重力基本相互作用

●情景切入“它不是物，但不能離開物而存在；它不孤獨，總是成雙成對地出現；它不讓你看見，但你能覺察到它的作用效果；它不能象數那樣相加，而是遵循另外的法則．”你知道這是什么嗎？它就是我們即將要學習的——力．自然界的力現象無處不在，無奇不有(如圖)．那么，在生活中接觸到的力有些什么特點呢？如何發(fā)揮力的作用，避免力的危害？本章將探討這些問題．●知識導航(1)本章重點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，為今后學習高中力學奠定了基礎．學習過程中要掌握四個概念，兩個定則．四個概念：力、重力、彈力、摩擦力．兩個定則：平行四邊形定則、三角形定則．(2)本章知識分為兩部分：一是力的概念，是貫穿于力學乃至整個物理學的重要概念，重力、彈力、摩擦力是常見的幾種相互作用力；二是共點力的合成與分解，體現出利用等效方法研究物理學的思想．(3)對物體進行正確的受力分析，是學習高中物理第一個需要掌握的基本功，是解決力學問題的關鍵．(4)本章重點：重力、彈力、摩擦力的產生和方向判定、大小計算及共點力的合成與分解．本章難點：應用平行四邊形定則求解共點力的合成與分解．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．1．重力基本相互作用請按下圖所示姿勢坐到椅子上，把上身挺直，不準向前傾，兩小腿豎直，不準移到椅子底下，然后試試看能否站起，你知道這是為什么嗎？1．物理學中，人們把使物體的運動狀態(tài)發(fā)生

，產生

的原因，即物體與物體之間的

，稱做力，力的單位是

，符號是N.2．力是矢量，它不但有

而且有

，可以用一根

的線段來表示，上圖中的力的圖示表示作用在小車上的力是

，方向 ．3．地球上

都受到地球的吸引，這種由于

的力叫做重力．一個物體受到10N的重力，也可以說這個物體的

是10N.改變形變相互作用牛頓大小方向帶箭頭100N水平向左一切物體地球的吸引而使物體受到重量4．一個物體的各部分都要受到

的作用．從效果上看，我們可以認為

的重力作用集中于

，這一點叫做物體的 ．5．薄板的重心位置可以用懸掛法確定：(下圖)重力各部分受到重心一點①在A點

，通過A點畫一條

，②再選另一處D點

，同樣通過D點

，③AB和DE的

，就是薄板的重心．把物體懸掛起來豎直線AB把物體懸掛起來畫一條豎直線DE交點6．

和

為人們目前所認識到的自然界中存在的四種基本相互作用．萬有引力、電磁相互作用力、強相互作用弱相互作用(1)力的定義：力是物體和物體間的相互作用．(2)力的性質①力的物質性：有力發(fā)生則一定存在著施力物體和受力物體．④力的瞬時性：有力則有加速度，力消失，加速度亦消失．②力的相互性：施力物體給予受力物體作用力的同時必然受到受力物體的反作用力．即力總是成對出現的．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力，必須既指明其大小，又指明其方向．可以用有方向的線段表示力．(3)力的作用效果．①使物體產生形變(即物體的形狀或體積發(fā)生變化)；②使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變(即物體的速度大小或運動方向發(fā)生改變)．力的作用效果是由力的大小、方向和作用點共同決定的．特別提醒：(1)相互作用的物體，可以直接接觸，也可以不接觸，但作用力必然是成對出現的．(2)并非有生命的物體才是施力物體，也并非先有施力物體后有受力物體．(3)任何一個力都獨立地產生作用效果，使物體發(fā)生形變或使物體運動狀態(tài)發(fā)生變化．《水滸傳》第七回“魯智深倒拔垂楊柳”中有這樣一個情節(jié)：眾潑皮嫌一株柳樹上的老鴰叫，“魯智深想了一想，走到樹前，把布裰脫了，用右手向下，把身倒繳著，卻把左手拔住上截，把腰只一伸，將那棵柳樹連根拔起”，有人說：“魯智深對柳樹施加了力，柳樹對魯智深沒有力的作用，因此才把柳樹拔了出來．”這句話是否正確？答案：這句話的說法是錯誤的．其原因是力的作用是相互的，不存在只有施力物體而沒有受力物體的力，也不存在只有受力物體而沒有施力物體的力．魯智深對柳樹施加了力，同時柳樹也對魯智深施加了力．點評：對于新的問題，我們要善于從中找到復雜情況下所體現出來的物理模型，用探究性的方式去解決這些問題．其實本題只考查力的概念這一基本物理知識點.①力的大小可用彈簧測力計(彈簧秤)測量．②力的單位：國際單位制中，力的單位是牛頓，簡稱牛，符號是N.③在物理學中用一根有向線段來表示力，用線段的長短表示力的大小，箭頭的指向表示力的方向，用箭頭或箭尾表示力的作用點，這種方法叫做力的圖示法．a．選取合適的標度(用多少毫米表示多少牛的力)．b．從作用點開始沿力的方向畫一線段，線段的長短按選定的標度和力的大小畫出，線段上加刻度．c．在線段的一端加箭頭表示力的方向，箭尾在力的作用點上，力的方向所沿的直線叫力的作用線．畫力的圖示的步驟：(4)力的示意圖：只畫出物體受到的力及力的方向，不需要選定標度確定線段的長短以表示力的大小的畫力的方法叫力的示意圖．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和方向，在分析物體受力時經常用到．(2)標度的選取應根據力的大小合理設計．一般情況下，線段應取2～5段整數段標度的長度．(3)要用同一標度畫同一物體受到的不同的力．如圖所示，桌面上有質量為600g的書，用圖示法表示出桌面對書的支持力并作出這個力的示意圖．(g取10N/kg)解析：首先計算出書的重力，再結合初中學過的二力平衡條件，明確方向及標度即可作圖．書的重力為G＝mg＝6N，桌面對書的支持力也為6N，作用在書上．取0.5cm長的線段表示2N，則沿力的作用點向上作出1.5cm長的有向線段即可作出力的圖示，如圖甲所示；這個支持力的示意圖，如圖乙所示．(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，不管質量大小，也不論有無生命，凡是由分子、原子構成的物體皆受重力作用．②重力是由于地球的吸引而產生的，但重力的大小不一定等于地球對物體的吸引力，重力一般小于地球對物體的吸引力．在有的情況下，認為物體所受的重力與地球對物體的吸引力大小相等，原因是兩者相差很?。壑亓κ欠墙佑|力．④重力的施力物體是地球．(2)重力的大小①重力的測量在實驗室里，重力的大小可以用彈簧測力計測量；工業(yè)上用電子吊秤可以稱更重的物體．測量原理：二力平衡時，兩個力大小相等．測量條件：物體處于靜止或勻速直線運動時．測量方法：用測力計將待測物體懸掛起來處于靜止狀態(tài)，測力計的讀數在數值上等于重力的大?。谥亓Φ拇笮∮捎贕＝mg，在同一地點，重力的大小與質量成正比；在不同地點，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；物體的重力與其運動狀態(tài)無關．③重力的方向重力總是豎直向下的．豎直向下不能說成垂直向下，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，就說明了重力的方向．(3)對重心的理解①重心是重力的等效作用點．②重心的位置可以在物體上，也可以在物體外．如一個圓形平板的重心在板上，而一個銅環(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)及運動狀態(tài)無關，但一個物體的質量分布或形狀發(fā)生變化時，其重心在物體上的位置也發(fā)生變化．④質量分布均勻、形狀規(guī)則的物體的重心在其幾何中心上；對形狀不規(guī)則的薄物體，可用支撐法或懸掛法來確定．(2010·福建泉州市高一水平測試)如圖所示，A為矩形勻質薄板，B為半圓形鋼條，C、D均為直角形支架，把這些物體分別用細繩豎直懸掛，靜止時所處的位置符合實際的是 ()C(1)萬有引力：存在于一切有質量的物體之間，作用強度隨距離增大而減弱．(2)電磁相互作用：存在于電荷間和磁體間，作用強度隨距離增大而減弱．(3)強相互作用：存在于原子核內部粒子間．作用范圍只有約10－15m．距離增大時，作用急劇減?。?4)弱相互作用：存在于微觀粒子間，其作用范圍與強相互作用相同，但強度只有強相互作用的10－12倍．

下列說法正確的是 ()A．甲打乙一拳，乙感到痛，而甲未感覺到痛，說明甲對乙施加了力，而乙未對甲施加力B．“風吹草動”，草受到了力，但沒有施力物體，說明沒有施力物體的力也是存在的C．磁鐵吸引鐵釘時，磁鐵不需要與鐵釘接觸，說明力可以脫離物體而存在D．網球運動員用力擊球，網球受力后飛出，網球受力的施力物體不再是球網D解析：甲對乙施力的同時，乙對甲也施力，只不過甲的“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；“風吹草動”的施力物體是空氣，B錯；力不可以離開物體，磁鐵對鐵釘的作用是通過磁鐵產生的磁場發(fā)生的，磁場離不開磁鐵，故C錯；網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點評：只有深刻地理解力的概念，明確力的物質性和相互性，才能準確解釋和分析物體間發(fā)生的力的作用．(北京市豐臺區(qū)09－10學年高一上期期中)關于力，下列說法中正確的是 ()A．向上運動的物體，一定受到向上的作用力B．相互接觸的物體之間，一定有作用力產生C．任何一個力的產生都離不開兩個物體D．只有相互接觸的物體之間才能產生作用力C關于重力的大小，下列說法中正確的是()A．物體的重力大小總是恒定的B．同一地點，物體的重力與物體的質量成正比C．物體落向地面時，它受到的重力大于它靜止時所受的重力D．物體的重力總等于它對豎直測力計的拉力B解析：物體的重力的計算式為G＝mg，物體的質量m是恒定的，但g的取值與地理位置有關．對同一地點，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?。虼?，不能認為物體的重力是恒定的，故選項A錯，選項B正確．由公式可知，物體所受的重力與物體的質量和g值有關，與物體是否受其他力及運動狀態(tài)均無關，故選項C錯誤．用測力計豎直懸掛重物只有靜止(或勻速運動)時，物體對測力計的拉力才等于物體的重力，故選項D錯誤．答案：B點評：關于重力的大小，應注意其決定因素是物體的質量和g值，與是否受其他力及運動狀態(tài)無關．關于重力的測量應注意其條件是物體處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)．下列關于物體重力的說法中正確的是 ()A．地球上的物體在運動時才受到重力B．同一物體在某處向上拋出后所受重力較小，向下拋出后所受重力較大C．某物體在同一位置時，所受重力與靜止還是運動無關，重力大小是相同的D．物體所受重力大小只與其質量有關C解析：物體在地球上受的重力是由于地球的吸引而產生的，與物體是運動，還是靜止無關，故A錯，B錯；物體在地球上某點處所受重力G＝mg，在同一點g相同，故G由m決定，但不同位置，不同高度g值不同，G由m和g共同決定．所以C對D錯.如圖所示，一個空心均勻球殼里面注滿水，球的正下方有一個小孔，當水由小孔慢慢流出的過程中，空心球殼和水的共同重心將會 ()A．一直下降B．一直上升C．先升高后降低D．先降低后升高D解析：重心的位置跟物體的形狀和質量分布有關，當注滿水時，球殼和水的重心均在球心，故它們共同的重心在球心．隨著水的流出，球殼的重心雖然仍在球心，但水的重心逐漸下降，開始一段時間內，球殼內剩余的水較多，隨著水的重心的下降，球殼和水共同的重心也下降；后一段時間內，球殼內剩余的水較少，隨著水的重心的下降，球殼和水共同的重心都升高；最后，水流完時，重心又回到球心．故球殼和水的共同重心將先降低后升高，D選項正確．答案：D點評：不要認為兩者共同的重心在兩者各自重心連線的中點上，因為兩者的質量是不一樣的，即整體的質量