2014-2015学年高一物理人教版必修一教案：3.1 重力 基本相互作用 Word版含解析

3.1 重力 基本相互作用

[目标定位] 1.知道力的概念及矢量性，会作力的图示.2.了解重力产生的原因，会确定重力的大小和方向，理解重心的概念.3.了解自然界中四种基本相互作用．

一、力和力的图示

1．力的作用效果：(1)使物体的运动状态发生改变．(2)使物体发生形变． 2．力：物体与物体之间的相互作用．力的单位是牛顿，简称牛，符号N. 3．力的矢量性：力是既有大小又有方向的矢量．

4．力的图示：可以用一条带箭头的线段表示力．线段按一定比例(标度)画出，它的长短表示力的大小，它的指向表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点，线段所在的直线叫做力的作用线．

5．力的示意图：只需要表示出力的方向和作用点的线段． 想一想：

在同一个图中要表示多个力，不同的力能不能用不同的标度？ 答案 不能；力的图示中线段的长短可以表示力的大小，在同一个图示中只能采用相同的标度才能直观的区别各个力的大小．

二、重力

1．重力：由于地球的吸引而使物体受到的力．物体受到的重力与质量的关系是G＝mg，其中g就是自由落体加速度．重力的方向总是竖直向下的．

2．重心：一个物体的各个部分都要受到重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心．质量分布均匀的物体的重心只跟物体的形状有关，质量分布不均匀的物体，重心除跟物体的形状有关外，还跟物体的质量分布情况有关．

想一想：

物体的重心一定在物体上吗？ 答案 不一定，物体的重心与物体的质量分布和形状有关，重心可能在物体上，也可能不在物体上；比如实心铅球重心在球心，篮球重心也在球心，可是一个在物体上一个不在物体上．

三、四种基本相互作用

四种基本相互作用力分别为：万有引力、电磁相互作用、强相互作用、弱

相互作用.

一、对力的概念的理解 1．力的三性

(1)物质性：力是物体对物体的作用，没有脱离物体而独立存在的力．一个力同时具有受力物体和施力物体．

(2)相互性：物体之间力的作用是相互的．力总是成对出现的，施力物体同时又是受力物体，受力物体同时又是施力物体．

(3)矢量性：力不仅有大小，而且有方向，是矢量．力的大小常用弹簧测力计测出．

2．力的作用效果

(1)改变物体的运动状态，即使物体速度发生变化． (2)使物体发生形变，即改变物体的形状或体积．

3．影响作用效果的三要素：力的大小、方向和作用点． 注意：(1)物体之间发生相互作用时并不一定相互接触．

(2)力直接产生于施力物体和受力物体之间，不需要靠第三个物体传递． 例1 下列说法正确的是( )

A．每个力都必有施力物体和受力物体

B．网球运动员用球拍击球，对网球施力的物体是运动员 C．两个力的大小都是5 N，则这两个力一定相同

D．施力物体同时也是受力物体，受力物体同时也是施力物体 解析 力是物体对物体的相互作用，具有物质性，一个力既有施力物体也有受力物体，A正确；网球运动员用球拍击球，施力物体是球拍，受力物体是网球，B错误；力是矢量，比较两个力是否相同，除了要比较其大小之外，还要比较其方向，C错误；力具有相互性，一个物体在受力的同时也对另一个物体施加了力的作用，所以同时也是施力物体，D正确．

答案 AD

二、力的表示方法

1．力的图示：用一条带箭头的线段(有向线段)来表示力的三要素． ①线段的长短(严格按标度画)表示力的大小； ②箭头指向表示力的方向；

③箭尾(或箭头)常画在力的作用点上(在有些问题中为了方便，常把一个物体用一个点表示)．

注意：(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个整数段标度的长度．

(2)画同一物体受到的不同力时要用同一标度．

2．力的示意图：用一条带箭头的线段来表示力方向和作用点． ①从作用点开始沿力的方向画一适当长度的线段； ②在线段的末端标出箭头，表示力的方向．

注意：对于几何形状规则的物体，在画力的图示和示意图的时候，有向线段的起点可画在几何中心．为简化，也可以把物体用质点代替．

例2 一个铁球在空中飞行，所受重力为120 N，方向竖直向下，试画出重力的图示和示意图，并说明施力物体和受力物体．

解析 (1)选定标度：选1 cm长的线段表示30 N的力．

(2)用一矩形表示物体，从作用点沿力的方向画一线段，线段的长度按选定的标度和力的大小画，线段上加上刻度，如下图甲所示，从O点竖直向下画一条4倍于标度(4 cm)的线段；

(3)在线段上加上箭头表示力的方向．

也可以按照如图乙所示那样，不画物体，而用O点表示物体，画出力F的图示．

力的示意图：如图丙所示，用一矩形表示物体，从物体上沿力的方向画一线段，并加上箭头，表示方向．然后标明F＝120 N即可．

重力的施力物体是地球，受力物体是铁球 答案 见解析

三、对重力及重心的理解 1．对重力的理解

(1)重力的产生：重力的施力物体是地球，是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力，但不能说成“重力就是地球对物体的吸引力”．

(2)重力的大小：G＝mg，g为重力加速度，g＝9.8 m/s2.

①同一地点，重力的大小与质量成正比，不同地点因g值不同而不同． ②在不同地点，同一物体的重力随纬度的增加而增大；随海拔的增加而减小． ③物体重力的大小与物体的运动状态无关，与物体是否受其他力无关． (3)重力的方向．

重力的方向总是竖直向下，竖直向下是指与水平面垂直向下．但是并不等同于垂直于支持面向下，也不等同于指向地心．

2．对重心的理解

(1)重心是重力的等效作用点，并非物体的全部重力都作用于重心．

(2)重心的位置与质量分布和物体形状有关，质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心．

①重心的位置可以在物体上，也可以在物体外．一个实心铅球重心在物体上，一个篮球重心就不在物体上．②对形状不规则的薄物体，可以采用悬挂法来确定重心的位置．

(3)重心在物体上的相对位置与物体的位置、放置的状态以及运动状态都无关，但一个物体的质量分布或者形状发生改变，其重心在物体上的位置可能发生变化．比如空载卡车和装满货物的卡车重心的位置不同．

例3 (2013～2014浙江高一期中)一个物体所受重力在下列哪些情况下要发生变化( )

A．把物体从赤道拿到南极

B．把物体放到加速上升的电梯里 C．把物体放到水里

D．用一个气球使物体悬浮在屋子内

解析 重力加速度随着纬度的升高而增大，所以把物体从赤道拿到南极，其重力变大，故A正确；重力加速度与物体的运动状态无关，在电梯或是水中或是用气球悬浮，重力加速度都没变，重力G＝mg，即重力没有变化；故选A.

答案 A

例4 (2013～2014江西高一期中)下列关于重心的说法中正确的是( ) A．任何有规则形状的物体，它的重心一定与它的几何中心重合

B．用一条绳子把一个物体悬挂起来，物体处于完全静止状态，该物体的重心不一定在绳子的延长线上

C．任何物体的重心都在物体内，不可能在物体外 D．重心与物体的形状和物体的质量分布有关

解析 重心的位置与物体的形状和质量分布有关，只有形状规则，质量分布均匀的物体的重心才在物体的几何中心，A错误，D正确；用一条绳子把一个物体悬挂起来，物体处于完全静止状态时，物体的重力与绳子的拉力平衡，由二力平衡的知识可知，物体的重心一定在绳子的延长线上，B错误；重心是物体各部分所受重力的等效作用点，可以在物体上也可以在物体之外，C错误．

答案 D

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