2019-2020年高中物理必修一3.1《重力 基本相互作用》學(xué)案.doc
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3.1 重力 基本相互作用 [目標(biāo)定位] 1.知道力的概念及矢量性，會作力的圖示.2.了解重力產(chǎn)生的原因，會確定重力的大小和方向，理解重心的概念.3.了解自然界中四種基本相互作用． 一、力和力的圖示 1．力的作用效果：(1)使物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變．(2)使物體發(fā)生形變． 2．力：物體與物體之間的相互作用．力的單位是牛頓，簡稱牛，符號N. 3．力的矢量性：力是既有大小又有方向的矢量． 4．力的圖示：可以用一條帶箭頭的線段表示力．線段按一定比例(標(biāo)度)畫出，它的長短表示力的大小，它的指向表示力的方向，箭尾(或箭頭)表示力的作用點(diǎn)，線段所在的直線叫做力的作用線． 5．力的示意圖：只需要表示出力的方向和作用點(diǎn)的線段． 想一想： 在同一個圖中要表示多個力，不同的力能不能用不同的標(biāo)度？ 答案 不能；力的圖示中線段的長短可以表示力的大小，在同一個圖示中只能采用相同的標(biāo)度才能直觀的區(qū)別各個力的大?。? 二、重力 1．重力：由于地球的吸引而使物體受到的力．物體受到的重力與質(zhì)量的關(guān)系是G＝mg，其中g(shù)就是自由落體加速度．重力的方向總是豎直向下的． 2．重心：一個物體的各個部分都要受到重力的作用，從效果上看，可以認(rèn)為各部分受到的重力作用集中于一點(diǎn)，這一點(diǎn)叫做物體的重心．質(zhì)量分布均勻的物體的重心只跟物體的形狀有關(guān)，質(zhì)量分布不均勻的物體，重心除跟物體的形狀有關(guān)外，還跟物體的質(zhì)量分布情況有關(guān)． 想一想： 物體的重心一定在物體上嗎？ 答案 不一定，物體的重心與物體的質(zhì)量分布和形狀有關(guān)，重心可能在物體上，也可能不在物體上；比如實(shí)心鉛球重心在球心，籃球重心也在球心，可是一個在物體上一個不在物體上． 三、四種基本相互作用 2019-2020年高中物理必修一3.1《重力 基本相互作用》學(xué)案 一、對力的概念的理解 1．力的三性 (1)物質(zhì)性：力是物體對物體的作用，沒有脫離物體而獨(dú)立存在的力．一個力同時具有受力物體和施力物體． (2)相互性：物體之間力的作用是相互的．力總是成對出現(xiàn)的，施力物體同時又是受力物體，受力物體同時又是施力物體． (3)矢量性：力不僅有大小，而且有方向，是矢量．力的大小常用彈簧測力計(jì)測出． 2．力的作用效果 (1)改變物體的運(yùn)動狀態(tài)，即使物體速度發(fā)生變化． (2)使物體發(fā)生形變，即改變物體的形狀或體積． 3．影響作用效果的三要素：力的大小、方向和作用點(diǎn)． 注意：(1)物體之間發(fā)生相互作用時并不一定相互接觸． (2)力直接產(chǎn)生于施力物體和受力物體之間，不需要靠第三個物體傳遞． 例1 下列說法正確的是( ) A．每個力都必有施力物體和受力物體 B．網(wǎng)球運(yùn)動員用球拍擊球，對網(wǎng)球施力的物體是運(yùn)動員 C．兩個力的大小都是5 N，則這兩個力一定相同 D．施力物體同時也是受力物體，受力物體同時也是施力物體 解析 力是物體對物體的相互作用，具有物質(zhì)性，一個力既有施力物體也有受力物體，A正確；網(wǎng)球運(yùn)動員用球拍擊球，施力物體是球拍，受力物體是網(wǎng)球，B錯誤；力是矢量，比較兩個力是否相同，除了要比較其大小之外，還要比較其方向，C錯誤；力具有相互性，一個物體在受力的同時也對另一個物體施加了力的作用，所以同時也是施力物體，D正確． 答案 AD 二、力的表示方法 1．力的圖示：用一條帶箭頭的線段(有向線段)來表示力的三要素． ①線段的長短(嚴(yán)格按標(biāo)度畫)表示力的大??； ②箭頭指向表示力的方向； ③箭尾(或箭頭)常畫在力的作用點(diǎn)上(在有些問題中為了方便，常把一個物體用一個點(diǎn)表示)． 注意：(1)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2～5個整數(shù)段標(biāo)度的長度． (2)畫同一物體受到的不同力時要用同一標(biāo)度． 2．力的示意圖：用一條帶箭頭的線段來表示力方向和作用點(diǎn)． ①從作用點(diǎn)開始沿力的方向畫一適當(dāng)長度的線段； ②在線段的末端標(biāo)出箭頭，表示力的方向． 注意：對于幾何形狀規(guī)則的物體，在畫力的圖示和示意圖的時候，有向線段的起點(diǎn)可畫在幾何中心．為簡化，也可以把物體用質(zhì)點(diǎn)代替． 例2 一個鐵球在空中飛行，所受重力為120 N，方向豎直向下，試畫出重力的圖示和示意圖，并說明施力物體和受力物體． 解析 (1)選定標(biāo)度：選1 cm長的線段表示30 N的力． (2)用一矩形表示物體，從作用點(diǎn)沿力的方向畫一線段，線段的長度按選定的標(biāo)度和力的大小畫，線段上加上刻度，如下圖甲所示，從O點(diǎn)豎直向下畫一條4倍于標(biāo)度(4 cm)的線段； (3)在線段上加上箭頭表示力的方向． 也可以按照如圖乙所示那樣，不畫物體，而用O點(diǎn)表示物體，畫出力F的圖示． 力的示意圖：如圖丙所示，用一矩形表示物體，從物體上沿力的方向畫一線段，并加上箭頭，表示方向．然后標(biāo)明F＝120 N即可． 重力的施力物體是地球，受力物體是鐵球 答案 見解析 三、對重力及重心的理解 1．對重力的理解 (1)重力的產(chǎn)生：重力的施力物體是地球，是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而使物體受到的力，但不能說成“重力就是地球?qū)ξ矬w的吸引力”． (2)重力的大小：G＝mg，g為重力加速度，g＝9.8 m/s2. ①同一地點(diǎn)，重力的大小與質(zhì)量成正比，不同地點(diǎn)因g值不同而不同． ②在不同地點(diǎn)，同一物體的重力隨緯度的增加而增大；隨海拔的增加而減?。? ③物體重力的大小與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，與物體是否受其他力無關(guān)． (3)重力的方向． 重力的方向總是豎直向下，豎直向下是指與水平面垂直向下．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．對重心的理解 (1)重心是重力的等效作用點(diǎn)，并非物體的全部重力都作用于重心． (2)重心的位置與質(zhì)量分布和物體形狀有關(guān)，質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體的重心在其幾何中心． ①重心的位置可以在物體上，也可以在物體外．一個實(shí)心鉛球重心在物體上，一個籃球重心就不在物體上．②對形狀不規(guī)則的薄物體，可以采用懸掛法來確定重心的位置． (3)重心在物體上的相對位置與物體的位置、放置的狀態(tài)以及運(yùn)動狀態(tài)都無關(guān)，但一個物體的質(zhì)量分布或者形狀發(fā)生改變，其重心在物體上的位置可能發(fā)生變化．比如空載卡車和裝滿貨物的卡車重心的位置不同． 例3 (xx～xx浙江高一期中)一個物體所受重力在下列哪些情況下要發(fā)生變化( ) A．把物體從赤道拿到南極 B．把物體放到加速上升的電梯里 C．把物體放到水里 D．用一個氣球使物體懸浮在屋子內(nèi) 解析 重力加速度隨著緯度的升高而增大，所以把物體從赤道拿到南極，其重力變大，故A正確；重力加速度與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，在電梯或是水中或是用氣球懸浮，重力加速度都沒變，重力G＝mg，即重力沒有變化；故選A. 答案 A 例4 (xx～xx江西高一期中)下列關(guān)于重心的說法中正確的是( ) A．任何有規(guī)則形狀的物體，它的重心一定與它的幾何中心重合 B．用一條繩子把一個物體懸掛起來，物體處于完全靜止?fàn)顟B(tài)，該物體的重心不一定在繩子的延長線上 C．任何物體的重心都在物體內(nèi)，不可能在物體外 D．重心與物體的形狀和物體的質(zhì)量分布有關(guān) 解析 重心的位置與物體的形狀和質(zhì)量分布有關(guān)，只有形狀規(guī)則，質(zhì)量分布均勻的物體的重心才在物體的幾何中心，A錯誤，D正確；用一條繩子把一個物體懸掛起來，物體處于完全靜止?fàn)顟B(tài)時，物體的重力與繩子的拉力平衡，由二力平衡的知識可知，物體的重心一定在繩子的延長線上，B錯誤；重心是物體各部分所受重力的等效作用點(diǎn)，可以在物體上也可以在物體之外，C錯誤． 答案 D 對力的概念的理解 1．關(guān)于力的概念，下列說法正確的是( ) A．沒有相互接觸的物體間也可能有力的作用 B．力是物體位移增加的原因 C．施力物體施力在前，受力物體受力在后 D．有的物體只是施力物體，而不是受力物體 解析 沒有相互接觸的物體間也可能有力的作用，比如磁場力、重力，故A正確；力不是物體位移增加的原因，比如物體做勻速運(yùn)動，不受力，位移也增加，故B錯誤；力的作用是相互的，施力物體和受力物體受到的力是同時產(chǎn)生的，沒有前后之分，施力物體同時也是受力物體，C、D錯誤． 答案 A 力的表示方法 2．如圖311所示，壓縮彈簧對拇指的彈力15 N，作出拇指受力的圖示． 圖311 解析 當(dāng)拇指按壓彈簧時，拇指會受到彈簧的彈力，由題意知其大小為 F＝15 N，方向水平向右；那么力的作用點(diǎn)可畫在拇指和彈簧的接觸處，過力的作用點(diǎn)向右畫一條線段，截取和標(biāo)度相等的三段；在線段的末端標(biāo)出箭頭和力的大?。缦聢D： 答案 見解析 3．如圖312所示，小球懸掛在細(xì)線下來回?cái)[動．請作出小球在圖示位置時，所受沿繩子方向的拉力F和重力G的示意圖． 圖312 解析 繩子的拉力作用在小球上，方向沿繩子向上．過球心作豎直向下的重力和沿繩子斜向上的拉力．如圖所示： 答案 見解析 對重力及重心的理解 4．如圖313所示，一個被吊著的均勻球殼，其內(nèi)部注滿了水，在球的底部有一帶閥門的細(xì)出水口．在打開閥門讓水慢慢流出的過程中，球殼與其中的水的共同重心將會( ) 圖313 A．一直下降 B．一直不變 C．先下降后上升 D．先上升后下降 解析 在注滿水時，球殼和水的共同重心在球心，隨著水的流出，球殼的重心不變，但水的重心下降，二者共同的重心在下降，當(dāng)水流完時，重心又回到球心，故C正確． 答案 C 5．(xx～xx江蘇高一期中)下列關(guān)于重力的說法中正確的是( ) A．自由下落的石塊速度越來越大，說明石塊所受的重力越來越大 B．拋出的石塊軌跡是曲線，說明石塊所受的重力的方向在改變 C．物體受到的重力的大小和方向與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān) D．物體所受重力的方向一定豎直向下 解析 物體受到的重力的大小與運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，所以石塊受到的重力大小不變，A、B錯；重力的方向始終是豎直向下的，與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，C、D正確，故選C、D. 答案 CD (時間：60分鐘) 題型一 對力的概念的理解 1．下列說法正確的是( ) A．拳擊手一拳擊出，沒有擊中對方，這時只有施力物體，沒有受力物體 B．力離不開受力物體，但可以沒有施力物體．例如：向上拋出的小球在上升過程中受到向上的力，但找不到施力物體 C．一個力必定聯(lián)系著兩個物體，其中任意一個物體既是受力物體，又是施力物體 D．只要兩個力的大小相等，它們產(chǎn)生的效果一定相同 解析 拳擊手一拳擊出，沒有擊中對方，表明拳擊手對對方?jīng)]有施力，沒有力當(dāng)然談不上施力物體和受力物體，A錯；力是相互的，受力物體受到的力必然是施力物體施加的，必須有施力物體，B錯；根據(jù)力的相互性知C正確．力的作用效果不僅與力的大小有關(guān)，還與力的方向和作用點(diǎn)的位置有關(guān)，D錯誤． 答案 C 2．在世界壯漢大賽上有拉汽車前進(jìn)的一項(xiàng)比賽，如圖314是某壯漢正通過繩索拉汽車運(yùn)動．則汽車所受拉力的施力物體和受力物體分別是( ) 圖314 A．壯漢、汽車 B．壯漢、繩索 C．繩索、汽車 D．汽車、繩索 解析 要研究的是汽車，直接對汽車產(chǎn)生拉力的是繩索而不是壯漢，汽車所受拉力是繩索和汽車之間的相互作用，故其施力物體是繩索，受力物體是汽車． 答案 C 3．北京時間xx年11月30日晚，WBC迷你輕量級拳王熊朝忠的第二場衛(wèi)冕戰(zhàn)在他的家鄉(xiāng)云南文山州馬關(guān)縣開打．比賽進(jìn)行到第5回合，優(yōu)勢巨大的熊朝忠KO泰國拳手盧克拉克，成功衛(wèi)冕WBC迷你輕量級拳王金腰帶．當(dāng)熊朝忠用拳擊中對手時，下列說法正確的是( ) 圖315 A．熊朝忠沒有受到力的作用 B．熊朝忠也受到了力的作用 C．雙方既是受力者，也是施力者 D．對手只能是受力者 解析 力是相互的，相互作用的兩個物體，判斷誰為施力物體，誰為受力物體時，是由研究對象決定的，即研究對象為受力物體，另一個就是施力物體，在沒有確定研究對象的情況下，雙方既是施力物體，同時也是受力物體． 答案 BC 4．關(guān)于四種基本相互作用的說法正確的是( ) A．萬有引力只發(fā)生在天體與天體之間，質(zhì)量小的物體(如人與人)之間無萬有引力 B．強(qiáng)相互作用只發(fā)生在宇宙天體等宏觀物體之間 C．弱相互作用就是非常小的物體間的相互作用 D．電磁相互作用是不需要相互接觸就能起作用的 解析 不論大小，任何物體間均有萬有引力，A錯；強(qiáng)相互作用發(fā)生在原子核內(nèi)部核子之間，而弱相互作用發(fā)生在放射現(xiàn)象中，不是小物體之間，故B、C錯；電磁相互作用即電荷之間的相互作用、磁體之間的相互作用，是不需要相互接觸就能起作用的，故D對． 答案 D 題型二 對重力及重心的理解 5．(xx～xx黑龍江高一期中)下列說法正確的是( ) A．重力是物體的固有屬性，不隨位置而改變 B．形狀規(guī)則的物體的重心，不一定在它的幾何中心上 C．物體放在斜面上，物體所受重力的方向垂直指向斜面 D．物體對水平支持面壓力的大小總是等于物體的重力 解析 重力是地球?qū)ξ矬w吸引產(chǎn)生的，不是物體的固有屬性，A錯誤；只有質(zhì)量分布均勻，形狀規(guī)則的物體的重心才在它的幾何中心上，如果質(zhì)量分布不均勻，則不一定在幾何中心，B正確；重力的方向總是豎直向下，C錯誤；當(dāng)在物體上施加一個豎直向下的力，則此時對水平面的壓力等于重力與施加力之和，D錯誤；故選B. 答案 B 6．跳高運(yùn)動員在如圖所示的四種過桿姿勢中，重心最能接近甚至低于橫桿的是( ) 解析 四種過桿姿勢中，前三種過桿時重心均在橫桿之上，而背越式過桿時，頭、軀干、腿依次過桿，身體的大部分與桿接近，甚至低于桿． 答案 D 7．關(guān)于重力的大小和方向，下列說法中正確的是( ) A．在地球上方的物體都要受到重力作用，所受的重力與它的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，也不管是否存在其他力的作用 B．在地球各處的重力方向都是相同的 C．向上運(yùn)動的物體所受重力可能小于向下運(yùn)動的同一物體所受重力 D．對某一物體而言，其重力的大小總是一個恒量，不因物體從赤道移到南極而變化 解析 在地球上方的物體都要受到重力作用，所受的重力與它的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，與是否受其他力也無關(guān)，故A正確，C錯誤．物體的重力大小在同一地點(diǎn)是恒定的，不同地點(diǎn)可能是變化的，比如在地球上不同的高度或不同的緯度同一物體的重力不同．故B、D錯誤．故選A. 答案 A 8．(xx～xx河北高一期中)下列說法中正確的是( ) A．重力就是地球?qū)ξ矬w的吸引力，重力的方向總是豎直向下的 B．物體落向地面時，它受到的重力大小小于它靜止時受到的重力大小 C．力的三要素不同，力的作用效果可能不同 D．如果物體有幾何中心，則該幾何中心就是重心位置 解析 重力是由于地球的吸引而使物體受到的力，重力并不等于地球的吸引力，A錯；物體所受的重力只與物體的質(zhì)量和和重力加速度有關(guān)，與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，B錯；力的作用效果由力的三要素共同決定，故C正確；物體的重心位置與物體形狀和質(zhì)量分布情況有關(guān)，不一定在物體的幾何中心，故D錯． 答案 C 9．一人站在體重計(jì)上稱體重，保持立正姿勢時稱得體重為G，當(dāng)其緩慢地將一條腿平直伸出臺面，體重計(jì)指針穩(wěn)定后讀數(shù)為G′，則( ) 圖316 A．G>G′ B．G下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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