2019_2020学年高中物理第4章相互作用第1节重力与重心讲义测试（含解析）鲁科版.docx

第1节重力与重心1了解力的概念，知道力的物质性及其作用效果。2知道力的三要素，会画力的图示和力的示意图。3知道重力产生的原因、重力的方向，会计算重力。4知道重心的概念及其确定方法，知道重心对物体的稳定的影响。1.力的描述(1)力的定义物体和物体之间的相互作用。力不能离开物体而单独存在，一个物体不能产生力的作用，力的作用是相互的。(2)力的作用效果使物体的运动状态发生改变。使物体的形状发生改变。(3)力的标矢性力是矢量，既有大小又有方向。国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，符号是N。(4)力的三要素数值大小、作用方向和作用点。(5)力的表示力的图示：能表示出力的大小、方向和作用点。力的示意图：只能表示出力的作用点和方向。2重力及其测量(1)定义由于地球的吸引而使物体受到的力。(2)大小常把物体受到的重力的大小简称为物重。测量：在实验室里，重力的大小可以用弹簧测力计测出。测量时物体必须保持静止，这样物体对测力计的拉力才等于物体受到的重力。用公式计算：重力的大小，除使用仪器测量外，还可以根据物体的质量计算得出，公式为：Gmg，其中g就是自由落体加速度，g9.8 N/kg9.8 m/s2。g值会随地球上的纬度和海拔高度的变化而改变。(3)方向总是竖直向下。3重心与稳定(1)重心在研究重力对一个物体的作用效果时，可以把物体各部分受到的重力视为集中作用在某一点，这个点就是重力的作用点，叫做物体的重心。物体重心的位置与物体的形状及物体的质量的分布有关。重心的确定方法a质量分布均匀的物体，重心的位置只跟物体的形状有关。如果物体的形状是中心对称的，对称中心就是物体的重心。b质量分布不均匀的物体，重心的位置除跟物体的形状有关外，还跟物体质量的分布情况有关。对不规则的物体可通过实验或复杂的数学运算确定其重心，对不规则的细棒或薄板可用悬挂法确定其重心。对于一个形状固定的物体，重心是不变的，但当其形状改变时，重心就有可能改变。(2)重心对稳定的影响重心的高低会影响物体的稳定，降低重心，可以增大稳定程度。重心的位置也会影响物体的稳定，当重力的作用线落到支持面之内时，比较稳定，否则将倾倒。想一想1.“孤掌难鸣”说明了一个什么道理？提示：力的作用是相互的。2物体的重心是否一定在物体上？提示：不一定。3为什么现在优秀跳高运动员都采用“背越式”技术而不用“跨越式”？提示：“跨越式”跳高与同样高度的“背越式”相比，重心需要升高得更高，等同于要多跳一些高度。判一判(1)力可以离开施力物体或受力物体单独存在。()(2)只有相互接触的物体间才有力的作用。()(3)重力的方向也可以表述为指向地心。()提示：(1)(2)(3)课堂任务力和力的图示1力的产生方式物体间力的产生方式有两种：(1)直接接触，如推力、拉力等。(2)不直接接触，如重力、电荷间、磁体间的相互作用力等。2力的三性(1)物质性力是物体对物体的作用，不存在脱离物体而独立存在的力。我们谈到一个力时，一定同时具有受力物体和施力物体。不存在只有受力物体而没有施力物体的力，也不存在只有施力物体而没有受力物体的力。(2)相互性物体之间力的作用是相互的。只要一个物体对另一个物体施加了力，那么另一个物体也一定同时对这个物体施加了力。力总是成对出现的。施力物体同时又是受力物体，受力物体同时又是施力物体，它们总是同时产生、同时消失、同时变化。(3)矢量性：力不仅有大小，而且有方向，是矢量。3力的作用效果(1)(2)力的作用效果除与力的大小、方向有关外，还与力的作用点有关。(3)分析力的作用效果是判断物体是否受力的最基本方法。(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，不需要第三个物体传递。4力的图示和示意图力的图示就是要在图上表示出力的三要素(力的大小、方向、作用点)。力的示意图主要是强调受到了什么力，不需要深究力的大小，具体作图方式如下表。步骤力的图示力的示意图1选定标度(某一长度表示多少牛的力)无需选标度2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的线段即可3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(1)不能用不同标度画出同一物体所受的不同的力。(2)力的示意图与力的图示不同，力的示意图是为了对物体进行受力分析而作的，它在力的大小标度上没有力的图示那么严格，侧重于表示力的作用点和方向。例1下列说法中正确的是()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网球运动员用力击球，网球受力后飞出，网球受力的施力物体是人C每个力都必有施力物体和受力物体D只有直接接触的物体间才有力的作用(1)力具有哪些性质？提示：物质性、相互性、矢量性。(2)力的产生方式有几种？提示：有两种：直接接触和不直接接触。规范解答力是物体对物体的作用，任何力都有它的施力物体和受力物体，A错误，C正确；网球受力的施力物体是球拍，B错误；有些力如重力、磁体间的力等物体间不接触就可以发生力的作用，D错误。完美答案C(1)力是物体对物体的作用，力不能脱离施力物体和受力物体而单独存在，且两物体互为施力物体和受力物体。(2)相互作用的物体，可能是直接接触的，也可能是不直接接触。(多选)关于力的概念，下列说法正确的是()A力是使物体形状发生变化和运动状态改变的原因B一个力必定联系着两个物体，其中每个物体既是受力物体又是施力物体C只要两个力的大小相同，它们产生的效果一定相同D物体受到力的作用，其形状和运动状态一定同时改变答案AB解析力有两个作用效果，一是改变受力物体的运动状态，二是使受力物体形状发生变化，A正确；谈到一个力时，一定有受力物体，也一定有施力物体，同时力的作用是相互的，受力物体也对施力物体有作用力，即受力物体同时又是施力物体，B正确；力的作用效果与它的三要素有关，不只取决于力的大小，C错误；物体受到力的作用，其形状和运动状态不一定全都改变，D错误。例2如图所示，物体A对物体B的压力是10 N，试画出这个力的图示和示意图。作力的图示，步骤是什么？提示：选标度，画线段，标方向。规范解答画力的图示，要严格按照以下步骤进行：(1)选定标度：此题选4 mm长的线段表示2 N的力。(2)从力的作用点沿力的方向画一线段，线段长短由选定的标度和力的大小决定，线段加上刻度，如图甲所示，也可以如图乙所示，从O点(用O点代替B物体)竖直向下画一段五倍于标度的线段。(3)在线段上加箭头表示力的方向，并标出力的符号FN。画力的示意图：从作用点或从B的中心处沿力的方向画一线段，并加上箭头，表示方向，然后标明FN10 N即可，如图丙所示。完美答案见规范解答(1)力的图示作图步骤遵循“四定三标”：四定：定标度、定作用点、定力的方向、定线段长度。三标：标箭头、标力的符号、标力的大小。具体步骤：选定标度，选某一长度表示多少牛顿的力；沿力的方向并从力的作用点开始，按照标度以一定比例画出一线段；在线段的末端标出箭头，表示方向。(2)画力的图示时一定要先选定合适的标度，并且同一个图中只能选定一个标度，力的图示一定要把力的三要素充分体现出来。(3)力的示意图只是粗略地分析物体受到的某个力或几个力，只注重力的方向和作用点，对力的大小表示没有严格要求，在以后对物体进行受力分析时，只画力的示意图就可以了。水平地面上有一辆小车，甲水平向左推小车，用力6 N；乙向左上方与水平方向成30角拉小车，用力9 N。作出这两个力的图示。答案见解析解析取标度一小段表示3 N，两力的图示如图所示。课堂任务重力与重心1重力的产生：由于地球的吸引而使物体受到的力。2重力的三要素(1)重力的大小计算公式：Gmg。测量：用弹簧测力计测量物体重力的大小。注意事项a物体重力的大小随g值变化而变化。纬度越高g值越大；海拔越高g值越小。b用弹簧测力计测量物体重力大小时，应使物体处于静止状态，根据二力平衡，弹簧测力计的读数在数值上等于重力的大小。(2)重力的方向：总是竖直向下。重力的方向与重力加速度的方向一致，重力的方向的应用重垂线静止时的方向与重力方向相同。如图甲所示。“竖直向下”不能说成是“垂直向下”。“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，如图乙所示，虚线方向为垂直斜面向下方向。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)作用点：重心。重心并不是实际存在的一个特殊点，也不是地球只吸引那一点，而是重力的等效作用点，如图丙所示。可以等效于物体各部分所受重力集中于重心，但实际上物体的各部分都受重力，重力并不只作用于重心上，重心也不是物体上最重的点。3重心的位置(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)质量分布不均匀的物体，重心的位置除跟物体的形状有关外，还跟物体质量的分布情况有关。一般通过实验测定或复杂的数学运算得出。最常见的实验方法是“悬挂法”。(3)重心可能在物体上，也可能在物体之外。例如粗细均匀的铁环，重心在环心上。(4)如果物体的形状、质量分布发生变化，则重心的位置也可能发生变化。例3关于物体的重心，下列说法中正确的是()A物体升高或降低时，重心在物体上的位置也相应升高和降低B物体改变形状时，重心位置一定发生变化C物体的重心可能位于物体之外D重心是物体上最重的一点(1)什么是重心？提示：重心是重力的等效作用点。(2)影响重心位置的因素有哪些？提示：物体的质量分布情况及形状。规范解答对于一个确定物体，它的重心位置相对于物体是固定不变的，不随物体的上升、下降而发生变化，A错误；物体的重心位置与物体的形状和质量分布均有关，形状改变，重心位置不一定改变，B错误；物体的重心不一定在物体上，如环形绳子的重心就不在绳子上，C正确；重心是物体各部分所受重力的等效作用点，重心并非集中了物体的全部重力，也不是物体上最重的点，D错误。完美答案C重心理解时的注意事项(1)重心不是重力的真实作用点，重力的作用点遍布整个物体，重心是重力的等效作用点，但可以把物体所受的重力看成都集中在重心这一点。(2)重心不是指物体上最重的一点。(3)重心的位置可以不在物体上。(多选)如图所示，两辆车以相同的速度做匀速直线运动；根据图中所给信息和本节所学知识可以得出的结论是()A物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分所受重力集中于一点B重力的方向总是垂直向下的C物体重心的位置与物体的形状和质量分布有关D物体重心的位置与物体的形状和质量分布无关答案AC解析物体各部分都受重力作用，但从效果上看可以认为物体各部分所受重力集中于一点，这个点就是物体的重心，故A正确；重力的方向总是和水平面垂直，是竖直向下，而不是垂直向下，B错误；从图中可以看出，汽车(包括货物)的形状和质量分布发生了变化，重心的位置就发生了变化，故C正确，D错误。A组：合格性水平训练1(重力和力的示意图)如图所示，所画的重力示意图错误的是(物体均静止，重力为G)()答案A解析重力的方向总是竖直向下，故A错误。2(力的理解)(多选)关于力，下述说法正确的是()A没有施力物体的力是不存在的B只有直接接触的物体之间才有力的作用C人推物体时，人只是施力物体而不是受力物体D一个施力物体同时也是受力物体答案AD解析力是物体间的相互作用，力离不开施力物体和受力物体，A正确；力有多种形式，重力的产生不需要直接接触，故B错误；人推物体时，反过来物体对人体也有力的作用，因此C错误；施力物体同时也是受力物体，D正确。3(重力的理解)关于地面上物体所受的重力，下列说法正确的是()A只有静止时物体才受重力B物体对地面的压力就是物体所受的重力C弹簧测力计和杆秤都能测量物体所受的重力大小D在同一地点，物体所受的重力与其质量成正比答案D解析物体无论运动或静止都受重力作用，A错误；物体对地面的压力，作用在地面上，施力物体就是该物体，而物体所受的重力作用在该物体上，施力物体是地球，二者不同，故B错误；杆秤测的是物体的质量而不是重力，C错误；在同一地点，g为常量，由公式Gmg知，物体所受的重力与其质量成正比，D正确。4(重力的方向)(多选)关于重力的方向，下列说法正确的是()A重力的方向总是垂直向下的B重力的方向总是竖直向下的C重力的方向总是垂直于支持物体的支持面D重力的方向总是跟水平面垂直答案BD解析重力方向总是竖直向下的，跟水平面垂直，B、D正确。5(重力的理解)一个物体所受重力在下列哪种情况下要发生变化()A把它从赤道拿到南极 B把它放到水里C让它自由下落 D让它加速运动答案A解析从赤道到两极，g值增大，物体所受重力增大，A正确；同一地点，物体所受重力大小与物体所处的状态和环境无关，B、C、D错误。6(重力的理解)质量为2 kg的物体被一根细绳悬吊在天花板下静止(g取9.8 N/kg)，则以下说法正确的是()A物体重力的大小等于19.6 NB物体对绳的拉力与物体重力的大小、方向均相同，所以它们是同一个力C剪断细绳后，物体不受任何力的作用D物体的各部分中，只有重心处受重力答案A解析由重力和质量的关系可知Gmg29.8 N19.6 N，A正确；判断两个力是否是同一个力不能仅看大小、方向是否相同，还要看作用点、性质等因素，物体对绳的拉力，施力物体是该物体，受力物体是绳，作用点在绳上，而重力的施力物体是地球，受力物体是该物体，作用点在该物体上，它们不是同一个力，B错误；剪断细绳后，物体仍然受重力作用，C错误；物体的各部分都受重力，从“效果”上看跟重力作用在重心一样，D错误。7(重力的理解)下列关于重力的说法正确的是()A飞机沿着水平方向飞行时不受重力作用B质量分布均匀、形状规则的物体的重心一定在物体上C重力是由于物体受到地球的吸引而产生的力D一人站在体重计上称体重，保持立正姿势称的体重为G，当其缓慢地把一条腿伸出台面，体重计指针稳定后读数小于G答案C解析地球附近物体都受重力作用，与物体运动状态无关，A错误。质量分布均匀、形状规则的物体的重心也可能在物体外，如圆环，B错误。由重力的定义知，C正确。人站在体重计上的姿态不影响体重的测量，只要保持静止，读数就等于重力，D错误。8.(重心的位置)如图所示，一个空心均匀球壳里面注满水，球的正下方有一个小孔，当水由小孔慢慢流出的过程中，空心球壳和水的共同重心将会()A一直下降B一直上升C先升高后降低D先降低后升高答案D解析当注满水时，球壳和水的重心均在球心，故它们共同的重心在球心。随着水的流出，球壳的重心虽然仍在球心，但水的重心逐渐下降，开始一段时间内，球壳内剩余的水较多，随着水的重心下降，球壳和水共同的重心也下降；后来一段时间内，球壳内剩余的水较少，随着水的重心下降，球壳和水共同的重心却升高；最后，水流完时，重心又回到球心。故球壳和水的共同重心先降低后升高，D正确。9(力的图示)(多选)一人用斜向下的力推小车前进，力的大小为40 N，方向与水平方向成30，则如图所示为画出的推小车的力的图示，其中正确的是()答案BD解析力的图示法是用一条有向线段来表示力：有向线段的长短表示力的大小，有向线段的方向表示力的方向，箭尾或箭头都可以表示作用点，A图中没有反映出力的大小，A错误；C图中力的方向画反了，C错误；B、D图中力的大小、方向、作用点均是正确的，B、D正确。10(力的理解)指出以下各个力的受力物体和施力物体。(1)书对桌面的压力；(2)悬绳对电灯的拉力；(3)手对门的推力；(4)磁铁对铁钉的吸引力。答案见解析解析(1)书是施力物体，桌面是受力物体；(2)悬绳是施力物体，电灯是受力物体；(3)手是施力物体，门是受力物体；(4)磁铁是施力物体，铁钉是受力物体。11(力的示意图)画出图中A物体所受重力的示意图。答案见解析解析图中两物体的重心可认为均在其几何中心上，其所受重力的示意图如图所示：12(重心)有一条质量均匀分布的长为L的绳子盘在水平地面上，现将它竖直向上拉起，当它的下端恰好离地时，它的重心位置升高了多少？答案解析开始绳子盘在水平面上，则重心在水平面上，向上拉起至下端恰好离地时，绳子的重心在几何中心即绳子中点处，所以重心位置升高了。B组：等级性水平训练13(综合)关于力的描述，下面说法正确的是()A作某力的图示时，若选定的标度不同，那么表示这个力的线段的长度就不同，但箭头的指向是相同的B描述力只要用一根带箭头的线段表示出力的大小和方向就可以了C两力相等指两力大小相等即可D当用手按压桌面时，先有压力，才产生桌面对手的支持力答案A解析描述力时要注意力的三要素：大小、方向、作用点，B错误；力是矢量，两力相等是指两力大小、方向均一样，C错误；当用手按压桌面时，压力和支持力是同时产生的，D错误；由力的图示的表示方法可知，A正确。14.(受力示意图)足球运动员已将足球踢向空中，如图所示，下列描述足球在向斜上方飞行过程中某时刻的受力示意图