新教材2021-2022學年高中物理人教版必修第一冊學案：3相互作用- 力

第三章相互作用——力

本章素養(yǎng)概述

〔情境導入〕

“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(xiàn)：它不讓你看見，

但你能覺察到它的作用效果；它不能像數(shù)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(xiàn)象無處不在，無奇不有。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。

〔內(nèi)容提要〕

(1)本章重點介紹了三種相互作用力——重力、彈力、摩擦力，力的相互作用規(guī)律一

牛頓第三定律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(chǔ)。

(2)本章知識分為三部分：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；二是牛頓第三定律及其應用；三是共點力的

合成與分解及共點力的平衡，體現(xiàn)出利用等效方法研究物理學的思想。

(3)本章重點：①重力、彈力、摩擦力的產(chǎn)生和方向判定、大小計算；②共點力的合成

與分解；③理解牛頓第三定律；④共點力的平衡問題。

本章難點：①應用平行四邊形定則求解共點力的合成與分解；②對物體進行正確的受力

分析；③共點力平衡問題的分析處理。

〔學法指導〕

(1)對于本章內(nèi)容的學習，不但要熟練掌握基本概念和規(guī)律，同時要把握知識間內(nèi)在的

聯(lián)系，形成知識體系，這樣才能抓住重點，突破難點，做到融會貫通、舉一反三，最終達到

熟練掌握、靈活應用的目的。

(2)在學習三種常見力時，應當多與生活中的事例相結(jié)合，在感性認識的基礎(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)生或消失都會隨其他力的變化而變化;

對于彈力的學習，要通過具體實例的分析、練習，掌握各種常見的彈力如拉力、壓力、支持

力的方向。對彈簧的彈力大小，會定量分析。

（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(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力的基礎(chǔ)上，多做一些受力分析的習題，在練習中要注意養(yǎng)成良

好的受力分析習慣，提高受力分析的正確性、規(guī)范性。在練習中掌握建立物理模型的方法（把

實際問題轉(zhuǎn)化為物理問題），掌握物體的受力平衡條件以及處理力的合成與分解問題的方法

（力的圖示法、代數(shù)計算法、正交分解法等）提高分析綜合能力、運用數(shù)學知識解決物理問題

的能力。

1,重力與彈力

目標體系構(gòu)建

明確目標?梳理脈絡

【學習目標】

1.知道重力產(chǎn)生的原因、大小和方向。知道重心的概念，初步體會等效替代的思想。

2.會畫力的圖示和示意圖。

3.抽象概括彈力產(chǎn)生的條件。知道壓力、支持力和拉力都是彈力，會分析彈力的方向。

4.通過實驗探究彈簧彈力和形變量的關(guān)系，了解胡克定律。

【思維脈絡】

L力的定義;--物理觀念

—（力的分類卜~匚按作用效果

按性質(zhì)

無破家住a科學思維

___________、一大小

I重力與彈力（重力｝-“

1-------------1一方向

1

-ift心確定的方法

L、產(chǎn)用素拜1一科學思維

—0^7]——方向的判斷

L大小

—胡克定律卜一，科學探究

課前預習反饋

教材梳理?落實新知

1知識點1重力

1.定義：由于.地球的吸引而使物體受到的力。

2.方向：豎直向下。

3.大小：G=是自由落體加速度。

4.作用點-重心

(1)重心：一個物體的各部分都受到重力的作用，從效果上看，可以認為各部分受到的

重力作用一集中于一點一，這一點叫作物體的重心。

(2)決定因素：①物體的質(zhì)量分布.；②物體的.形狀一。

(3)對形狀不規(guī)則的物體，可以應用二力平衡的知識通過實驗來確定其重心位置。如薄

板狀物體的重心位置可以通過懸掛.法來確定。

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

%:?知識點2力的圖示和示意圖

1.力的圖示：用有向線段來表示力。

(1)有向線段的長短一(嚴格按標度畫)表示力的大小。

(2)_箭頭一表示力的方向。

(3)箭尾(或箭頭)表示力的作用點。

2.力的示意圖：只用帶箭頭的有向線段來表示力的方向和作用點，不需要準確標度力

的大小。

知識點3彈力

1.形變與彈性形變

(1)形變：物體在力的作用下形狀或體積一發(fā)生改變,叫作形變。

(2)彈性形變：有些物體在形變后能夠恢復原狀、，這種形變叫作彈性形變。

2.彈力

(1)概念：發(fā)生—至變—的物體，由于要恢復.原狀，，對與它接觸的物體產(chǎn)生力

的作用，這種力叫作彈力。

(2)彈性限度：當形變超過一定限度B寸，撤去作用力后，物體不能完全恢復原來的形

狀一，這個限度叫彈性限度。

注意：如果兩個物體間有彈力的作用，則它們一定直接接觸了，但兩個物體直接接觸，

它們之間卻不一定有彈力的作用。

知識點4胡克定律

1.內(nèi)容：彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力的大小尸跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比。

2.表達式：F=kx,其中2為彈簧的勁度系數(shù)，單位：牛頓每米，符號N/m,

它的大小反映了彈簧的軟硬程度。

V

V

思考辨析

『判一判』

(1)地球上所有物體的重力的施力物體都是地球。(J)

(2)重力的方向也可以表述為指向地心。(X)

(3)重心是物體重力的作用點，重心一定在物體上。(X)

(4)若兩物體間存在彈力，則它們一定接觸。(J)

(5)支持力的方向垂直于物體的接觸面。(J)

(6)彈簧的彈力總是與其形變量成正比。(X)

『選一選』

(2021?安徽合肥市高一期末)雜技演員有高超的技術(shù)，如圖所示，能輕松地頂住從高處落

下的壇子，關(guān)于他頂壇時頭頂受到的壓力產(chǎn)生的直接原因是(A)

A.壇的形變

B.頭的形變

C.物體受到的重力

D.人受到的重力

詳細分析：頭頂受到的壓力的施力物體是壇子，受力物體是頭頂，它產(chǎn)生的直接原因是

壇的形變，間接原因是物體受到的重力，A項正確。

『想一想』

如圖所示，身體素質(zhì)和技術(shù)相當?shù)奶哌\動員，為什么采用“背越式”的要比采用“跨

越式”的成績好呢？

答案：跳高運動員在越過相同高度的橫桿時，“背越式”運動員的重心比“跨越式”運

動員的重心升高的高度小，因此運動員越過相同高度的橫桿，“背越式”跳法要比“跨越

式”容易些，所以采用“背越式”的運動員要比采用“跨越式”的運動員成績好。

課內(nèi)互動探究

細研深究?破疑解難

探究

重力和重心

II情境導入?

如圖所示，樹上的蘋果會落向地面；建筑工地上工人常用重垂線來檢測墻壁是否豎直。

為什么樹上的蘋果總要落向地面？為什么使用重垂線能檢測墻壁是否豎直呢？

提示：物體落向地面是因為受到了豎直向下的重力作用；重垂線能檢測墻壁是否豎直的

原理，是因為重力的方向是豎直向下的，重錘靜止時，懸掛重錘的細線方向一定是豎直方向

的，如果墻壁與細線平行，就說明墻壁是豎直的，沒有傾斜。

II要點提煉?

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.重力的測量：在實驗室里，重力的大小可以用測力計測量；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(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，重力的大小與質(zhì)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(guān).

4.重力的方向：豎直向下，除了赤道和兩極，豎直向下并不是指向地球的球心。

注意：豎直向下也就是沿重垂線的方向，不能將豎直向下說成“垂直向下”或“指向地

心”?！柏Q直向下”是指垂直于當?shù)氐乃矫嫦蛳?，而“垂直向下”可以指垂直于任何支?/p>

面向下。只有在兩極或赤道時，重力的方向才“指向她心”(將在必修第二冊中進行詳解)。

5.對重心的理解

(1)重心的特點：重心是重力的等效作用點，并非物體的其他部分不受重力作用。

(2)重心的位置及決定因素：

①位置：重心的位置可以在物體上，也可以在物體外。

②決定因素：

a.物體質(zhì)量分布情況。

b.物體的形狀。

(3)重心與物體形狀、質(zhì)量分布情況的關(guān)系

Q9

質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的質(zhì)量分布不均勻、形狀不規(guī)則

物體，重心在其幾何中心的物體,重心與物體的形狀、

質(zhì)量芬布情況均有關(guān)

(4)對薄板類物體，可用支撐法或懸掛法來確定重心。

懸掛法找物體重心

如圖所示，C點即為物體的重心，但該方法僅適用于薄板狀物體。

特別提醒

關(guān)于重心理解的三點注意：

(1)重心不是重力的真實作用點，重力作用于整個物體，重心是重力的等效作用點。

(2)重心不是物體上最重的一點，也不一定是物體的幾何中心。

(3)重心在物體上的相對位置與物體的位置、放置狀態(tài)及運動狀態(tài)無關(guān)。重心的位置可

以不在物體上。

II典例剖析?

■典題1下列關(guān)于重心和重力的說法正確的是(B)

A.一物體放于水中稱量時彈簧測力計的示數(shù)小于物體在空氣中稱量時彈簧測力計的示

數(shù)，因此物體在水中受到的重力小于在空氣中受到的重力

B.據(jù)G=/ng可知，兩個物體相比較，質(zhì)量較大的物體受到的重力不一定大

C.物體放于水平面上時，其重力方向垂直于水平面向下，當物體靜止于斜面上時，其

重力方向垂直于斜面向下

D.物體的形狀改變后，其重心位置不會改變

思路引導：|影響重力大小布函素］f函而硒一兩高形狀的關(guān)系

詳細分析：由于物體放于水中時，受到向上的浮力從而減小了彈簧的拉伸形變，彈簧測

力計的拉力減小了，但物體受到的重力并不改變，選項A錯誤；當兩物體所處的地理位置

相同時，g值相同，質(zhì)量大的物體受到的重力必定大，但當兩物體所處的地理位置不同時（如

質(zhì)量較小的物體放在地球上，質(zhì)量較大的物體放在高空中，高空中g(shù)值較?。?，質(zhì)量較大的

物體受到的重力不一定大，選項B正確；重力的方向總是豎直向下的，選項C錯誤；物體

的重心位置由物體的形狀和質(zhì)量分布情況共同決定，當物體的形狀改變時，其重心可能發(fā)生

改變，選項D錯誤。

思維升華：1.重力的大小與物體的運動狀態(tài)及放置方式無關(guān)，只與重力加速度g有關(guān)。

2.重心在物體上的相對位置與物體的位置及運動狀態(tài)無關(guān)。

II對點訓練,

1.（2021.北京東城區(qū)高一期末）如圖所示，有一薄板狀物體，先在A點將其懸掛起來，

靜止時通過A點畫一條豎直線A3；再選另一處。點將其懸掛起來，靜止時過。點畫一條豎

直線QE,A8和。E的交點為C。下列說法正確的是（C）

A.薄板所受重力就是懸繩的拉力

B.薄板上只有C點受到重力作用

C.重力的方向與薄板的懸掛方式無關(guān)

D.薄板的重心可能在A點，也可能在。點

詳細分析:拉力和重力是不同性質(zhì)的力，只能說薄板所受重力大小等于懸繩的拉力大小,

選項A錯誤；C點是薄板的重心，是薄板重力的等效作用點，但是并非薄板上只有C點受

到重力作用，選項B錯誤；重力的方向與薄板的懸掛方式無關(guān)，總是豎直向下，選項C正

確；因重力與細線的拉力等大反向，則薄板的重力作用線一定與細線拉力的方向共線，即薄

板的重心一定在A8和QE的交點位置，即在C點，不可能在A點，也不可能在。點，選

項D錯誤。

探究

力的圖示與力的示意圖

II情境導入?

甲、乙描述的是“小明”拉車的情景。

試分析：(1)哪幅圖畫出的是拉力的圖示？哪幅圖畫出的是拉力的示意圖？為什么？

(2)若圖甲中，確定標度時，原來的長度改為表示1N的力，結(jié)果會如何？說明選取標

度時應注意什么？

提示：(1)甲圖是拉力的圖示，因為有標度；乙圖是拉力的示意圖，因為它沒有標度。

(2)標度改變后，線段太長，不易作圖。所以選取標度時應根據(jù)力的大小合理設(shè)計。

II要點提煉?

I.力的圖示與力的示意圖的區(qū)別

(1)力的圖示能表示力的三要素，精確表示力時經(jīng)常用到。

(2)力的示意圖只能表示力的作用點和方向，在對物體的受力情況進行分析時經(jīng)常用到。

2.力的圖示和力的示意圖的畫法比較

作圖步驟力的圖示力的示意圖

選定標度(用某一長度表示多少牛的

選標度無需選標度

力)

從作用點開始沿力的方向畫一線段，根

從作用點開始沿力的方向畫一適當長

畫線段據(jù)選定的標度和力的大小按比例確定

度線段即可

線段長度

標方向在線段的末端標出箭頭，表示方向在線段的末端標出箭頭，表示方向

特別提醒

(1)標度的選取應根據(jù)力的大小合理設(shè)計。一般情況下，線段應取2?5段整數(shù)段標度的

長度。

(2)要用同一標度畫同一物體受到的不同的力。

II典例剖析?

■典題2如圖所示，靜止木塊對桌面的壓力為6N,試畫出壓力的圖示，說明施

力物體和受力物體；并畫出木塊所受重力和支持力的示意圖。

思路引導:

明確選

加

畫

明確

受力明確標

示

畫圖

意圖

畫示

皿

線

力的

力的

頭

加箭

段

畫線

用點

畫作

物體度刖

頭

段

大小

方向

行：

驟進

下步

照以

要按

時，

的圖示

：畫力

解析

。

的力

N

表示2

線段

m的

5m

題選

：本

標度

(1)選

。

刻度

標上

，線段

來畫

大小

力的

度和

按標

長短

，線段

線段

畫一

方向

力的

點沿

作用

(2)從

線段。

m)的

(15m

于標度

條三倍

下畫一

豎直向

0點

，從

所示

中(a)

如下圖

向。

的方

示力

頭表

加上箭

線段上

(3)在

子。

體是桌

受力物

塊，

是木

物體

施力

力的

。壓

)來畫

照圖(b

，也可

簡便

為了

圖(c)

求。如

格要

有嚴

短沒

的長

對線

向，

和方

用點