2018-2019学年高中物理 第三章 相互作用 3.1 重力 基本相互作用课件 新人教版必修1.ppt

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1、第三章相互作用 1重力基本相互作用,1.力和力的图示: (1)力的作用效果: 使物体的_发生变化。 使物体产生_。,运动状态,形变,(2)力的概念:物体与物体之间的_作用。,矢量,弹簧测力计,大小,作用点,牛顿,方向,相互,(3)力的两种表示: 力的图示:能表示出力的_、_和_。 力的示意图:只能表示出力的_和_。,大小,方向,作用点,方向,作用点,2.重力: (1)产生:由于_而使物体受到的力。 (2)大小: 在实验室中可以用_测量重力的大小。 重力的计算公式是_,公式中G是物体的_, m是物体的质量,g是_。,地球的吸引,弹簧测力计,G=mg,重力,自由落体加速度,(3)方向:总是_。 (

2、4)重心: 定义:物体各部分受到的_作用集中于一点。 重心位置决定因素:物体的_和_。,竖直向下,重力,形状,质量分布,3.四种基本相互作用: (1)万有引力作用:_间都普遍存在的一种 相互吸引作用。 (2)电磁相互作用:_与_、_与_间 的相互作用。,任何两物体,电荷,电荷,磁体,磁体,(3)强相互作用:组成_的核子间的相互作用。 作用范围小,与万有引力作用和电磁作用相比,受距 离变化的影响更大。 (4)弱相互作用:发生在_现象中,作用范围与强相互作用相同,但强度很弱。,原子核,放射,【预习自测】 1.关于力的下列说法中不正确的是() A.力是物体对物体的作用 B.力是使物体产生形变和改变物

3、体运动状态的原因 C.只有互相接触的物体才存在相互作用力 D.若一物体是施力物体,则该物体一定同时也是受力物体,【解析】选C。力是物体之间的相互作用,故A正确;力是使物体产生形变和改变物体运动状态的原因,故B正确;物体不接触也可以产生力的作用,如磁场间的作用力,故C错误;若一物体是施力物体,则该物体一定同时也是受力物体,故D正确。,2.一个物体放在水平面上,对水平面的压力为FN=15N,关于该力的示意图,正确的是(),【解析】选D。画力的示意图时,从作用点画一有向线段,标上力即可。,3.(多选)下列关于重力的说法中,正确的是() A.物体所受的重力是由地球吸引产生的 B.物体所受的重力大小等于

4、该物体所受地球的吸引力的大小 C.物体所受的重力始终等于质量的9.8倍 D.同一地点质量相同的物体重力也相同,【解析】选A、D。物体所受地球的吸引力是物体受到重力的原因,故选项A正确、B错误;不同的地点g的值不同,物体的重力也就不同,故选项C错误、D正确。,主题一力和力的图示 【问题探究】 探究点1力及其作用效果,(1)如图甲所示,足球比赛中,一球员将足球踢出去,另一球员用头将足球顶向球门,对方守门员将球接住。如图乙所示,熊猫将竹子拉弯了。 请结合两图分析力会产生什么效果? 提示:图甲说明力可以使物体的运动状态发生变化。图乙说明力可以使物体发生形变。,(2)请分析图甲中足球的运动状态的改变有哪

5、些情况。 由图甲可以看出:,从静止到运动,运动方向发生改变,由运动到静止,运动状态,所以,运动状态的改变可分为三种情况: 速度的方向不变,速度的_改变; 速度的大小不变,速度的_改变; 速度的_和_都发生改变。,大小,方向,大小,方向,(3)学生进教室推门和关门时,手抓着门把手操作比推门的中央省力很多。试分别说明当力的三要素不同时,力的作用效果有什么不同。,提示:当力的作用点、方向均不变时,力越大,越容易开门。 当力的大小、方向不变时,作用点离门轴近时开门费力,离门轴远时,开门容易。 当力的大小、作用点相同时,沿垂直于门面的方向开门最省力,沿平行于门面的方向开门是不能把门打开的。,探究点2力的

6、图示及力的示意图 如图所示,物体A对物体B的压力为20 N。,(1)怎样画出A对B的压力的图示? 提示:选取标度。选取5mm长的线段表示5N的力,如图所示。,从力的作用点O沿竖直方向画一线段,线段的长度为标度的4倍,即取20mm长,并在线段上加上刻度。 在线段端点处加上箭头,表示力的方向,如图所示。,(2)怎样画出A对B的压力的示意图? 提示:沿力的方向画一条适当长度的带箭头的线段,主要表示出力的作用点和方向,线段的长度与力的大小不存在严格的比例关系。,【探究总结】 1.力的四个重要性质: (1)物质性:力不能脱离施力物体和受力物体而单独存在。 (2)相互性:力的作用是相互的。施力物体同时也是

7、受力物体。,(3)矢量性:力是矢量,它既有大小,又有方向。 (4)独立性:任何一个力都能独立地产生作用效果,使物体发生形变或使物体运动状态发生变化。,2.力的两种作用效果: (1)使物体产生形变(即物体的形状或体积发生变化)。 (2)使物体的运动状态发生改变(即物体的速度大小或运动方向发生改变)。 3.力的作用效果与力的三要素的关系:力的作用效果是由力的大小、方向和作用点共同决定的。,4.力的图示和力的示意图的区别与联系:,【拓展延伸】画力的图示应注意以下几点 (1)必须明确画出力的标度。 (2)必须正确显示力的三要素。 (3)切不可将力的图示与力的示意图混淆。 (4)在同一个物体的力的图示中

8、,对不同的力必须选用同一标度。,【典例示范】 如图所示,物体A、B叠放在水平面上,且物体A对物体B的压力是6N,试画出这个力的图示及力的示意图。,【解题指南】,【解析】(1)画力的图示,应严格按以下步骤进行:,选定标度,如选5mm长的线段表示大小为2N的力;力的作用点应在物体A与B的接触面上,从作用点沿力的方向画一条线段,线段长短按选定的标度和力的大小来确定,在线段上标刻度;在线段末端加箭头表示力的方向。,(2)画力的示意图如图所示 答案:见解析,【规律方法】画力的图示的方法和步骤,【探究训练】 1.关于力的作用效果的叙述中,正确的是() A.物体的运动状态发生改变,一定受外力作用 B.物体的

9、运动状态不发生变化,一定不受外力作用 C.物体受力作用后,一定同时出现形变和运动状态发生变化的现象 D.力的作用效果完全由力的大小决定,【解析】选A。物体的运动状态发生改变,一定受到了力的作用,但运动状态不变并不一定没有受到力的作用,力的作用效果是使物体运动状态发生改变或者是使物体发生形变,故A对,B、C错;力的大小、方向、作用点都影响力的作用效果,故D错。,2.(2017郑州高一检测)如图是某壮汉正通过绳索拉汽车运动。则汽车所受拉力的施力物体和受力物体分别是() A.壮汉、汽车 B.壮汉、绳索 C.绳索、汽车 D.汽车、绳索,【解析】选C。要研究的是汽车,直接对汽车产生拉力的是绳索而不是壮汉

10、,汽车所受拉力是绳索和汽车之间的相互作用,故其施力物体是绳索,受力物体是汽车。,3.如图所示,一物体A受到一个大小为10N的拉力作用,该拉力的方向与水平方向成30角斜向上。试画出这个拉力的图示及示意图。,【解题指南】解答本题时应把握以下两点: (1)力的图示要准确地表示出力的三要素(力的大小要求标度精确)。 (2)力的示意图只需画出力的作用点和方向,对大小没有精确要求,但是当物体同时受多个力作用时,应用线段长短大致表示出力的大小关系。,【解析】画力的图示时,应按以下步骤进行: (1)选取标度。本题我们可以选取0.5cm长的线段表示5N的力。(2)从力的作用点开始沿力的方向,按比例画出一线段。如

11、图甲中有向线段的长度为1cm。,(3)在线段的末端标出箭头,如图甲所示。 画力的示意图如图乙所示 答案:见解析,【补偿训练】 1.下列关于力的说法正确的是() A.力是物体对物体的作用 B.力有时可以离开物体而单独存在 C.只有直接相互接触的物体间才能产生作用力 D.有受力物体不一定就有施力物体,【解析】选A。力是物体对物体的作用,力不能脱离物体而单独存在,A正确、B错误;直接接触的物体间可能产生力的相互作用,不接触的物体间也可能产生力的相互作用,如磁铁与磁铁之间、物体与地球之间、电荷与电荷之间都存在力的相互作用,C错误;有受力物体一定有施力物体,D错误。,2.(多选)下列说法正确的是() A

12、.甲用力把乙推倒而自己不倒,说明只是甲对乙有力的作用,乙对甲没有力的作用 B.只有运动的物体才会受到力的作用 C.找不到施力物体的力是不存在的 D.力不能离开施力物体和受力物体而独立存在,【解析】选C、D。甲用力把乙推倒而自己不倒,甲对乙有力的作用,乙对甲也有力的作用,故A错误;静止的物体也会受到力的作用,故B错误;力是物体对物体的作用,找不到施力物体的力是不存在的,C、D正确。,3.绳对物体竖直向上的拉力大小为150N。 (1)用力的图示法表示拉力。 (2)用力的示意图表示拉力。,【解析】(1)用力的图示法表示拉力如图甲所示。 (2)用力的示意图表示拉力如图乙所示。 答案:见解析,主题二重力

13、 【问题探究】 1.重力大小与物体的质量有什么关系? 提示:在同一地点,某一物体的重力大小与其质量成正比,即G=mg。,2.同一物体分别在北京和上海用测力计称其重力是否相同? 提示:在不同地点,同一物体的重力一般不同,但其重力大小仍然与质量成正比,即G=mg,但g值不同。,3.如图所示,苹果落向地面,为什么树上的苹果总要落向地面? 提示:物体落回地面是因为受到了竖直向下的重力作用。,4.如图所示,建筑上应用重垂线检测墙壁是否竖直,为什么使用重垂线能检测墙壁是否竖直?,提示: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

14、线平行,就说明墙壁是竖直的,没有倾斜。,5.从3、4两个问题中,可以得出重力的方向有什么特点? 提示:总是竖直向下。,6.用一根细线将铅笔水平吊起时,细线悬挂铅笔的位置有几个?是不是只有铅笔的这个位置才受到重力的作用?,提示:细线悬挂的位置在铅笔的中心,且只有细线系在该处时铅笔才能处于水平,系在其他的任何位置时,铅笔都不能水平。当铅笔在水平位置平衡时,细线所在的位置就是铅笔重心的位置。物体各部分都受到重力的作用,重心是一个等效的概念,引入重心,就把实际作用于物体各部分的重力,用作用于重心的一个力等效替代了,从而使问题大为简化。,【探究总结】 1.重力的大小: (1)在同一地点,重力的大小与质量

15、成正比,即G=mg。 (2)在不同地点,某一物体重力的大小一般不相同。 与物体所处的纬度位置有关,在纬度越高的位置,所受重力越大;,重力的大小还与物体的海拔高度有关,在同一地点,位置越高,重力越小。 (3)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。,2.重力的方向: (1)重力的方向总是竖直向下,可利用铅垂线确定其方向。 (2)只有在两极或赤道时,重力的方向才指向地心,其他位置并不指向地心。 (3)重力的方向不受其他作用力的影响,与运动状态也没有关系。,3.重心的确定:重心的位置要根据物体质量的分布情况而定,影响重心位置的因素有两个:质量分布和几何形状。 (1)形状规则、质量分布

16、均匀的物体,重心在其几何中心处。 (2)对于质量分布不均匀、没有规则几何形状的薄板物体,可采用悬挂法来确定物体的重心。,【拓展延伸】 1.对重力的进一步理解: (1)地球上的一切物体都受到重力作用。 (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。,(3)重力是非接触力,同一物体在运动与静止时所受重力相等。 (4)重力的施力物体是地球。,2.对竖直向下和垂直向下的理解: “竖直向下”,既不能说成“垂直向下”,也不能说成“指向地心”。“竖直向下”是垂直于当地的水平面向下,而“垂直向下”可以垂直于任何支持面向下。,3.关于重心的两点注意

17、: (1)重心是重力的等效作用点。实际上物体的各部分都受重力,重力并不只作用于重心上,各部分所受重力的效果,与只 在重心处受到各部分重力的合力是等效的,因此可以认为物体各部分所受重力集中于重心。,(2)物体的重心不一定在物体上。由于重心是一个等效作用点,它就可以不在物体上,例如:质量分布均匀的球壳,其重心在球心,并不在壳体上。,【典例示范】 (多选)(2017宿州高一检测)关于重力,下列说法正确的是() A.重力就是地球对物体的吸引力,其方向必定指向地心 B.重力的大小可以用杆秤直接测出,C.质量大的物体所受重力可能比质量小的物体所受重力小 D.物体对悬绳的拉力或对支撑面的压力的大小可能不等于

18、重力,【解析】选C、D。重力产生的原因是地球对物体的吸引,但通常情况下重力只是地球对物体的吸引力的一部分,重力的方向竖直向下但并不一定指向地心,所以A错误;杆秤衡量的是物体的质量而非重力,B错误;由公式G=mg可知,重力大小由质量m和g值共同决定,由于在不同的地理位置g值不同,因此质量大的物体与质量小的物体在不同的地理位置处因g值的差异有可能质量大,的物体所受重力反而小,C正确;用一根悬绳吊起一个物体,当物体静止时对该竖直悬绳的拉力大小才等于物体的重力,当物体摆起来时对该悬绳的拉力大小不等于物体的重力;把物体静置于一水平支撑物上,物体对该水平支撑物的压力大小才等于物体的重力,物体静止于斜面上,

19、物体对该支撑斜面的压力大小就不等于物体的重力,D正确。,【探究训练】 1.(2017榆树高一检测)下列关于重力的说法中正确的是() A.物体在同一地点静止时的重力大于它运动时的重力 B.物体的重心不一定在物体上 C.物体重心的位置只与物体的质量分布有关 D.物体所受的重力只与物体的质量有关,与它所处的地理位置无关,【解析】选B。在同一地点物体的重力只与物体的质量有关,A错误;物体的重心不一定在物体上,B正确;物体重心的位置与物体的质量分布和形状有关,C错误;物体所受的重力与物体的质量有关,还与它所处的地理位置有关,D错误。,2.(2017徐州高一检测)把一个薄板状物体悬挂起来,静止时如图所示,

20、则对于此薄板状物体所受重力的理解,下列说法正确的是() A.重力就是地球对物体的引力 B.重力大小和物体运动状态有关 C.重力的方向总是指向地心 D.薄板的重心一定在直线AB上,【解析】选D。重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,不是地球对物体的引力,故A错误;重力的大小与物体的运动状态无关,故B错误;重力的方向竖直向下,故C错误;因为绳对板的拉力与板受的重力为一对平衡力,必在一条直线上,所以重心一定在细线的延长线上,即薄板的重心一定在直线AB上,故D正确。,3.据报道,我国将在2017年左右实现载人登月,届时宇航员将登临月球,访问“吴刚”。假设质量为60kg的宇航员乘宇宙飞船登上了月球,已知

21、地球表面的重力加速度g=9.8N/kg,月球表面的重力加速度g=1.6N/kg,则该宇航员: (1)在地球上的质量为多少?所受重力大小为多少? (2)在月球上的质量为多少?所受重力大小为多少?,【解析】(1)在地球上:m=60kg G=mg=588N (2)在月球上:m=m=60kg G=mg=96N 答案:(1)60kg588 N(2)60 kg96 N,【延伸探究】该宇航员在地球上最多能举起120kg的物体,请问该宇航员在月球上最多能举起质量为多少的物体? 【解析】m= =735kg 答案:735kg,【补偿训练】1.下列说法中正确的是() A.地球对物体的吸引力就是重力 B.重心不一定在

22、物体上 C.形状规则的物体其重心一定在物体的几何中心 D.物体在地球上任何地方所受重力的方向都指向地心,【解析】选B。重力是由于地球的吸引而受到的力,但不能说地球对物体的吸引力就是重力,二者不是一个概念,故A错;重心是一个等效概念,重心不一定在物体上,故B对;重心的位置与物体的形状和质量分布都有关系,只有形状规则、质量分布均匀的物体,重心才在其几何中心,故C错;重力的方向总是竖直向下的,不一定指向地心,故D错。,2.(多选)关于物体的重心,下列说法正确的是() A.物体的重心不一定在物体上 B.用细线悬挂的物体静止时,细线方向一定通过重心 C.一块砖平放、侧放或立放时,其重心在砖内的位置不变

23、D.舞蹈演员在做各种优美动作时,其重心的位置不变,【解析】选A、B、C。物体的重心不一定在物体上,可能在物体外部,故选项A正确。用细线悬挂物体静止时,根据二力平衡原理,细线的方向一定通过重心,故选项B正确。物体的位置变化,形状不变,重心在物体上的位置不变,故选项C正确。演员不断改变肢体做出各种动作,其重心的位置随之变化,故选项D不正确。,3.如图所示,一等边三角形ABC,在B、C两点各放一个质量为m的小球,在A处放一个质量为2m的小球,则这个球组的重心在何处?,【解析】因B、C处两球质量相等(均为m),可先求得它们的重心在BC的中点D,如图所示,即可认为在D点放置了一个质量为2m的小球(等效替代);再求A、D处两球的重心,在AD的中点E处。所以,三球组成的系统的重心位于从A向BC边所作垂线AD的中点E处。,答案:从A向BC边所作垂线AD的中点E处。,【课堂小结】,