【人教版】高中物理必修一：3.1《重力、基本相互作用》.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 必修1 相互作用 第三章 它不是物 但不能离开物而存在 它不孤独 总是成双成对地出现 它不让你看见 但你能觉察到它的作用效果 它不能象数那样相加 而是遵循另外的法则 你知道这是什么吗 它就是我们即将要学习的 力 自然界的力现象无处不在 无奇不有 那么 在生活中接触到的力有些什么特点呢 如何发挥力的作用 避免力的危害 本章将探讨这些问题 1 本章重点介绍了三种相互作用力 重力 弹力 摩擦力 以及矢量合成的基本法则 平行四边形法则 为今后学习高中力学奠定了基础 2 本章知识分为两部分 一是力的概念 是贯穿于力学乃至整个物理学的重要概念 重力 弹力 摩擦力是常见的几种相互作用力 二是共点力的合成与分解 体现出利用等效方法研究物理学的思想 3 本章重点 重力 弹力 摩擦力的产生和方向判定 大小计算及共点力的合成与分解 本章难点 应用平行四边形定则求解共点力的合成与分解 1 对于本章内容的学习 不但要熟练掌握基本概念和规律 同时要把握知识间内在的联系 形成知识体系 这样才能抓住重点 突破难点 做到融会贯通 举一反三 最终达到熟练掌握 灵活应用的目的 2 在学习三种常见力时 应当多与生活中的事例相结合 在感性认识的基础上正确建立这些力的概念 比如 静摩擦力的大小 方向 产生或消失都会随其他力的变化而变化 对于弹力的学习 要通过具体实例的分析 练习 掌握各种常见的弹力如拉力 压力 支持力的方向 对弹簧的弹力大小 会定量分析 3 对物体进行正确的受力分析 是学习高中物理第一个需要掌握的基本功 是解决力学问题的关键 力的合成与分解所遵守的平行四边形定则 是所有矢量合成与分解都遵守的普遍法则 必须熟练掌握 在理解和掌握各种常见力的基础上 多做一些受力分析的习题 在练习中要注意养成良好的受力分析习惯 提高受力分析的正确性 规范性 在练习中掌握建立物理模型的方法 把实际问题转化为物理问题 掌握受力分析的方法 整体法和隔离法 以及处理力的合成与分解问题的方法 力的图示法 代数计算法 正交分解法等 提高分析综合能力 运用数学知识解决物理问题的能力 1重力基本相互作用 第三章 我们在初中已经学过力的一些简单知识 如图表示在地球表面上的一个人 正在用弹簧测力计测定一个物体所受的重力 为了能更好地说明问题 这张图把一个真实的情景夸大了 这一节我们就来更深入地探究力的性质 1 力的定义 力是物体和物体间的 2 力的作用效果 1 使物体的运动状态 2 使物体发生 3 力的标矢性 力是 即有 又有 力的大小可以用 测量 国际单位制中 力的单位是 简称 符号是 力和力的图示 相互作用 发生变化 形变 矢量 大小 方向 测力计 牛顿 牛 N 4 力的三要素 和 5 力的表示 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 大小 方向 作用点 大小 方向 作用点 方向 作用点 1 成因 由于 而使物体受到的力 2 大小 G 3 方向 总是 4 重心 物体的各部分都受到重力的作用 从效果上看 我们可以认为各部分受到的重力作用集中于 这 叫做物体的重心 物体重心的位置与物体的 及物体内 有关 重力 地球的吸引 mg 竖直向下 一点 一点 形状 质量的分布 1 万有引力 存在于 的物体之间 作用强度随距离增大而减弱 2 电磁相互作用 存在于 间 作用强度随距离增大而减弱 3 强相互作用 存在于 间 作用范围只有约10 15m 距离增大时 作用急剧减小 4 弱相互作用 存在于 间 其作用范围与强相互作用相同 但强度只有强相互作用的10 12倍 四种基本相互作用 一切有质量 电荷间和磁体 原子核内部粒子 微观粒子 一 对力的理解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 2 不直接接触 如重力 磁铁间的相互作用力 2 力的特性 1 力的物质性 有力发生则一定存在着施力物质和受力物质 2 力的相互性 施力物体给予受力物体作用力的同时必然受到受力物体的反作用力 即力总是成对出现的 3 力的矢量性 力是矢量 不但有大小而且有方向 因此要确切地表示一个力 必须既指明其大小 又指明其方向 可以用有方向的线段表示力 4 力的瞬时性 有力则有加速度 力消失 加速度亦消失 3 力的作用效果 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 影响作用效果的要素 力的大小 方向和作用点 4 作用效果的应用 是分析物体是否受力的基本方法 若存在作用效果 说明该力存在 若没有作用效果 说明该力不存在 特别提醒 1 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 2 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 甲 乙两拳击运动员竞技 甲一拳击中乙肩部 观众可认为甲运动员 的拳头 是施力物体 乙运动员 的肩部 是受力物体 但在甲一拳打空的情况下 如图 下列说法中正确的是 A 这是一种只有施力物体 没有受力物体的特殊情况B 此时拳头因与空气相互作用而停止C 甲的拳头 胳膊与自身躯干构成相互作用的物体D 以上说法都不正确答案 C 解析 力的作用是相互的 只要有力产生必然存在着施力物体与受力物体 甲运动员击空了 但在其击拳过程中 在其拳头 胳膊与躯干的相互作用系统内由于相互作用而产生力 身体内部的力也是拳头停止的原因 二 力的图示和力的示意图的画法比较 特别提醒 1 力的图示反映了力的三要素 而力的示意图只反映了力的作用点和方向 在分析物体受力时经常用到 2 标度的选取应根据力的大小合理设计 一般情况下 线段应取2 5段整数段标度的长度 3 要用同一标度画同一物体受到的不同的力 要想用作图法较准确地表示某个力 是作力的图示呢 还是作力的示意图 答案 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 三 对重力和重心的理解1 重力的概念 由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力 1 地球上的物体都受到重力作用 不管质量大小 也不论有无生命 凡是由分子 原子构成的物体皆受重力作用 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 在有的情况下 认为物体所受的重力与地球对物体的吸引力大小相等 原因是两者相差很小 3 重力是非接触力 4 重力的施力物体是地球 2 重力的测量 在实验室里 重力的大小可以用测力计测量 工业上用电子吊秤可以称更重的物体 测量原理 二力平衡时 两个力大小相等 测量条件 物体处于静止或匀速直线运动时 测量方法 用测力计将待测物体悬挂起来处于静止状态 测力计的读数在数值上等于重力的大小 3 重力的大小 由于G mg 在同一地点 重力的大小与质量成正比 在不同地点 如从两极到赤道或离地面越高 g值均减小 从而使同一物体的重力也有所不同 物体的重力与其运动状态无关 4 重力的方向 重力总是竖直向下的 竖直向下不能说成垂直向下 垂直要看接触面 重力和水平面垂直 与斜面并不垂直 物体在自由释放后总是竖直向下的 就说明了重力的方向 5 对重心的理解 1 重心是重力的等效作用点 2 重心的位置可以在物体上 也可以在物体外 如一个圆形平板的重心在板上 而一个铜环的重心就不在环上 3 重心在物体上的位置与物体所处的位置 放置状态及运动状态无关 但一个物体的质量分布或形状发生变化时 其重心在物体上的位置也发生变化 4 质量分布均匀 形状规则的物体的重心在其几何中心上 对形状不规则的薄物体 可用支撑法或悬挂法来确定 如果地面上物体所受重力都消失了 可能出现的现象是 A 江河的水不会向下流动B 纸片和石块皆可悬浮在空中C 天不会下雨D 所有物体的质量都消失答案 ABC解析 江河中水的流动 纸片和石块下落 雨滴下落都是重力引起的 而物体的质量与物体所受重力无关 它表明物体所含物质的多少 故A B C均正确 D错误 下列说法正确的是 A 甲打乙一拳 乙感到痛 而甲未感觉到痛 说明甲对乙施加了力 而乙未对甲施加力B 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C 磁铁吸引铁钉时 磁铁不需要与铁钉接触 说明力可以脱离物体而存在D 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不再是球网 对力的概念的理解 解析 甲对乙施力的同时 乙对甲也施力 只不过甲的 拳头 比乙 被打的部位 如肚子 胸部 更能承受打击罢了 所以乙感到痛而甲未感到痛 A错 风吹草动 的施力物体是空气 B错 力不可以离开物体 磁铁对铁钉的作用是通过磁铁产生的磁场发生的 磁场离不开磁铁 故C错 网球飞出后受重力和阻力 施力物体是地球和空气 故D正确 答案 D点评 只有深刻地理解力的概念 明确力的物质性和相互性 才能准确解释和分析物体间发生的力的作用 在世界壮汉大赛上有拉汽车前进的一项比赛 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 绳索答案 C解析 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 关于重力的大小 下列说法中正确的是 A 物体的重力大小总是恒定的B 同一地点 物体的重力与物体的质量成正比C 物体落向地面时 它受到的重力大于它静止时所受的重力D 物体的重力总等于它对竖直测力计的拉力 对重力和重心的理解 解析 物体的重力的计算式为G mg 物体的质量m是恒定的 但g的取值与地理位置有关 对同一地点 g的取值相同 随着物体所处的地理位置纬度的升高 g值将增大 随高度的增加 g将减小 因此 不能认为物体的重力是恒定的 故选项A错 选项B正确 由公式可知 物体所受的重力与物体的质量和g值有关 与物体是否受其他力及运动状态均无关 故选项C错误 用测力计竖直悬挂重物只有静止 或匀速运动 时 物体对测力计的拉力才等于物体的重力 故选项D错误 答案 B 点评 关于重力的大小 应注意其决定因素是物体的质量和g值 与是否受其他力及运动状态无关 关于重力的测量应注意其条件是物体处于静止状态或匀速直线运动状态 2015 试题调研 在体育运动中 人的身体重心位置随着姿势的变化而改变 下列姿势中身体重心位于体外的是 答案 B解析 根据重心的概念可判B选项正确 如右图所示 静止木块对桌面的压力为6N 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 对力的图示和力的示意图的认识 解析 画力的图示时 要按照以下步骤进行 1 选标度 本题选2mm的线段表示2N的力 2 从作用点沿力的方向画一线段 线段长短按标度和力的大小来画 线段标上刻度 如下图中 a 所示 从O点竖直向下画一条三倍于标度 15mm 的线段 3 在线段上加上箭头表示力的方向 为了简便 也可照图 b 来画 压力的施力物体是木块 受力物体是桌子 画力的示意图时 只需要画出力的作用点和方向 对线的长短没有严格要求 如图 c 为木块所受重力和支持力的示意图 也可照图 d 那样用一点表示木块 画出重力和支持力的示意图 如图所示 A重8N B重6N两物体都静止不动 试在图上画出A所受重力的图示 B受重力的示意图 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 梯子这么高且头重脚轻 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 据知情人士透露竹梯越长越容易平衡 这是什么缘故 开放 探究 解析 在偏离平衡位置的距离相同的情况下 竹梯越高 从离开平衡位置到某一偏离位置需要的时间越长 这样 尽管竹梯长 重心高对稳定性不利 但是由于它开始倾倒时的速度很慢 因而在基底可以移动的情况下 就有充分的时间来调整竹梯的平衡 就能变不利为有利 竹梯越长反而越容易保持平衡 如图所示 身体素质和技术相当的跳高运动员 为什么采用 背越式 的要比采用 跨越式 的成绩好呢 答案 跳高运动员在越过相同高度的横杆时 背越式 运动员的重心比 跨越式 运动员的重心升高的高度小 因此运动员越过相同高度的横杆 背越式 跳法要比 跨越式 容易些 所以采用 背越式 的运动员要比采用 跨越式 的运动员成绩好 易错点 对重心变化把握不准造成错误案例 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