新教材2021-2022学年高中物理人教版必修第一册学案：3相互作用- 力

第三章相互作用——力

本章素养概述

〔情境导入〕

“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；它不能像数那样相加，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。

〔内容提要〕

(1)本章重点介绍了三种相互作用力——重力、弹力、摩擦力，力的相互作用规律一

牛顿第三定律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)本章知识分为三部分：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；二是牛顿第三定律及其应用；三是共点力的

合成与分解及共点力的平衡，体现出利用等效方法研究物理学的思想。

(3)本章重点：①重力、弹力、摩擦力的产生和方向判定、大小计算；②共点力的合成

与分解；③理解牛顿第三定律；④共点力的平衡问题。

本章难点：①应用平行四边形定则求解共点力的合成与分解；②对物体进行正确的受力

分析；③共点力平衡问题的分析处理。

〔学法指导〕

(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），掌握物体的受力平衡条件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,重力与弹力

目标体系构建

明确目标•梳理脉络

【学习目标】

1.知道重力产生的原因、大小和方向。知道重心的概念，初步体会等效替代的思想。

2.会画力的图示和示意图。

3.抽象概括弹力产生的条件。知道压力、支持力和拉力都是弹力，会分析弹力的方向。

4.通过实验探究弹簧弹力和形变量的关系，了解胡克定律。

【思维脉络】

L力的定义;--物理观念

—（力的分类卜~匚按作用效果

按性质

无破家住a科学思维

___________、一大小

I重力与弹力（重力｝-“

1-------------1一方向

1

-ift心确定的方法

L、产用素拜1一科学思维

—0^7]——方向的判断

L大小

—胡克定律卜一，科学探究

课前预习反馈

教材梳理•落实新知

1知识点1重力

1.定义：由于.地球的吸引而使物体受到的力。

2.方向：竖直向下。

3.大小：G=是自由落体加速度。

4.作用点-重心

(1)重心：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的

重力作用一集中于一点一，这一点叫作物体的重心。

(2)决定因素：①物体的质量分布.；②物体的.形状一。

(3)对形状不规则的物体，可以应用二力平衡的知识通过实验来确定其重心位置。如薄

板状物体的重心位置可以通过悬挂.法来确定。

注意：g的单位既可以是N/kg,又可以是m/s?,而且1N/kg=lm/s2。

%:♦知识点2力的图示和示意图

1.力的图示：用有向线段来表示力。

(1)有向线段的长短一(严格按标度画)表示力的大小。

(2)_箭头一表示力的方向。

(3)箭尾(或箭头)表示力的作用点。

2.力的示意图：只用带箭头的有向线段来表示力的方向和作用点，不需要准确标度力

的大小。

知识点3弹力

1.形变与弹性形变

(1)形变：物体在力的作用下形状或体积一发生改变,叫作形变。

(2)弹性形变：有些物体在形变后能够恢复原状、，这种形变叫作弹性形变。

2.弹力

(1)概念：发生—至变—的物体，由于要恢复.原状，，对与它接触的物体产生力

的作用，这种力叫作弹力。

(2)弹性限度：当形变超过一定限度B寸，撤去作用力后，物体不能完全恢复原来的形

状一，这个限度叫弹性限度。

注意：如果两个物体间有弹力的作用，则它们一定直接接触了，但两个物体直接接触，

它们之间却不一定有弹力的作用。

知识点4胡克定律

1.内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小尸跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。

2.表达式：F=kx,其中2为弹簧的劲度系数，单位：牛顿每米，符号N/m,

它的大小反映了弹簧的软硬程度。

V

V

思考辨析

『判一判』

(1)地球上所有物体的重力的施力物体都是地球。(J)

(2)重力的方向也可以表述为指向地心。(X)

(3)重心是物体重力的作用点，重心一定在物体上。(X)

(4)若两物体间存在弹力，则它们一定接触。(J)

(5)支持力的方向垂直于物体的接触面。(J)

(6)弹簧的弹力总是与其形变量成正比。(X)

『选一选』

(2021•安徽合肥市高一期末)杂技演员有高超的技术，如图所示，能轻松地顶住从高处落

下的坛子，关于他顶坛时头顶受到的压力产生的直接原因是(A)

A.坛的形变

B.头的形变

C.物体受到的重力

D.人受到的重力

详细分析：头顶受到的压力的施力物体是坛子，受力物体是头顶，它产生的直接原因是

坛的形变，间接原因是物体受到的重力，A项正确。

『想一想』

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。

课内互动探究

细研深究•破疑解难

探究

重力和重心

II情境导入・

如图所示，树上的苹果会落向地面；建筑工地上工人常用重垂线来检测墙壁是否竖直。

为什么树上的苹果总要落向地面？为什么使用重垂线能检测墙壁是否竖直呢？

提示：物体落向地面是因为受到了竖直向下的重力作用；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。

II要点提炼・

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：竖直向下，除了赤道和两极，竖直向下并不是指向地球的球心。

注意：竖直向下也就是沿重垂线的方向，不能将竖直向下说成“垂直向下”或“指向地

心”。“竖直向下”是指垂直于当地的水平面向下，而“垂直向下”可以指垂直于任何支持

面向下。只有在两极或赤道时，重力的方向才“指向她心”(将在必修第二册中进行详解)。

5.对重心的理解

(1)重心的特点：重心是重力的等效作用点，并非物体的其他部分不受重力作用。

(2)重心的位置及决定因素：

①位置：重心的位置可以在物体上，也可以在物体外。

②决定因素：

a.物体质量分布情况。

b.物体的形状。

(3)重心与物体形状、质量分布情况的关系

Q9

质量分布均匀、形状规则的质量分布不均匀、形状不规则

物体，重心在其几何中心的物体,重心与物体的形状、

质量芬布情况均有关

(4)对薄板类物体，可用支撑法或悬挂法来确定重心。

悬挂法找物体重心

如图所示，C点即为物体的重心，但该方法仅适用于薄板状物体。

特别提醒

关于重心理解的三点注意：

(1)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。

(2)重心不是物体上最重的一点，也不一定是物体的几何中心。

(3)重心在物体上的相对位置与物体的位置、放置状态及运动状态无关。重心的位置可

以不在物体上。

II典例剖析・

■典题1下列关于重心和重力的说法正确的是(B)

A.一物体放于水中称量时弹簧测力计的示数小于物体在空气中称量时弹簧测力计的示

数，因此物体在水中受到的重力小于在空气中受到的重力

B.据G=/ng可知，两个物体相比较，质量较大的物体受到的重力不一定大

C.物体放于水平面上时，其重力方向垂直于水平面向下，当物体静止于斜面上时，其

重力方向垂直于斜面向下

D.物体的形状改变后，其重心位置不会改变

思路引导：|影响重力大小布函素］f函而硒一两高形状的关系

详细分析：由于物体放于水中时，受到向上的浮力从而减小了弹簧的拉伸形变，弹簧测

力计的拉力减小了，但物体受到的重力并不改变，选项A错误；当两物体所处的地理位置

相同时，g值相同，质量大的物体受到的重力必定大，但当两物体所处的地理位置不同时（如

质量较小的物体放在地球上，质量较大的物体放在高空中，高空中g值较小），质量较大的

物体受到的重力不一定大，选项B正确；重力的方向总是竖直向下的，选项C错误；物体

的重心位置由物体的形状和质量分布情况共同决定，当物体的形状改变时，其重心可能发生

改变，选项D错误。

思维升华：1.重力的大小与物体的运动状态及放置方式无关，只与重力加速度g有关。

2.重心在物体上的相对位置与物体的位置及运动状态无关。

II对点训练,

1.（2021.北京东城区高一期末）如图所示，有一薄板状物体，先在A点将其悬挂起来，

静止时通过A点画一条竖直线A3；再选另一处。点将其悬挂起来，静止时过。点画一条竖

直线QE,A8和。E的交点为C。下列说法正确的是（C）

A.薄板所受重力就是悬绳的拉力

B.薄板上只有C点受到重力作用

C.重力的方向与薄板的悬挂方式无关

D.薄板的重心可能在A点，也可能在。点

详细分析:拉力和重力是不同性质的力，只能说薄板所受重力大小等于悬绳的拉力大小,

选项A错误；C点是薄板的重心，是薄板重力的等效作用点，但是并非薄板上只有C点受

到重力作用，选项B错误；重力的方向与薄板的悬挂方式无关，总是竖直向下，选项C正

确；因重力与细线的拉力等大反向，则薄板的重力作用线一定与细线拉力的方向共线，即薄

板的重心一定在A8和QE的交点位置，即在C点，不可能在A点，也不可能在。点，选

项D错误。

探究

力的图示与力的示意图

II情境导入・

甲、乙描述的是“小明”拉车的情景。

试分析：(1)哪幅图画出的是拉力的图示？哪幅图画出的是拉力的示意图？为什么？

(2)若图甲中，确定标度时，原来的长度改为表示1N的力，结果会如何？说明选取标

度时应注意什么？

提示：(1)甲图是拉力的图示，因为有标度；乙图是拉力的示意图，因为它没有标度。

(2)标度改变后，线段太长，不易作图。所以选取标度时应根据力的大小合理设计。

II要点提炼・

I.力的图示与力的示意图的区别

(1)力的图示能表示力的三要素，精确表示力时经常用到。

(2)力的示意图只能表示力的作用点和方向，在对物体的受力情况进行分析时经常用到。

2.力的图示和力的示意图的画法比较

作图步骤力的图示力的示意图

选定标度(用某一长度表示多少牛的

选标度无需选标度

力)

从作用点开始沿力的方向画一线段，根

从作用点开始沿力的方向画一适当长

画线段据选定的标度和力的大小按比例确定

度线段即可

线段长度

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

特别提醒

(1)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。

(2)要用同一标度画同一物体受到的不同的力。

II典例剖析・

■典题2如图所示，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。

思路引导:

明确选

加

画

明确

受力明确标

示

画图

意图

画示

皿

线

力的

力的

头

加箭

段

画线

用点

画作

物体度刖

头

段

大小

方向

行：

骤进

下步

照以

要按

时，

的图示

：画力

解析

。

的力

N

表示2

线段

m的

5m

题选

：本

标度

(1)选

。

刻度

标上

，线段

来画

大小

力的

度和

按标

长短

，线段

线段

画一

方向

力的

点沿

作用

(2)从

线段。

m)的

(15m

于标度

条三倍

下画一

竖直向

0点

，从

所示

中(a)

如下图

向。

的方

示力

头表

加上箭

线段上

(3)在

子。

体是桌

受力物

块，

是木

物体

施力

力的

。压

)来画

照图(b

，也可

简便

为了

图(c)

求。如

格要

有严

短没

的长

对线

向，

和方

用点