2018高中物理第三章相互作用3.1重力基本相互作用2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,主题1 力和力的图示 研读教材自主认知 1.力的作用效果： (1)使物体的_发生变化。 (2)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。,相互,矢量,弹簧测力计,大小,方向,作用点,牛顿,3.力的两种表示： (1)力的图示：能表示出力的_、_和_。 (2)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,合作探究核心归纳 探究点1 力及其作用效果,情景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。 情景2：如图乙所示,熊猫将竹子拉弯了。 试结合上述情景,讨

2、论下列问题： (1)通过观察图甲和图乙,请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)请分析图甲中物体运动状态的改变有哪些情况。 提示：由图甲可以看出：,所以,运动状态的改变可分为三种情况： 速度的方向不变,速度的大小改变;速度的大小不变,速度的方向改变;速度的大小和方向都发生改变。,(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

3、。 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 力的图示及力的示意图 如图所示,物体A对物体B的压力为20N。,试结合上述情景,讨论下列问题： (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。

4、,【归纳总结】 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)。力的作用效果是由力的大小、方向和作用点共同决定的。,3.力的图示和力的示意图的区别和联系：,【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。

5、 (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)必要时先确定物体的受力情况或力的相关要素。,过关小练即时应用 1.(多选)(2015德州高一检测)下列说法正确的是( ) A.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。,2.(20

6、15临沂高一检测)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。,3.如图所示,物体A对物体B的压力是10N,试画出这个力的图示和示意图。力的图示 力的示意图,【解题指南】解答本题时应把握以

7、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】(1)画力的图示。 选定标度：本题选2mm长的线段表示2N的力。 从作用点沿力的方向画一线段,线段长短根据选定的标度和力的大小确定,线段上加刻度,如图甲所示;也可以如图乙所示,从O点(用O点代替B物体)竖直向下画一段五倍于标度的线段。,在线段上加箭头表示力的方向。,(2)画力的示意图。 从作用点或从B的中心处沿力的方向画一线段,并加上箭头,表示方向,然后标明FN=10N即可,如图丙所

8、示。 答案：见解析,【补偿训练】 1.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.“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 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】选D。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;“风吹草动”的施力物体是空气,故B错;力不可以离开物体而存在,磁铁对铁钉的作用力是通过磁铁产生

9、的磁场产生的,磁场离不开磁铁,故C错;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。,2.(多选)(2015苏州高一检测)下列关于力的图示的说法中正确的有( ) A.为了形象地表示力,可以用一段带标度的有向线段来表示某个力 B.有向线段的长度表示力的大小,有向线段的指向表示力的方向 C.力的图示和力的示意图在本质上是一样的 D.有向线段的箭头或箭尾表示力的作用点,【解析】选A、B、D。力的示意图只画出了力的作用点及方向,不能精确表示力的大小,C错误。A、B、D正确。,3.放在水平面上、重为30N的物体,受到一个水平向右的20N的拉力作用。试画出物体所受重力和拉力的图示。

10、【解析】物体所受两力的图示如图。答案：见解析,【通法悟道】作力的图示的方法 (1)选定标度,即用某一长度的线段来表示一定大小的力,选标度应根据力的大小合理设计,一般情况下线段分段应在25段。 (2)从力的作用点沿力的作用方向画一线段,根据选定的标度和力的大小按比例确定线段的长度,并在线段上加上刻度。 (3)在线段上沿力的方向加上箭头。,(4)操作的“四定二标”。 一定作用点,二定作用线,三定比例标度,四定线段长度;一标力的方向,二标力的数值。,主题2 重力 四种基本相互作用 研读教材自主认知 一、重力 1.产生：由于_而使物体受到的力。 2.大小： (1)在实验室中可以用_测量重力的大小。 (

11、2)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_。 4.重心： (1)定义：重力的_作用点。 (2)重心位置决定因素：物体的_和_。,竖直向下,等效,形状,质量分布,二、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。 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。,任何两物体,电荷,电荷,磁体,

12、磁体,原子核,放射,合作探究核心归纳情景1：如图甲、乙所示,应用弹簧测力计或台秤测量物体的重力大小。 情景2：如图丙所示,苹果落向地面。 情景3：如图丁所示,建筑上应用重垂线检测墙壁是否竖直。,结合上述情景,试讨论下列问题： (1)结合图甲、乙,思考。 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。 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。,(2)结合图丙,思考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

13、作用。 (3)结合图丁,思考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,也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,如果墙壁与细线平行,就说明墙壁是竖直的,没有倾斜。,(4)从(2)、(3)两个问题中,你能得出什么结论? 提示：重力的方向总是竖直向下的。,(5)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

14、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。,【归纳总结】 1.重力的大小： (1)在同一地点,重力的大小与质量成正比,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。 “竖直向下”,既不能说成“垂直向下”,也不能说成“指向

15、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。 (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】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

16、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。,过关小练即时应用 1.(2015信阳高一检测)下列关于重力的说法中正确的是( ) A.由G=mg可知,物体的质量与重力成正比 B.同一物体在地球上各处重力相同 C.重力就是地球对物体的吸引力,其方向必定指向地心 D.重力的大小不是总等于竖直测力计对物体的拉力,【解析】选D。质量是物体所含物质的多少,是物体本身固有的属性,与重力大小无关,选项A错误;同一物体在地球上的不同位置,重力大小略有差别,方向也不相同,选项B错误;重力是由于地球对物体的吸引而产生的

17、,其大小一般小于地球对物体的吸引力,方向是竖直向下而非指向地心,选项C错误;用测力计竖直悬挂物体,只有当物体处于静止(或匀速直线运动)状态时,测力计的读数才等于物体的重力的大小,选项D正确。,2.(2015宁波高一检测)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,【解题指南】解答本题时应明确以下三点： (1)重力的产生原因。 (2)重力的方向。 (3)重心的确定。,【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

18、,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。,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=588

19、N (2)在月球上：m=m=60kg G=mg=96N 答案：(1)60kg 588N (2)60kg 96N,【互动探究】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.(多选)(2015黄冈高一检测)一个物体所受的重力在下列哪些情形下要发生变化( ) A.把它从赤道拿到两极 B.把它送到月球上去 C.把它从地面上浸入水中 D.将物体置于运行的电梯内,【解析】选A、B。由G=mg可知,物体质量不变,当自由落体加速度g发生变化时,重力G随之改变。由于地球两极的g值大于赤道上的g值,地球

20、上的g值大于月球上的g值,所以选项A、B正确。由于重力大小与物体所处的环境和运动状态无关,所以C、D两种情况下物体的重力没有发生变化。,2.(2015宁波高一检测)关于物体的重心,下列说法正确的是( ) A.物体的重心一定在物体上 B.有规则形状的物体,重心即是其几何中心 C.一块砖平放、侧放或立放时,其重心在砖内的位置不变 D.舞蹈演员在做各种优美的动作时,其重心在体内的位置不变,【解析】选C。重心可能在物体上,也可能不在物体上,如形状规则且质量分布均匀的实心球体,其重心在球心,在物体上,但形状规则且质量分布均匀的圆环、呼啦圈等,其重心在环中心,不在物体上,A错误;只有质量分布均匀、形状规则

21、的物体,重心才在其几何中心,有规则形状的物体,其质量不一定分布均匀,重心也不一定在其几何中心,B错误;砖不管怎样放置,形状和质量分布不会变,故砖的重心位置不变,但演员做动作时,两因素均变,C正确,D错误。,3.如图所示,一个被吊着的均匀球壳,其内部注满了水,在球的底部有一带阀门的细出水口。在打开阀门让水慢慢流出的过程中,球壳与其中的水的共同重心将会( ) A.一直下降 B.一直不变 C.先下降后上升 D.先上升后下降,【解析】选C。在注满水时,球壳和水的共同重心在球心,随着水的流出,球壳的重心不变,但水的重心下降,二者共同的重心在下降,当水流完时,重心又回到球心,故选项C正确。,【通法悟道】

22、1.关于重心的两点注意： (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。,2.确定物体重心的两种方法： 原理：二力平衡时,两个力等大反向。 方法一：支撑法 轴对称的碗、碟等,它们的重心在中轴线上,它们的重心可用二力平衡的方法找到,用一个手指将碟子挑起静止,即可找到其重心。,方法二：悬挂法 薄板形物体的重心可用悬挂法确定。如图所示,先在A点把板悬挂起来,物体静止时,物体所受的重力与悬绳的拉力在同一竖直线上,所以物体的重心一定在通过A点的竖直线AB上。然后在C点把物体悬挂起来,同理知,物体的重心一定在通过C点的竖直线CD上,AB和CD的交点O,就是薄板的重心位置。,