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第三章相互作用一、重力基本相互作用【要点导学】1．本节学习力的基本知识：力的概念、力的图示；重力和重心。介绍了自然界的四种基本作用。其中重点是力的图示，难点是确定重心的位置。2．知道物体运动状态的改变就是指物体的运动速度改变.3．知道力是、的原因.4.知道力的图示是用一带箭头有标度的线段把抽象的力直观而形象表示出来的一种处理力的科学方法，在具体问题中能画出力的图示或力的示意图.5.知道重力是物体由于地球的吸引而产生的，掌握重力的大小和方向，知道重力大小的测量方法.6.掌握重心的概念,知道重心的位置与哪些因素有关，会确定质量均匀分布且形状规则的物体重心位置.７.知道四种基本相互作用的概念，了解人们对事物的认识总是在不断探索中发展变化.【范例精析】例1用图示法画出力，并指出施力物体和受力物体.（1）在水平桌面上重50N的书的重力.(2)空气对气球的20N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3-1-1示。（2）空气对气球的20N浮力，施力物体是空气，受力物体是气球。力的图示如图3-1-2示。（3）小孩以东偏北30°的方向拉小车的200N的拉力，施力物是小孩，受力物是小车。力的图示如图1-1-3示。拓展（1）画力的图示，要严格按照以下步骤进行：（A）选定标度．例如第一小题选10mm长的线段表示25N的力．（B）从力的作用点向力的方向画一线段，长短根据标度和力的大小确定，线段上加刻度．如图所示，从O点（用O点代替物体）竖直向下画一段2倍于标度（20mm）的线段．（C）在线段上加箭头表示力的方向．(2)力的图示一定要画在受力物体上，标度选取应适当，所画力的长度应是标度的整数倍．(3)力的图示与力的示意图不同．力的示意图是便于分析受力而作，侧重于画准力的方向，带箭头的线段上没有标度，线段的长度只定性显示力的大小．例2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，重力的方向总是和支持重物的支持面垂直的B．重力的大小可以用弹簧秤或天平直接测出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承面的压力的大小可以不等于重力解析：重力是由于地球对物体的吸引产生的，但通常情况下重力只是地球对物体的吸引力的一部分，重力的方向是竖直向下而非指向地心，选项A错．弹簧秤可以直接测物体的重力，而天平直接测的是物体的质量而不是物体的重力，选项B错．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，选项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；当物体摆动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承物上，物体对该水平支承物的压力大小才等于物体的重力，物体静止于斜面上，物体对该支承物斜面的压力大小就不等于物体的重力．选项D正确．综上所述，本题正确选项是C、D．拓展：透彻地理解和准确把握概念的内涵和外延，是正确解题的关键，对概念性选择题的解答，要仔细审题，逐项进行推理判断，抓住一些关键词语如“一定”、“可能”、“可以”等从正面或反面做出肯定或否定判断是解题常用的方法．例3关于重心的说法，正确的是A．重心就是物体内重力最大的部分B．因为重心是物体所受重力的作用点，所以重心在物体上，不可能在物体外C．物体升高或降低，重心相对于物体的位置保持不变D.如果物体有对称中心，则该对称中心就是重心解析：根据重心的定义可知，重心是重力的等效作用点，即把物体各部分所受重力看作是集中作用于此点，这是等效替代法的具体应用，选项A是错误的．重心其实不一定在物体上，例如质量均匀分布的圆环的重心在圆心处，并不在物体上，而在物体之外，所以选项B也是不正确的．因为物体的重心位置与质量的分布有关，尽管物体是规则的形状，但其质量的分布不均匀，它的重心就不一定在几何中心，选项D不正确．物体的形状和质量的分布确定，其重心相对物体的位置也确定了，与物体如何运动无关，所以本题正确答案是C拓展物体的重心位置与两个因素有关：一是它的质量分布是否均匀；二是物体的形状，一般来说物体的形状改变时，它的重心位置也会改变【能力训练】1.物理学中用一根带有______的线段来表示力，______的方向表示力的方向，这样的力的表示法称为__________；如果线段的长短严格按照_____来画，这样的表示法叫做_______.箭头，箭头，力的示意图；比例，力的图示2．重心是物体所受___________,物体的重心可以在物体上，也可以_________,重心在物体几何中心的条件是______________________.重力的作用点，不在物体上，质量均匀分布，外形规则3.在物理学中我们把_______叫做力.力的三要素是_______、_________、________.地球附近物体受到的重力是由_____产生的,重力的施力物体是_____,重力的方向_____,重力的作用点在_____物体的相互作用大小方向作用点地球地球竖直向下重心4．在公式G=mg中,在地球表面处g=9.8N/kg,在月球表面处g′=1.63N/g.一个质量是50kg的人,在地球表面处所受的重力为_____N;他在月球表面处所受的重力为_____N49081.55．请你判断下列说法正确的是（AD）A．物体受到力的作用，运动状态一定改变。B．竖直向上抛出的物体，物体竖直上升，是因为受到一个竖直向上的升力。C．物体只有相互接触才会产生力的作用。D．同一个物体既可以是施力物体也可以是受力物体。6．下列关于力的说法正确的是（CD）A．一个力可能有两个施力物体B．力的三要素相同，作用效果一定相同C．物体受到力的作用，其运动状态未必改变D．物体发生形变时，一定受到力的作用7．关于力的描述，下面说法正确的是（A）Ａ．作某力的图示时，若选定的标度不同，那么表示这个力的线段的长度就不同，但箭头的指向是相同的Ｂ．描述力只要用一根带箭头的线段表示出力的大小和方向就可以了Ｃ．两力相同指两力大小相等即可Ｄ．两力相同指两力的大小、方向、施力物体、受力物体都相同，实质上指的同一个力8．一个物体受到三个力的作用，它们的图示如图3-1-4所示，下面正确的说法是（C）A．这三个力都相等B．这三个力中只有F1和F2相等C．这三个力都不相等D．这三个力，必定有三个施力物体和三个受力物体9．关于重心的说法，正确的是（CD）A．重心就是物体内最重的一点B．有规则形状的物体，其重心必在物体的几何中心C．把一物抬到高处，其重心在空间的位置也升高了D．背跃式跳高运动员，在跃过横杆时，其重心在身体之外10．关于重力的大小和方向，下列说法中正确的是（A）A．在地球上方的物体都要受到重力作用，所受的重力与它的运动状态无关,也不管是否存在其他力的作用B．在地球各处的重力方向都是相同的C．向上运动的物体所受重力可能小于向下运动的同一物体所受重力D．对某一物体而言，其重力的大小总是一个恒量，不因物体从赤道移到南极而变化11．关于四种相互作用,下列说法中正确的是(BCD)A.使原子核内质子、中子保持在一起的作用是电磁相互作用B.在天然放射现象中起作用的基本相互作用是弱相互作用C.万有引力和电磁相互作用是远程力，强相互作用和弱相互作用是近程力D.地球绕太阳旋转而不离去是由于万有引力作用12．水平地面上一辆小车的重力是50N，受到与水平面成30°的斜向上的25N的拉力。试画出小车的重力和拉力的图示（图3-1-5）。见图3-1-5右图13、有一条质量均匀分布的长为L的绳子盘在水平地面上，现将它竖直向上拉起，当它的下端恰好离地时，它的重心位置升高了多少？L/214．如图3－1－6所示,把一边长为lm的匀质立方体,绕bc棱翻倒,当AbcD平面处于竖直位置时,它的重心位置升高了多少?0.2m二弹力【要点导学】1．物体在外力的作用下，所发生的或的改变叫形变，在外力停止作用后，能够的形变叫弹性形变。2．发生形变的物体，由于要回复原状，对跟它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力．3．弹力产生的条件：（1）两物体必须直接接触；（2）两物体接触处发生形变（相互挤压）．弹力是接触力．互相接触的物体间也不一定有弹力，要看接触处是否发生形变．有些形变不容易看出，可用假设法判定．4．弹力的方向是从施力物体指向受力物体，与施力物体的形变方向相反．具体地说：（1）绳的拉力方向总是沿绳而指向绳收缩的方向．（2）压力的方向垂直于支持面而指向被压的物体，支持力的方向垂直于支持面而指向被支持的物体．5．胡克定律F=kx（1）上式适用于发生弹性形变（在弹性限度内）时，弹簧拉伸或压缩形变所产生的弹力的大小计算．（2）式中的k为弹簧的劲度系数，是弹簧本身的一种物理性质，与外力无关，其大小只与弹簧的长短、粗细及材料有关．（3）x为弹簧的形变量的大小。【范例精析】例1一个物体放在水平地面上，下列关于物体和地面受力情况的叙述中，正确的是（）A.地面受到向下的弹力是因为地面发生了形变B.地面受到向下的弹力是因为物体发生了形变C.物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变D.物体受到向上的弹力是因为物体发生了形变解析：地面受到向下的压力，这个压力的施力物是物体，所以应该是因为物体的形变产生了对地面的压力，故B是正确的选项。物体受到向上的弹力，这个弹力的施力物是地面，所以应该是地面的形变产生了对物体的弹力，故C也是正确的选项。本题正确的选项是BC。拓展：通过本题可以看出，弹力也是成对产生的。甲对乙挤压使乙产生形变，乙就会对甲产生弹力；同时乙对甲的弹力也使甲产生形变，甲的形变就对乙产生了弹力。一个物体的形变只能对别的物体产生弹力，不能对自己产生弹力。正确解答C例2．如图3-2-1所示，一个球形物体静止于光滑水平面，并与竖直光滑墙壁接触，A、B两点是球跟墙和地面的接出点，则下列说法正确的是（）A.物体受重力、B点的支持力、A点的弹力作用B.物体受重力、B点的支持力作用C.物体受重力、B点的支持力、地面的弹力作用D.物体受重力、B点的支持力、物体对地面的压力作用解析：本题要排除二个干扰，一是地面的弹力就是B点的支持力；二是A点有没有弹力，在A点球虽然与墙壁接触但相互间没有挤压，所以在A点没有弹力。那么怎么样判断A点没有相互挤压的呢？我们可以用假设法，设想A处的墙壁撤消，球仍然保持静止状态，所以在A处没有弹力。本题正确的选项是B。拓展：在某些接触点处有无弹力难以确定时都可以用上述的假设法判断。我们设想B处的水平地面撤消，那么球就会下落，这就说明B处是有弹力的。例如图3-2-2中要判断静止的球与光滑平面AB、BC之间是否有弹力作用？我们也可以用假设法：若将AB去掉，看受力物体球仍可以保持静止状态．故球A只受一个弹力N作用．例3．画出下列物体（物块或球）受到的弹力。解析：根据弹力产生的因素：物体相互接触；物体间有弹性形变。可画出各物体所受的弹力情况。拓展：支持力的方向总是垂直于支持面而指向被支持的物体,与使物体发生形变的外力方向相反.平面与平面接触,弹力方向垂直于平面；平面与曲面接触,弹力方向垂直于平面,也垂直于曲面的切线；曲面与曲面接触,弹力方向垂直于公切线；点与平面接触,弹力方向垂直于平面；点与曲面接触,弹力方向垂直与曲面的切线方向.绳子产生的弹力方向总是沿绳子方向。例4一弹簧受到80牛的拉力作用时弹簧伸长为14㎝，弹簧受到40牛的压力作用时，弹簧长度为8㎝，试求该弹簧的劲度系数与原长．解析：弹簧受拉力伸长时胡克定律的形式为F1=k(L1-L0)，即80=k(14-L0)弹簧受压力缩短时胡克定律的形式为F2=k(L0-L2)，即40=k(L0-8)，有上面两式可得到k=20N/cm,L0=10cm拓展：应用胡克定律解题时，一定要正确找出形变量（一般应确定弹簧未形变时端点的位置），即拉伸或压缩的长度，而本题中的14cm和8cm，均指弹簧在