，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 2)磁体之间存的相互作用，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引 3)电荷间的相互作用，磁极间的相互作用，本质上是同一种相互作用的不同表现，所以称为电磁相互作用。,3.强相互作用 1)原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。 2)强相互作用能使原子核紧密保持在一起的强大作用力。其作用范围在10-15m内。 3）仅仅存在于原子核内部来粘结质子，外部无任何表现。,4.弱相互作用 1)放射现象：原子核能够自发放射出射线的现象 2)弱相互作用：放射现象中起作用的基本相互作用，称为弱相互作用。 3)弱相互作用的范围很小，弱相互作用的强度是强相互作用的10-12。,1.强相互作用电磁相互作用弱相互作用引力相互作用,2.弱相互作用和强相互作用的规律有待于进一步完善,说明：,练习1、关于力的下述说法中正确的是（ ） A力是物体对物体的作用 B只有直接接触的物体间才有力的作用 C力可以离开物体而独立存在 D力的大小可以用天平直接测量,练习2、关于物体的重心，以下说法中不正确的是 （ ） A物体的重心不一定在物体上 B用线悬挂的物体静止时，细线方向一定 通过重心 C一块砖平放、侧放或立放时，其重心在砖内的位置不变 D形状规则的任何物体的重心都在它的几何中心上,练习3 .一杯子装满水，杯的底部有一个小孔，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 （ ） A.一直下降 B.一直上升 C.先升后降 D.先降后升,说明了力是物体间的相互作用，单个物体不能产生力的作用。,2.如何理解重力的方向中的竖直向下呢？,1.我国民间有句俗话是“一个巴掌拍不响”，成语也叫“孤掌难鸣”，试从物理角度分析其中的道理。,（1）重力的方向总是竖直向下的，但是什么是上、 什么是下呢？我们都知道在地球上站立的人成辐射状， 每个人从脚到头部的指向称为向上，从头部到脚的指向 称为向下，由此可知，在地球上不同地点的人。他们的 上和下，在宇宙空间中的方位是不一样的，在地球上我 们是这样规定上、下的，指向地心称为下，背离地心称 为上，如图所示。 (2)“竖直向下”不能认为是“垂直向下”，因为平面不同，其垂直向下的方向也不同。 (3)重力的方向不受其他力的作用而改变，也不因运动状态的变化而变化,一个正在表演“爬云梯”的体格健壮的演员，他用双肩顶着一架足有五、六米高的梯子。另外五个演员陆续爬到梯子顶端，进行各种表演。观众们无不为此提心吊胆：梯子头重脚轻，是多么容易翻倒呀！可是，梯子尽管有一些摇摆，到底还是稳住了，这是什么缘故？ 梯子短一些是否会更安全？ 在此节目中，肩膀上顶着梯子的演员，凭着他敏锐