新教材物理粤教版必修一 第一节 重 力.docx
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新教材物理粤教版必修一第一节重力
第三章 相互作用
第一节 重 力
学习目标要求
核心素养和关键能力
1.理解重力及重心概念。
2.会用二力平衡知识确定重心。
3.应用重力解释简单物理现象,了解其在生产科技中的应用。
1.科学态度和责任
让学生了解重力在生活中的应用,也体现了物理源于生活,也服务于生活这一理念。
2.关键能力
物理想象能力和建模能力。
一、力的概念
1.力的定义:
力是物体与物体间的相互作用。
2.力的作用效果:
可以改变物体的运动状态,也可以使物体发生形变。
3.力的三要素:
大小、方向、作用点。
[判一判]
有的力可能只有施力物体而没有受力物体。
(×)
二、认识重力
1.重力的定义:
地球对周围的一切物体都有吸引作用,这种由于地球的吸引而使物体受到的力叫作重力。
2.重力的方向:
重力的方向是竖直向下的。
3.重力的大小:
重力的大小与物体的质量成正比,可以用公式G=mg计算。
4.重力的测量:
测量时竖直悬挂被测物体,当处于静止状态时,测力计的示数就等于物体重力的大小。
[想一想]
下列表示方法中,哪种表示方法为力的示意图,哪种表示方法为力的图示
提示 示意图 图示
三、重心
1.重力的作用点:
一个物体的各个部分都受到地球的吸引,从效果上可以认为各部分受到的重力集中于一点,这一作用点就叫作物体的重心。
2.形状规则质量分布均匀的物体,它的重心就在其几何轴对称中心上;质量分布不均匀的物体,重心的位置除了与物体的形状有关外,还与物体内质量的分布有关。
[判一判]
(1)地球上所有物体的重力的施力物体都是地球。
(√)
(2)物体所受重力的重心一定在物体上。
(×)
探究
力的性质和作用效果
■情境导入
如图所示是足球撞击球网的瞬间。
讨论回答下列问题:
足球撞击球网时对球网产生了巨大的冲击力,球网对足球有没有作用力?
若有,该力对足球产生了什么样的作用效果?
答案 有 改变足球的运动状态。
■归纳拓展
1.力的三个性质
性质
理解
物质性
力是物体对物体的作用,脱离物体而独立存在的力是不存在的,一个力一定同时具有受力物体和施力物体
相互性
物体之间力的作用是相互的,只要一个物体对另一个物体施加了力的作用,另一个物体也一定会对这个物体施加力的作用
矢量性
力是矢量,不仅有大小,而且有方向
2.力的作用效果
(1)力的作用效果
(2)影响作用效果的要素:
力的大小、方向和作用点。
如下图所示。
[例1]下列说法中正确的是( )
A.射出枪口的子弹,能打到很远的地方,是因为子弹离开枪口后受到一个推力作用
B.不接触的物体之间不可能有力的作用
C.只有有生命或有动力的物体才会施力,无生命或无动力的物体只会受到力,不会施力
D.任何一个物体,一定既是受力物体,又是施力物体
解析 子弹在枪管内受到火药爆炸所产生的强大推力,使子弹离开枪口时具有很大的速度,但子弹离开枪口以后,只受重力和空气阻力作用,并没有一个所谓的推力,因为不可能找到这个“推力”的施力物体,故不存在,所以选项A错误;不接触的物体之间也可能有力的作用,如两个磁铁,故选项B错误;不论物体是否有生命或是否有动力,它们受到别的物体作用时,都会对别的物体施加力,如马拉车时,车也拉马;书向下压桌子,桌子也向上推书,故选项C错误;由于自然界中的物体都是相互联系的,找不到一个孤立的、不受其他物体作用的物体,所以每一个物体既是受力物体,又是施力物体,故选项D正确。
答案 D
[针对训练1]下列说法正确的是( )
A.“风吹草动”,草受到了力,但没有施力物体,说明没有施力物体的力也是存在的
B.运动员将足球踢出,球在空中飞行是因为球受到一个向前的推力
C.甲用力把乙推倒,只是甲对乙有力,而乙对甲没有力
D.两个物体发生相互作用不一定相互接触
解析 力是物体对物体的作用,任何力的产生都有施力物体和受力物体,风吹草的施力物体是空气,A错误;足球在空中飞行时不会受到向前的推力,因为这个力找不到施力物体,B错误;力的作用是相互的,甲对乙施力的同时,乙对甲也一定有力的作用,C错误;相互作用的两个物体,可以不接触,D正确。
答案 D
探究
力的表示方法
■情境导入
如图甲、乙描述的是“三毛”拉车的情景。
讨论以下问题:
(1)哪幅图画出的是拉力的图示?
为什么?
(2)哪幅图是拉力的示意图?
为什么?
答案 甲图是拉力的图示,因为有标度,乙图是拉力的示意图,它没有标度。
■归纳拓展
1.力的图示:
用一条带箭头的线段来表示力的三要素。
力的示意图:
用一条带箭头的线段来表示力的方向和作用点。
2.力的图示与力的示意图的区别
(1)力的图示能表示力的三要素,精确表示力时经常用到。
(2)力的示意图只能表示力的作用点和方向,在对物体的受力情况进行分析时经常用到。
3.力的图示与力的示意图的画法
作图步骤
力的图示
力的示意图
选标度
选定标度画同一物体受力图示时要选同一标度
(用某一长度的线段表示一定大小的力)
画线段
从作用点开始沿力的方向画一线段,根据选定的标度和力的大小按比例确定线段长度
从作用点开始沿力的方向画一适当长度线段
标方向
在线段的末端标出箭头,表示方向
在线段的末端标出箭头,表示方向
[例2]如图所示,静止的木块对桌面的压力为6N,试画出压力的图示,说明施力物体和受力物体;并画出木块所受重力和支持力的示意图。
解析
(1)画力的图示时,要按照以下步骤进行:
①选定标度→选适当长度的线段表示2N的力。
②确定线段→从作用点起沿力的方向画一线段,线段长短按标度和力的大小画,线段标上刻度。
如图甲所示,从O点竖直向下画一条三倍于标度的线段。
③标注方向→在线段上加箭头表示力的方向。
为了简便,也可以依照图乙来画。
压力的施力物体是木块,受力物体是桌面。
(2)画力的示意图时,只需画出力的作用点和方向,对线段的长短没有严格要求。
图丙为木块所受重力和支持力的示意图,也可以依照图丁那样用一个点表示木块,画出重力和支持力的示意图。
答案 见解析
[针对训练2]某人通过细绳用大小为50N的力F斜向上与水平方向成30°角拉物块A,试画出拉力F的图示,并指出受力物体与施力物体。
解析 画力的图示时,先选好标度:
以5mm长的线段表示10N的力,则表示拉力F线段长25mm,用A点代表物块A,即力的作用点,最后标上箭头指明拉力的方向,即得力F的图示。
为了准确无误地表示拉力的方向,图中的虚线是必要的辅助线。
答案 如图所示。
细绳拉物块A,受力物体是物块A,施力物体是细绳。
探究
对重力和重心的理解
1.对重力的理解
(1)产生:
重力是由于地球的吸引而产生的,但由于其自转的影响,重力一般不等于地球对物体的吸引力。
(2)大小:
同一地点,不同物体重力的大小与其质量成正比。
(3)方向:
重力的方向总是竖直向下。
关键提醒
2.对重心的理解
(1)重心的特点:
重心是重力的等效作用点,并非物体的其他部分不受重力作用。
等效思想
(2)重心的位置及决定因素
①位置:
重心的位置可以在物体上,也可以在物体外。
②决定因素
a.物体质量分布情况。
b.物体的形状。
(3)对薄板类物体,可用支撑法或悬挂法来确定重心。
悬挂法找物体重心
如图所示,C点即为物体的重心,但该方法仅适用于薄板状物体
[例3]关于物体的重力和重心,下列说法正确的是( )
A.物体所受的重力是由于受到地球的吸引而产生的,所以方向总是垂直于地面向下
B.同一物体在地球上的不同位置,当用不同的弹簧测力计测量时其所受重力大小是不同的,当用同一弹簧测力计测量时所受重力大小一定相同
C.物体的重心就是物体各部分所受重力的等效作用点
D.形状规则的物体(如正方体),其重心一定在其几何中心处
解析 重力的方向为竖直向下而不是垂直地面向下,选项A错误;同一物体在地球上不同位置所受重力不同,与测力计无关,选项B错误;重心为物体各部分所受重力的等效作用点,选项C正确;重心的位置与物体的形状与质量分布是否均匀有关,如果质量不均匀分布,仅有规则几何外形,其重心也不一定在几何中心上,选项D错误。
答案 C
[针对训练3]如图所示,轻质茶杯内装有茶水,随着茶水饮用这一过程,杯和茶水的共同重心将( )
A.一直下降 B.一直上升
C.先升后降 D.先降后升
答案 D
1.(对力的理解)下列说法中正确的是( )
A.甲打乙一拳,乙感到痛,而甲未感觉到痛,说明甲对乙施加了力,而乙未对甲施加力
B.地球对苹果有引力作用,苹果对地球没有引力作用,所以苹果才落到地面上
C.磁铁吸引铁钉时,磁铁不需要与铁钉接触,说明力可以脱离物体而存在
D.网球运动员用力击球,网球受力飞出后,网球受力的施力物体不再是人
解析 甲对乙施力的同时,乙对甲也施力,只不过甲的“拳头”比乙“被打的部位”——如肚子、胸部,更能承受打击罢了,所以乙感到痛而甲未感到痛,故A错误;地球对苹果有引力作用,使苹果落到地面,苹果对地球也有引力作用,由于地球质量较大,地球还要受到其他物体的引力,所以地球不动,故B错误;力不可以离开物体而存在,磁铁对铁钉的作用是通过磁铁产生的磁场产生的,磁场离不开磁铁,故C错误;网球飞出后受重力和阻力,施力物体是地球和空气,而不再是人,故D正确。
答案 D
2.(对重力的理解)(多选)下列关于重力的说法正确的是( )
A.重力就是地球对物体的吸引力
B.只有静止的物体才受到重力
C.同一物体在地球上不论怎么运动都受到重力的作用
D.重力是由于物体受到地球的吸引而产生的
解析 重力是由于物体受到地球的吸引而产生的,但并不等于地球对物体的吸引力,故A错误,D正确;无论是静止的,还是运动的物体都受到重力作用,重力与物体的运动状态无关,故B错误,C正确。
答案 CD
3.(对重心的理解)如图所示,“马踏飞燕”是汉代艺术家集高度智慧、丰富想象、浪漫主义精神和高超的艺术技巧的结晶,是我国古代雕塑艺术的稀世之宝,飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上,是因为( )
A.马跑得快
B.马蹄大
C.马的重心在飞燕上
D.马的重心位置和飞燕在一条竖直线上
解析 马的重心在马身上而不在飞燕上,但只有马的重心位置和飞燕在一条竖直线上,才能保持平衡,故选项A、B、C错误,D正确。
答案 D
4.(力的图示和示意图)如图甲中木箱P点,用与水平方向成30°角斜向右上方的150N的力拉木箱;在图乙中木块的Q点,用与竖直方向成60°角斜向左上方的20N的力把木块抵在墙壁上,试作出甲、乙两图中所给力的图示,并作出图丙中电灯所受重力和拉力的示意图。
答案 如图所示
课时定时训练
(限时30分钟)
◆对点题组练
题组一 力的性质和作用效果
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 力是物体对物体的作用,力不能脱离物体而单独存在,这是力的物质性。
只要有力的作用,就一定同时存在施力物体和受力物体,故力不能脱离物体而单独存在。
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。
故选项A正确。
答案 A
2.下列关于力的作用效果的叙述中,正确的是( )
A.物体运动状态发生改变,一定受外力作用
B.物体的运动状态不发生变化,一定不受外力作用
C.物体受到力的作用后,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 力的作用效果之一就是使物体运动状态发生改变,选项A正确;物体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使物体发生形变,选项B、C错误;力的大小、方向、作用点都影响力的作用效果,选项D错误。
答案 A
题组二 重力和重心
3.有一圆形的均匀薄板,若将其中央再挖掉一个小圆板成一个圆环,如图a、b所示,下面说法正确的是( )
A.重心向外侧偏移,重力减小
B.重力和重心都没有变
C.重力减小,重心位置没有变
D.重力减小,重心位置不存在
解析 挖掉一个小圆板成圆环后,重力减小;圆板和圆环均属于质量分布均匀有规则形状的物体,其重心均在几何中心,重心的位置不变,故C正确,A、B、D错误。
答案 C
4.下列关于重力和重心的说法正确的是( )
A.物体所受的重力就是地球对物体产生的吸引力
B.物体静止时,对水平支持物的压力就是物体的重力
C.用细线将物体悬挂起来,静止时物体的重心一定在悬线所在的直线上
D.重心就是物体所受重力的等效作用点,故重心一定在物体上
解析 重力是由于地球吸引产生的,不是地球对物体的吸引力,A错误;压力和重力是两种性质不同的力,B错误;由平衡条件知,细线拉力和重力平衡,重心在重力作用线上,C正确;重心跟物体的形状、质量分布有关,是重力的等效作用点,但不一定在物体上,如折弯成直角的均匀直杆,重心就不在物体上,D错误。
答案 C
5.(多选)在绳下吊一个小球保持静止状态,下列说法中正确的是( )
A.小球对绳的拉力就是小球的重力
B.小球对绳的拉力大小等于小球的重力,但拉力不是重力
C.由于小球吊在空中,所以小球的重力没有施力物体
D.小球重力的施力物体是地球
解析 由小球保持静止状态可知,小球对绳的拉力大小等于小球的重力,但拉力与小球的重力是两种不同性质的力,选项A错误,B正确;地球附近的物体都受重力的作用,施力物体是地球,选项C错误,D正确。
答案 BD
6.一饮料杯装满水,如图所示,杯的底部有一小孔,在水从小孔不断流出的过程中,杯连同杯中水的共同重心将( )
A.一直下降B.一直上升
C.先升后降D.先降后升
解析 首先,水面的下降将导致水和容器这个共同体的质量分布发生变化,即开始一段时间内,水面下降,重心下降,但又由于容器自身质量的影响,水面下降到一定程度后,重心又开始上升了,直至水流完,重心又回到空容器的重心位置,选项D正确。
答案 D
题组三 力的图示和示意图
7.足球运动员已将足球踢向空中,如图所示,下列描述足球在向斜上方飞行过程中某时刻的受力图中,正确的是(G为重力,F为脚对球的作用力、f阻为阻力)( )
解析 被踢出的足球在向斜上方飞行的过程中,只受重力和空气阻力的作用。
重力的方向竖直向下,阻力f阻与球的飞行速度方向相反,B正确。
答案 B
8.如图所示,已知各物体的质量都相等且都处于静止状态,试在图上分别画出它们所受重力的示意图。
解析 重力的方向竖直向下,重力的作用点位于物体的重心上,质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上。
重力的示意图如图所示。
答案 见解析图
9.找出下列力的施力物体和受力物体,并作出物体所受力的图示。
(1)在水平桌面上重力为50N的书的重力;
(2)空气对气球的20N的浮力;
(3)小孩以东偏北30°的方向拉小车的200N的拉力。
解析
(1)在水平桌面上重为50N的书的重力,施力物体是地球,受力物体是书。
力的图示如图甲所示。
(2)空气对气球的20N的浮力,施力物体是空气,受力物体是气球。
力的图示如图乙所示。
(3)小孩以东偏北30°的方向拉小车的200N的拉力,施力物体是小孩,受力物体是小车。
力的图示如图丙所示。
答案 见解析
◆综合提升练
10.(多选)如图所示,两辆车以相同的速度做匀速运动,根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是( )
A.物体各部分都受重力作用,但可以认为物体各部分所受重力集中于一点
B.重力的方向总是垂直向下的
C.物体重心的位置与物体形状和质量分布有关
D.物体只有重心受重力作用,其他部分不受重力作用
解析 重力作用在物体的各部分,重心是物体的等效作用点,A正确,D错误;重力的方向总是竖直向下的,B错误;物体的形状和质量分布影响物体的重心位置,C正确。
答案 AC
11.如图所示,质量分布均匀的正方形薄板ABCD,边长为a,当薄板绕过C点垂直于纸面的水平轴转动时,其重心最多可升高多少?
解析 初状态重心高度h0=
a。
翻转后,板的重心在板的几何中心,如图所示,重心高度h=
a。
重心位置升高Δh=h-h0=
a。
答案
a
12.一个质量为60kg的人,在地球上的重力为588N,在月球上的重力为98N。
该人在地球上的弹跳高度为0.5m。
假设人在地球和月球上起跳的初速度相等,那么,他在月球上的弹跳高度为多少?
解析 人在地球和月球上的质量相等,由G=mg得地球表面的自由落体加速度g=
=
m/s2=9.8m/s2
月球表面的自由落体加速度g′=
=
m/s2≈1.63m/s2
设人在地球上的弹跳高度为s,在月球上的弹跳高度为s′,人跳起时的初速度为v0
由v
-v
=2as和vt=0得
=
,
解得s′=
s=
×0.5m≈3.0m。
答案 3.0m
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