高中物理 第三章 相互作用 3.1 重力 基本相互作用课件 新人教版必修1.ppt

第三章相互作用1重力基本相互作用 1 力和力的图示 1 力的作用效果 使物体的 发生变化 使物体产生 运动状态 形变 2 力的概念 物体与物体之间的 作用 矢量 弹簧测力计 大小 作用点 牛顿 方向 相互 3 力的两种表示 力的图示 能表示出力的 和 力的示意图 只能表示出力的 和 大小 方向 作用点 方向 作用点 2 重力 1 产生 由于 而使物体受到的力 2 大小 在实验室中可以用 测量重力的大小 重力的计算公式是 公式中g是物体的 m是物体的质量 g是 地球的吸引 弹簧测力计 g mg 重力 自由落体加速度 3 方向 总是 4 重心 定义 物体各部分受到的 作用集中于一点 重心位置决定因素 物体的 和 竖直向下 重力 形状 质量分布 3 四种基本相互作用 1 万有引力作用 间都普遍存在的一种相互吸引作用 2 电磁相互作用 与 与 间的相互作用 任何两物体 电荷 电荷 磁体 磁体 3 强相互作用 组成 的核子间的相互作用 作用范围小 与万有引力作用和电磁作用相比 受距离变化的影响更大 4 弱相互作用 发生在 现象中 作用范围与强相互作用相同 但强度很弱 原子核 放射 预习自测 1 关于力的下列说法中不正确的是 a 力是物体对物体的作用b 力是使物体产生形变和改变物体运动状态的原因c 只有互相接触的物体才存在相互作用力d 若一物体是施力物体 则该物体一定同时也是受力物体 解析 选c 力是物体之间的相互作用 故a正确 力是使物体产生形变和改变物体运动状态的原因 故b正确 物体不接触也可以产生力的作用 如磁场间的作用力 故c错误 若一物体是施力物体 则该物体一定同时也是受力物体 故d正确 2 一个物体放在水平面上 对水平面的压力为fn 15n 关于该力的示意图 正确的是 解析 选d 画力的示意图时 从作用点画一有向线段 标上力即可 3 多选 下列关于重力的说法中 正确的是 a 物体所受的重力是由地球吸引产生的b 物体所受的重力大小等于该物体所受地球的吸引力的大小c 物体所受的重力始终等于质量的9 8倍d 同一地点质量相同的物体重力也相同 解析 选a d 物体所受地球的吸引力是物体受到重力的原因 故选项a正确 b错误 不同的地点g的值不同 物体的重力也就不同 故选项c错误 d正确 主题一力和力的图示 问题探究 探究点1力及其作用效果 1 如图甲所示 足球比赛中 一球员将足球踢出去 另一球员用头将足球顶向球门 对方守门员将球接住 如图乙所示 熊猫将竹子拉弯了 请结合两图分析力会产生什么效果 提示 图甲说明力可以使物体的运动状态发生变化 图乙说明力可以使物体发生形变 2 请分析图甲中足球的运动状态的改变有哪些情况 由图甲可以看出 从静止到运动 运动方向发生改变 由运动到静止 运动状态 所以 运动状态的改变可分为三种情况 速度的方向不变 速度的 改变 速度的大小不变 速度的 改变 速度的 和 都发生改变 大小 方向 大小 方向 3 学生进教室推门和关门时 手抓着门把手操作比推门的中央省力很多 试分别说明当力的三要素不同时 力的作用效果有什么不同 提示 当力的作用点 方向均不变时 力越大 越容易开门 当力的大小 方向不变时 作用点离门轴近时开门费力 离门轴远时 开门容易 当力的大小 作用点相同时 沿垂直于门面的方向开门最省力 沿平行于门面的方向开门是不能把门打开的 探究点2力的图示及力的示意图如图所示 物体a对物体b的压力为20n 1 怎样画出a对b的压力的图示 提示 选取标度 选取5mm长的线段表示5n的力 如图所示 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 在线段端点处加上箭头 表示力的方向 如图所示 2 怎样画出a对b的压力的示意图 提示 沿力的方向画一条适当长度的带箭头的线段 主要表示出力的作用点和方向 线段的长度与力的大小不存在严格的比例关系 探究总结 1 力的四个重要性质 1 物质性 力不能脱离施力物体和受力物体而单独存在 2 相互性 力的作用是相互的 施力物体同时也是受力物体 3 矢量性 力是矢量 它既有大小 又有方向 4 独立性 任何一个力都能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 2 力的两种作用效果 1 使物体产生形变 即物体的形状或体积发生变化 2 使物体的运动状态发生改变 即物体的速度大小或运动方向发生改变 3 力的作用效果与力的三要素的关系 力的作用效果是由力的大小 方向和作用点共同决定的 4 力的图示和力的示意图的区别与联系 拓展延伸 画力的图示应注意以下几点 1 必须明确画出力的标度 2 必须正确显示力的三要素 3 切不可将力的图示与力的示意图混淆 4 在同一个物体的力的图示中 对不同的力必须选用同一标度 典例示范 如图所示 物体a b叠放在水平面上 且物体a对物体b的压力是6n 试画出这个力的图示及力的示意图 解题指南 解析 1 画力的图示 应严格按以下步骤进行 选定标度 如选5mm长的线段表示大小为2n的力 力的作用点应在物体a与b的接触面上 从作用点沿力的方向画一条线段 线段长短按选定的标度和力的大小来确定 在线段上标刻度 在线段末端加箭头表示力的方向 2 画力的示意图如图所示答案 见解析 规律方法 画力的图示的方法和步骤 探究训练 1 关于力的作用效果的叙述中 正确的是 a 物体的运动状态发生改变 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 物体受力作用后 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 选a 物体的运动状态发生改变 一定受到了力的作用 但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是使物体发生形变 故a对 b c错 力的大小 方向 作用点都影响力的作用效果 故d错 2 2017 郑州高一检测 如图是某壮汉正通过绳索拉汽车运动 则汽车所受拉力的施力物体和受力物体分别是 a 壮汉 汽车b 壮汉 绳索c 绳索 汽车d 汽车 绳索 解析 选c 要研究的是汽车 直接对汽车产生拉力的是绳索而不是壮汉 汽车所受拉力是绳索和汽车之间的相互作用 故其施力物体是绳索 受力物体是汽车 3 如图所示 一物体a受到一个大小为10n的拉力作用 该拉力的方向与水平方向成30 角斜向上 试画出这个拉力的图示及示意图 解题指南 解答本题时应把握以下两点 1 力的图示要准确地表示出力的三要素 力的大小要求标度精确 2 力的示意图只需画出力的作用点和方向 对大小没有精确要求 但是当物体同时受多个力作用时 应用线段长短大致表示出力的大小关系 解析 画力的图示时 应按以下步骤进行 1 选取标度 本题我们可以选取0 5cm长的线段表示5n的力 2 从力的作用点开始沿力的方向 按比例画出一线段 如图甲中有向线段的长度为1cm 3 在线段的末端标出箭头 如图甲所示 画力的示意图如图乙所示答案 见解析 补偿训练 1 下列关于力的说法正确的是 a 力是物体对物体的作用b 力有时可以离开物体而单独存在c 只有直接相互接触的物体间才能产生作用力d 有受力物体不一定就有施力物体 解析 选a 力是物体对物体的作用 力不能脱离物体而单独存在 a正确 b错误 直接接触的物体间可能产生力的相互作用 不接触的物体间也可能产生力的相互作用 如磁铁与磁铁之间 物体与地球之间 电荷与电荷之间都存在力的相互作用 c错误 有受力物体一定有施力物体 d错误 2 多选 下列说法正确的是 a 甲用力把乙推倒而自己不倒 说明只是甲对乙有力的作用 乙对甲没有力的作用b 只有运动的物体才会受到力的作用c 找不到施力物体的力是不存在的d 力不能离开施力物体和受力物体而独立存在 解析 选c d 甲用力把乙推倒而自己不倒 甲对乙有力的作用 乙对甲也有力的作用 故a错误 静止的物体也会受到力的作用 故b错误 力是物体对物体的作用 找不到施力物体的力是不存在的 c d正确 3 绳对物体竖直向上的拉力大小为150n 1 用力的图示法表示拉力 2 用力的示意图表示拉力 解析 1 用力的图示法表示拉力如图甲所示 2 用力的示意图表示拉力如图乙所示 答案 见解析 主题二重力 问题探究 1 重力大小与物体的质量有什么关系 提示 在同一地点 某一物体的重力大小与其质量成正比 即g mg 2 同一物体分别在北京和上海用测力计称其重力是否相同 提示 在不同地点 同一物体的重力一般不同 但其重力大小仍然与质量成正比 即g mg 但g值不同 3 如图所示 苹果落向地面 为什么树上的苹果总要落向地面 提示 物体落回地面是因为受到了竖直向下的重力作用 4 如图所示 建筑上应用重垂线检测墙壁是否竖直 为什么使用重垂线能检测墙壁是否竖直 提示 重垂线能检测墙壁是否竖直的原理 是因为重力的方向是竖直向下的 重锤静止时 悬挂重锤的细线方向一定是竖直方向的 如果墙壁与细线平行 就说明墙壁是竖直的 没有倾斜 5 从3 4两个问题中 可以得出重力的方向有什么特点 提示 总是竖直向下 6 用一根细线将铅笔水平吊起时 细线悬挂铅笔的位置有几个 是不是只有铅笔的这个位置才受到重力的作用 提示 细线悬挂的位置在铅笔的中心 且只有细线系在该处时铅笔才能处于水平 系在其他的任何位置时 铅笔都不能水平 当铅笔在水平位置平衡时 细线所在的位置就是铅笔重心的位置 物体各部分都受到重力的作用 重心是一个等效的概念 引入重心 就把实际作用于物体各部分的重力 用作用于重心的一个力等效替代了 从而使问题大为简化 探究总结 1 重力的大小 1 在同一地点 重力的大小与质量成正比 即g mg 2 在不同地点 某一物体重力的大小一般不相同 与物体所处的纬度位置有关 在纬度越高的位置 所受重力越大 重力的大小还与物体的海拔高度有关 在同一地点 位置越高 重力越小 3 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 1 重力的方向总是竖直向下 可利用铅垂线确定其方向 2 只有在两极或赤道时 重力的方向才指向地心 其他位置并不指向地心 3 重力的方向不受其他作用力的影响 与运动状态也没有关系 3 重心的确定 重心的位置要根据物体质量的分布情况而定 影响重心位置的因素有两个 质量分布和几何形状 1 形状规则 质量分布均匀的物体 重心在其几何中心处 2 对于质量分布不均匀 没有规则几何形状的薄板物体 可采用悬挂法来确定物体的重心 拓展延伸 1 对重力的进一步理解 1 地球上的一切物体都受到重力作用 2 重力是由于地球的吸引而产生的 但重力的大小不一定等于地球对物体的吸引力 重力一般小于地球对物体的吸引力 3 重力是非接触力 同一物体在运动与静止时所受重力相等 4 重力的施力物体是地球 2 对竖直向下和垂直向下的理解 竖直向下 既不能说成 垂直向下 也不能说成 指向地心 竖直向下 是垂直于当地的水平面向下 而 垂直向下 可以垂直于任何支持面向下 3 关于重心的两点注意 1 重心是重力的等效作用点 实际上物体的各部分都受重力 重力并不只作用于重心上 各部分所受重力的效果 与只在重心处受到各部分重力的合力是等效的 因此可以认为物体各部分所受重力集中于重心 2 物体的重心不一定在物体上 由于重心是一个等效作用点 它就可以不在物体上 例如 质量分布均匀的球壳 其重心在球心 并不在壳体上 典例示范 多选 2017 宿州高一检测 关于重力 下列说法正确的是 a 重力就是地球对物体的吸引力 其方向必定指向地心b 重力的大小可以用杆秤直接测出 c 质量大的物体所受重力可能比质量小的物体所受重力小d 物体对悬绳的拉力或对支撑面的压力的大小可能不等于重力 解析 选c d 重力产生的原因是地球对物体的吸引 但通常情况下重力只是地球对物体的吸引力的一部分 重力的方向竖直向下但并不一定指向地心 所以a错误 杆秤衡量的是物体的质量而非重力 b错误 由公式g mg可知 重力大小由质量m和g值共同决定 由于在不同的地理位置g值不同 因此质量大的物体与质量小的物体在不同的地理位置处因g值的差异有可能质量大 的物体所受重力反而小 c正确 用一根悬绳吊起一个物体 当物体静止时对该竖直悬绳的拉力大小才等于物体的重力 当物体摆起来时对该悬绳的拉力大小不等于物体的重力 把物体静置于一水平支撑物上 物体对该水平支撑物的压力大小才等于物体的重力 物体静止于斜面上 物体对该支撑斜面的压力大小就不等于物体的重力 d正确 探究训练 1 2017 榆树高一检测 下列关于重力的说法中正确的是 a 物体在同一地点静止时的重力大于它运动时的重力b 物体的重心不一定在物体上c 物体重心的位置只与物体的质量分布有关d 物体所受的重力只与物体的质量有关 与它所处的地理位置无关 解析 选b 在同一地点物体的重力只与物体的质量有关 a错误 物体的重心不一定在物体上 b正确 物体重心的位置与物体的质量分布和形状有关 c错误 物体所受的重力与物体的质量有关 还与它所处的地理位置有关 d错误 2 2017 徐州高一检测 把一个薄板状物体悬挂起来 静止时如图所示 则对于此薄板状物体所受重力的理解 下列说法正确的是 a 重力就是地球对物体的引力b 重力大小和物体运动状态有关c 重力的方向总是指向地心d 薄板的重心一定在直线ab上 解析 选d 重力是由于地球的吸引而使物体受到的力 不是地球对物体的引力 故a错误 重力的大小与物体的运动状态无关 故b错误 重力的方向竖直向下 故c错误 因为绳对板的拉力与板受的重力为一对平衡力 必在一条直线上 所以重心一定在细线的延长线上 即薄板的重心一定在直线ab上 故d正确 3 据报道 我国将在2017年左右实现载人登月 届时宇航员将登临月球 访问 吴刚 假设质量为60kg的宇航员乘宇宙飞船登上了月球 已知地球表面的重力加速度g 9 8n kg 月球表面的重力加速度g 1 6n kg 则该宇航员 1 在地球上的质量为多少 所受重力大小为多少 2 在月球上的质量为多少 所受重力大小为多少 解析 1 在地球上 m 60kgg mg 588n 2 在月球上 m m 60kgg m g 96n答案 1 60kg588n 2 60kg96n 延伸探究 该宇航员在地球上最多能举起120kg的物体 请问该宇航员在月球上最多能举起质量为多少的物体 解析 m 735kg答案 735kg 补偿训练 1 下列说法中正确的是 a 地球对物体的吸引力就是重力b 重心不一定在物