【人教版】高中物理必修一：3.1《重力、基本相互作用》知識(shí)

1、【人教版】高中物理必修一：3.1重力、基本相互作用知識(shí)第三章 “它不是物，但不能離開(kāi)物而存在；它不孤獨(dú)，總是成雙成對(duì)地出現(xiàn)；它不讓你看見(jiàn)，但你能覺(jué)察到它的作用效果；它不能象數(shù)那樣相加，而是遵循另外的法則?！蹦阒肋@是什么嗎？它就是我們即將要學(xué)習(xí)的力。自然界的力現(xiàn)象無(wú)處不在，無(wú)奇不有。那么，在生活中接觸到的力有些什么特點(diǎn)呢？如何發(fā)揮力的作用，避免力的危害？本章將探討這些問(wèn)題。(1)本章重點(diǎn)介紹了三種相互作用力重力、彈力、摩擦力，以及矢量合成的基本法則平行四邊形法則，為今后學(xué)習(xí)高中力學(xué)奠定了基礎(chǔ)。(2)本章知識(shí)分為兩部分：一是力的概念，是貫穿于力學(xué)乃至整個(gè)物理學(xué)的重要概念，重力、彈力、摩擦力是常見(jiàn)

2、的幾種相互作用力；二是共點(diǎn)力的合成與分解，體現(xiàn)出利用等效方法研究物理學(xué)的思想。(3)本章重點(diǎn)：重力、彈力、摩擦力的產(chǎn)生和方向判定、大小計(jì)算及共點(diǎn)力的合成與分解。本章難點(diǎn)：應(yīng)用平行四邊形定則求解共點(diǎn)力的合成與分解。(1)對(duì)于本章內(nèi)容的學(xué)習(xí)，不但要熟練掌握基本概念和規(guī)律，同時(shí)要把握知識(shí)間內(nèi)在的聯(lián)系，形成知識(shí)體系，這樣才能抓住重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，做到融會(huì)貫通、舉一反三，最終達(dá)到熟練掌握、靈活應(yīng)用的目的。(2)在學(xué)習(xí)三種常見(jiàn)力時(shí)，應(yīng)當(dāng)多與生活中的事例相結(jié)合，在感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上正確建立這些力的概念。比如，靜摩擦力的大小、方向、產(chǎn)生或消失都會(huì)隨其他力的變化而變化；對(duì)于彈力的學(xué)習(xí)，要通過(guò)具體實(shí)例的分析、練習(xí)，掌

3、握各種常見(jiàn)的彈力如拉力、壓力、支持力的方向。對(duì)彈簧的彈力大小，會(huì)定量分析。(3)對(duì)物體進(jìn)行正確的受力分析，是學(xué)習(xí)高中物理第一個(gè)需要掌握的基本功，是解決力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵。力的合成與分解所遵守的平行四邊形定則，是所有矢量合成與分解都遵守的普遍法則，必須熟練掌握。在理解和掌握各種常見(jiàn)力的基礎(chǔ)上，多做一些受力分析的習(xí)題，在練習(xí)中要注意養(yǎng)成良好的受力分析習(xí)慣，提高受力分析的正確性、規(guī)范性。在練習(xí)中掌握建立物理模型的方法(把實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為物理問(wèn)題)，掌握受力分析的方法(整體法和隔離法)以及處理力的合成與分解問(wèn)題的方法(力的圖示法、代數(shù)計(jì)算法、正交分解法等)提高分析綜合能力、運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力。1

4、重力基本相互作用第三章 課堂情景切入2知識(shí)自主梳理3重點(diǎn)難點(diǎn)突破4考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)5易錯(cuò)案例剖析6課 時(shí) 作 業(yè)7學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1學(xué)習(xí)目標(biāo)定位理解力的概念，知道力的作用效果，能分清受力物體和施力物體掌握力的圖示方法，能正確畫(huà)出力的圖示或示意圖知道重力產(chǎn)生的原因，掌握重力的大小和方向，知道重心的概念初步了解自然界中四種基本相互作用課堂情景切入我們?cè)诔踔幸呀?jīng)學(xué)過(guò)力的一些簡(jiǎn)單知識(shí)，如圖表示在地球表面上的一個(gè)人，正在用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)定一個(gè)物體所受的重力。(為了能更好地說(shuō)明問(wèn)題，這張圖把一個(gè)真實(shí)的情景夸大了。)這一節(jié)我們就來(lái)更深入地探究力的性質(zhì)。知識(shí)自主梳理1力的定義：力是物體和物體間的_。2力的作用效果(1)

5、使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)_；(2)使物體發(fā)生_。3力的標(biāo)矢性：力是_，即有_又有_，力的大小可以用_測(cè)量。國(guó)際單位制中，力的單位是_，簡(jiǎn)稱(chēng)_，符號(hào)是_。力和力的圖示相互作用發(fā)生變化形變矢量大小方向測(cè)力計(jì)牛頓牛N4力的三要素：_、_和_。5力的表示(1)力的圖示：能表示出力的_、_和_。(2)力的示意圖：只能表示出力的_和_。大小方向作用點(diǎn)大小方向作用點(diǎn)方向作用點(diǎn)1成因：由于_而使物體受到的力。2大小：G_。3方向：總是_。4重心：物體的各部分都受到重力的作用，從效果上看，我們可以認(rèn)為各部分受到的重力作用集中于_，這_叫做物體的重心。物體重心的位置與物體的_及物體內(nèi)_有關(guān)。重力地球的吸引mg豎直向下一點(diǎn)

6、一點(diǎn)形狀質(zhì)量的分布1萬(wàn)有引力：存在于_的物體之間，作用強(qiáng)度隨距離增大而減弱。2電磁相互作用：存在于_間，作用強(qiáng)度隨距離增大而減弱。3強(qiáng)相互作用：存在于_間。作用范圍只有約1015 m。距離增大時(shí)，作用急劇減小。4弱相互作用：存在于_間，其作用范圍與強(qiáng)相互作用相同，但強(qiáng)度只有強(qiáng)相互作用的1012倍。四種基本相互作用一切有質(zhì)量電荷間和磁體原子核內(nèi)部粒子微觀粒子重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、對(duì)力的理解1力的產(chǎn)生方式：物體間力的產(chǎn)生方式有兩種(1)直接接觸，如推力、拉力；(2)不直接接觸，如重力、磁鐵間的相互作用力。2力的特性(1)力的物質(zhì)性：有力發(fā)生則一定存在著施力物質(zhì)和受力物質(zhì)。(2)力的相互性：施力物體給予受

7、力物體作用力的同時(shí)必然受到受力物體的反作用力。即力總是成對(duì)出現(xiàn)的。(3)力的矢量性：力是矢量，不但有大小而且有方向。因此要確切地表示一個(gè)力，必須既指明其大小，又指明其方向?？梢杂糜蟹较虻木€段表示力。(4)力的瞬時(shí)性：有力則有加速度，力消失，加速度亦消失。3力的作用效果(1)使物體產(chǎn)生形變(即物體的形狀或體積發(fā)生變化)；(2)使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變(即物體的速度大小或運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變)。(3)影響作用效果的要素：力的大小、方向和作用點(diǎn)。(4)作用效果的應(yīng)用：是分析物體是否受力的基本方法。若存在作用效果，說(shuō)明該力存在；若沒(méi)有作用效果，說(shuō)明該力不存在。特別提醒：(1)并非有生命的物體才是施力物體，

8、也并非先有施力物體后有受力物體。(2)任何一個(gè)力都獨(dú)立地產(chǎn)生作用效果，使物體發(fā)生形變或使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。甲、乙兩拳擊運(yùn)動(dòng)員競(jìng)技，甲一拳擊中乙肩部，觀眾可認(rèn)為甲運(yùn)動(dòng)員(的拳頭)是施力物體，乙運(yùn)動(dòng)員(的肩部)是受力物體，但在甲一拳打空的情況下(如圖)，下列說(shuō)法中正確的是()A這是一種只有施力物體，沒(méi)有受力物體的特殊情況B此時(shí)拳頭因與空氣相互作用而停止C甲的拳頭、胳膊與自身軀干構(gòu)成相互作用的物體D以上說(shuō)法都不正確答案：C解析：力的作用是相互的，只要有力產(chǎn)生必然存在著施力物體與受力物體，甲運(yùn)動(dòng)員擊空了，但在其擊拳過(guò)程中，在其拳頭、胳膊與軀干的相互作用系統(tǒng)內(nèi)由于相互作用而產(chǎn)生力，身體內(nèi)部的力也是拳

9、頭停止的原因。二、力的圖示和力的示意圖的畫(huà)法比較作圖步驟力的圖示力的示意圖選標(biāo)度選定標(biāo)度(用某一長(zhǎng)度表示多少牛的力)無(wú)需選標(biāo)度畫(huà)線段從作用點(diǎn)開(kāi)始沿力的方向畫(huà)一線段，根據(jù)選定的標(biāo)度和力的大小按比例確定線段長(zhǎng)度從作用點(diǎn)開(kāi)始沿力的方向畫(huà)一適當(dāng)長(zhǎng)度線段即可標(biāo)方向在線段的末端標(biāo)出箭頭，表示方向在線段的末端標(biāo)出箭頭，表示方向特別提醒：(1)力的圖示反映了力的三要素，而力的示意圖只反映了力的作用點(diǎn)和方向，在分析物體受力時(shí)經(jīng)常用到。(2)標(biāo)度的選取應(yīng)根據(jù)力的大小合理設(shè)計(jì)。一般情況下，線段應(yīng)取25段整數(shù)段標(biāo)度的長(zhǎng)度。(3)要用同一標(biāo)度畫(huà)同一物體受到的不同的力。要想用作圖法較準(zhǔn)確地表示某個(gè)力，是作力的圖示呢，還是

10、作力的示意圖？答案：由于力的圖示可以同時(shí)表示出力的三要素，而力的示意圖只能表示出力的作用點(diǎn)和方向，不能準(zhǔn)確表示出力的大小，故采用力的圖示法表示力較為準(zhǔn)確。三、對(duì)重力和重心的理解1重力的概念：由于地球的吸引而使物體受到的力叫重力。(1)地球上的物體都受到重力作用，不管質(zhì)量大小，也不論有無(wú)生命，凡是由分子、原子構(gòu)成的物體皆受重力作用。(2)重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的，但重力的大小不一定等于地球?qū)ξ矬w的吸引力，重力一般小于地球?qū)ξ矬w的吸引力。在有的情況下，認(rèn)為物體所受的重力與地球?qū)ξ矬w的吸引力大小相等，原因是兩者相差很小。(3)重力是非接觸力。(4)重力的施力物體是地球。2重力的測(cè)量：在實(shí)驗(yàn)室里，

11、重力的大小可以用測(cè)力計(jì)測(cè)量；工業(yè)上用電子吊秤可以稱(chēng)更重的物體。測(cè)量原理：二力平衡時(shí)，兩個(gè)力大小相等。測(cè)量條件：物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)。測(cè)量方法：用測(cè)力計(jì)將待測(cè)物體懸掛起來(lái)處于靜止?fàn)顟B(tài)，測(cè)力計(jì)的讀數(shù)在數(shù)值上等于重力的大小。3重力的大?。河捎贕mg，在同一地點(diǎn)，重力的大小與質(zhì)量成正比；在不同地點(diǎn)，如從兩極到赤道或離地面越高，g值均減小，從而使同一物體的重力也有所不同；物體的重力與其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。4重力的方向：重力總是豎直向下的。豎直向下不能說(shuō)成垂直向下，垂直要看接觸面，重力和水平面垂直，與斜面并不垂直。物體在自由釋放后總是豎直向下的，就說(shuō)明了重力的方向。5對(duì)重心的理解(1)重心是重力的等效作

12、用點(diǎn)。(2)重心的位置可以在物體上，也可以在物體外。如一個(gè)圓形平板的重心在板上，而一個(gè)銅環(huán)的重心就不在環(huán)上。(3)重心在物體上的位置與物體所處的位置、放置狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，但一個(gè)物體的質(zhì)量分布或形狀發(fā)生變化時(shí)，其重心在物體上的位置也發(fā)生變化。(4)質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體的重心在其幾何中心上；對(duì)形狀不規(guī)則的薄物體，可用支撐法或懸掛法來(lái)確定。如果地面上物體所受重力都消失了，可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是()A江河的水不會(huì)向下流動(dòng)B紙片和石塊皆可懸浮在空中C天不會(huì)下雨D所有物體的質(zhì)量都消失答案：ABC解析：江河中水的流動(dòng)、紙片和石塊下落、雨滴下落都是重力引起的，而物體的質(zhì)量與物體所受重力無(wú)關(guān)，它表明物體所

13、含物質(zhì)的多少，故A、B、C均正確，D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)題型設(shè)計(jì)下列說(shuō)法正確的是()A甲打乙一拳，乙感到痛，而甲未感覺(jué)到痛，說(shuō)明甲對(duì)乙施加了力，而乙未對(duì)甲施加力B“風(fēng)吹草動(dòng)”，草受到了力，但沒(méi)有施力物體，說(shuō)明沒(méi)有施力物體的力也是存在的C磁鐵吸引鐵釘時(shí)，磁鐵不需要與鐵釘接觸，說(shuō)明力可以脫離物體而存在D網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員用力擊球，網(wǎng)球受力后飛出，網(wǎng)球受力的施力物體不再是球網(wǎng)對(duì)力的概念的理解解析：甲對(duì)乙施力的同時(shí)，乙對(duì)甲也施力，只不過(guò)甲的“拳頭”比乙“被打的部位”如肚子、胸部，更能承受打擊罷了，所以乙感到痛而甲未感到痛，A錯(cuò)；“風(fēng)吹草動(dòng)”的施力物體是空氣，B錯(cuò)；力不可以離開(kāi)物體，磁鐵對(duì)鐵釘?shù)淖饔檬峭ㄟ^(guò)磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)發(fā)

14、生的，磁場(chǎng)離不開(kāi)磁鐵，故C錯(cuò)；網(wǎng)球飛出后受重力和阻力，施力物體是地球和空氣，故D正確。答案：D點(diǎn)評(píng)：只有深刻地理解力的概念，明確力的物質(zhì)性和相互性，才能準(zhǔn)確解釋和分析物體間發(fā)生的力的作用。在世界壯漢大賽上有拉汽車(chē)前進(jìn)的一項(xiàng)比賽，如圖是某壯漢正通過(guò)繩索拉汽車(chē)運(yùn)動(dòng)。則汽車(chē)所受拉力的施力物體和受力物體分別是()A壯漢、汽車(chē)B壯漢、繩索C繩索、汽車(chē)D汽車(chē)、繩索答案：C解析：要研究的是汽車(chē)，直接對(duì)汽車(chē)產(chǎn)生拉力的是繩索而不是壯漢，汽車(chē)所受拉力是繩索和汽車(chē)之間的相互作用，故其施力物體是繩索，受力物體是汽車(chē)。關(guān)于重力的大小，下列說(shuō)法中正確的是()A物體的重力大小總是恒定的B同一地點(diǎn)，物體的重力與物體的質(zhì)量成正

15、比C物體落向地面時(shí)，它受到的重力大于它靜止時(shí)所受的重力D物體的重力總等于它對(duì)豎直測(cè)力計(jì)的拉力對(duì)重力和重心的理解解析：物體的重力的計(jì)算式為Gmg，物體的質(zhì)量m是恒定的，但g的取值與地理位置有關(guān)。對(duì)同一地點(diǎn)，g的取值相同。隨著物體所處的地理位置緯度的升高，g值將增大，隨高度的增加，g將減小。因此，不能認(rèn)為物體的重力是恒定的，故選項(xiàng)A錯(cuò)，選項(xiàng)B正確。由公式可知，物體所受的重力與物體的質(zhì)量和g值有關(guān)，與物體是否受其他力及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)均無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。用測(cè)力計(jì)豎直懸掛重物只有靜止(或勻速運(yùn)動(dòng))時(shí)，物體對(duì)測(cè)力計(jì)的拉力才等于物體的重力，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：B點(diǎn)評(píng)：關(guān)于重力的大小，應(yīng)注意其決定因素是物體的質(zhì)量

16、和g值，與是否受其他力及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。關(guān)于重力的測(cè)量應(yīng)注意其條件是物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。(2015試題調(diào)研)在體育運(yùn)動(dòng)中，人的身體重心位置隨著姿勢(shì)的變化而改變，下列姿勢(shì)中身體重心位于體外的是()答案：B解析：根據(jù)重心的概念可判B選項(xiàng)正確。如右圖所示，靜止木塊對(duì)桌面的壓力為6 N，試畫(huà)出壓力的圖示，說(shuō)明施力物體和受力物體；并畫(huà)出木塊所受重力和支持力的示意圖。對(duì)力的圖示和力的示意圖的認(rèn)識(shí)解析：畫(huà)力的圖示時(shí)，要按照以下步驟進(jìn)行：(1)選標(biāo)度：本題選2 mm的線段表示2 N的力。(2)從作用點(diǎn)沿力的方向畫(huà)一線段，線段長(zhǎng)短按標(biāo)度和力的大小來(lái)畫(huà)，線段標(biāo)上刻度。如下圖中(a)所示，從O點(diǎn)豎直向

17、下畫(huà)一條三倍于標(biāo)度(15 mm)的線段。(3)在線段上加上箭頭表示力的方向。為了簡(jiǎn)便，也可照?qǐng)D(b)來(lái)畫(huà)。壓力的施力物體是木塊，受力物體是桌子。畫(huà)力的示意圖時(shí)，只需要畫(huà)出力的作用點(diǎn)和方向，對(duì)線的長(zhǎng)短沒(méi)有嚴(yán)格要求。如圖(c)為木塊所受重力和支持力的示意圖，也可照?qǐng)D(d)那樣用一點(diǎn)表示木塊，畫(huà)出重力和支持力的示意圖。如圖所示，A重8N，B重6N兩物體都靜止不動(dòng)，試在圖上畫(huà)出A所受重力的圖示，B受重力的示意圖。一個(gè)正在表演“爬云梯”的體格健壯的演員，他用雙肩頂著一架足有五、六米高的梯子。另外五個(gè)演員陸續(xù)爬到梯子頂端，進(jìn)行各種表演。觀眾們無(wú)不為此提心吊膽；梯子這么高且頭重腳輕，是多么容易翻倒呀！可是，梯子盡管有一些搖擺，到底還是穩(wěn)住了，據(jù)知情人士透露竹梯越長(zhǎng)越容易平衡，這是什么緣故？開(kāi)放探究解析：在偏離平衡位置的距離相同的情況下，竹梯越高，從離開(kāi)平衡位置到某一偏離位置需要的時(shí)間越長(zhǎng)。這樣，盡管竹梯長(zhǎng)，重心高對(duì)穩(wěn)定性不利，但是由于它開(kāi)始傾倒時(shí)的速度很慢，因而在基底可以移動(dòng)的情況下，就有充分的時(shí)間來(lái)調(diào)整竹梯的平衡，就能變不利為有利，竹梯越長(zhǎng)反而越容易保持平衡。如圖所示，身體素質(zhì)和技術(shù)相當(dāng)?shù)奶哌\(yùn)動(dòng)員，為什么采用“背越式”的要比采用“跨越式”的成績(jī)好