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第三章相互作用1．重力基本相互作用一、力和力的图示1．运动状态运动状态的变化：物体的运动状态用______来描述，只要物体的速度变化了，不管是______还是______改变了，都说这个物体的运动状态发生了变化．速度大小方向2．力的概念(1)力：人们把改变物体的__________，使物体发生_____的原因，即物体与物体之间的_________，称做力．(2)力的三要素：力产生的效果是由力的______、______、________共同决定的．(3)力的矢量性：力是______，既有大小又有方向，力的大小可以用________测量．在国际单位制中，力的单位是______，符号N.运动状态形变相互作用大小方向作用点矢量测力计牛顿3．力的作用效果力的作用效果可以体现在两个方面：(1)物体运动状态的变化即物体速度的变化．不管是速度的______还是______发生变化，都说这个物体的运动状态发生了变化．(2)物体形状的变化(即形变)．当我们用手压锯条的时候，锯条变弯，我们就说锯条发生了形状的变化．大小方向4．力的图示物理学中用一根有向线段来形象、直观地表示力，线段的长度表示力的_____，箭头的指向表示力的_____，用箭头或箭尾表示力的作用点，这种表示力的方法叫做力的图示．大小方向5．力的示意图力的示意图是一种粗略表示力的方法，只画出物体受到的力及力的方向，不需要选定标度确定有向线段的长度．二、重力与重心重力的产生(1)由于_____的吸引而使物体受到的力(2)重力的施力物体是_____重力的大小(1)重力的大小跟物体的_____成正比，即G＝____式中G、m、g的单位分别为N、kg、N/kg(2)测量：用测力计_____悬挂被测物体且处于_____状态，示数即为其重力大小.地球地球质量mg竖直静止重力的方向总是__________重心物体的各部分都受重力作用，从_____上看可认为各部分所受到的_____作用集中于一点，即为物体的重心竖直向下效果重力物体重心位置的决定因素(1)物体的_____(2)物体的_________物体重心的确定方法(1)形状规则、质量分布均匀的物体，重心在其____________上(2)对不规则的细棒和薄板，可用________和________确定其重心形状质量分布几何中心悬挂法支撑法三、四种基本相互作用1．万有引力：____________之间都存在的一种相互吸引作用，相互作用的强度随距离增大而______．地面物体所受的重力只是引力在地球表面附近的一种表现．2．电磁相互作用(1)电荷之间存在相互作用：同种电荷相______，异种电荷相______．(2)磁体之间存在相互作用：同名磁极相排斥，异名磁极相吸引．(3)相互作用的强度随距离的增大而减小．任何两物体减弱排斥吸引3．强相互作用(1)原子核由带正电荷的质子和不带电的中子组成．(2)质子之间存在斥力．(3)强相互作用：能使原子核紧密保持在一起的强大作用力．作用范围只有10－15m，即原子核的大小．距离增大时，强相互作用___________．4．弱相互作用：发生在放射现象中，作用范围与强相互作用相同，强度_____，只有强相互作用的10－12.急剧减小很小一、力的性质1．力的物质性力不能离开物体而存在；不管什么物体，总要受到这种或那种力的作用．有相互作用的甲、乙两个物体，若甲物体对乙物体产生了作用力，则乙物体就叫受力物体，甲物体就叫施力物体．一个力一定与两个物体相对应，即受力物体和施力物体．2．力的相互性一个力总是联系着两个物体，施力物体同时也是受力物体，受力物体同时又是施力物体，力的作用不是一厢情愿的，我们把两物体间的相互作用可称为作用力与反作用力(这两个力的特点在后面的学习中会讲)．无论是巨大的天体，还是微小的电子，也不论是否有生命或是否直接接触，都会有力的作用，所有的力都是相互的，总是成对出现的．相互作用的物体，可以直接接触，也可以不接触．如磁体之间的相互作用，就不需要接触．【特别提醒】(1)相互作用的物体，可能是直接接触的，也可能不直接接触．(2)相互作用的两个物体判断谁是施力物体，谁是受力物体，是由研究对象决定的，即研究对象是受力物体时，另一个就是施力物体．(3)并非有生命的物体才是施力物体，也并非先有施力物体后有受力物体．(4)任何一个力都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．下列说法中正确的是()A．射出枪口的子弹，能运动很远的距离，是因为子弹离开枪口后受到一个推力的作用B．甲用力把乙推倒，说明只是甲对乙有力的作用，乙对甲没有力的作用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．物体发生相互作用时，任何一个物体，一定既是受力物体，也是施力物体解析：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，并没有受一个所谓的推力，因为不可能找到这个“推力”的施力物体，故A错；物体间力的作用总是相互的，甲推乙的同时乙也推甲，故B错；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，都会施力，如马拉车时，车也拉马；书向下压桌子，桌子也向上推书，故C错；由于力的作用是相互的，所以每一个物体既是受力物体，也是施力物体，故D正确．答案：D二、力的图示和力的示意图的作图法比较步骤力的图示力的示意图1选定标度(用某一长度表示多少牛的力)无需选标度2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即可3在线段的末端标出箭头，表示方向在线段末端标出箭头，表示方向【特别提醒】(1)不能用不同标度画出同一物体所受的不同的力．(2)力的示意图法与力的图示法不同，力的示意图法是为了对物体进行受力分析而作的，它在力的大小标度上没有力的图示那么严格，侧重于力的方向和作用点．如右图所示，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．解析：(1)画力的图示：①选定标度：此题选2mm长的线段表示2N的力．②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成正比，线段上加刻度，如图甲所示．③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，如图乙所示．答案：三、对重力和重心的理解1．对重力的理解(1)概念：重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，但由于地球自转的影响，重力一般不等于地球对物体的吸引力．(以后会学到)(2)大小：由于G＝mg，在同一地点，重力的大小与质量成正比；在不同地点，如从两极到赤道或离地面越高，g值均减小，从而使同一物体的重力也有所不同；物体的重力与其运动状态无关．用测力计竖直悬挂被测物体，当处于静止状态时，示数即为重力大小．(3)方向：重力的方向始终竖直向下．注意不能将重力的方向表述为“垂直向下、指向地心”．2．对重心的理解(1)重心是重力的等效作用点．(2)重心的位置可以在物体上，也可以在物体外．如一个圆形平板的重心在板上，而一个铜环的重心就不在环上．(3)重心在物体上的位置与物体的位置、放置状态及运动状态无关，但一个物体的质量分布或形状发生变化时，其重心在物体上的位置也发生变化．【特别提醒】(1)物体的重力随g值的变化而变化，但物体的质量是固定不变的．(2)重心不是物体上最重的点．关于物体的重心，下列说法中正确的是()A．任何有规则形状的物体，它的重心一定与它的几何中心重合B．用一根绳子将物体悬挂而处于静止状态，该物体的重心一定在悬绳的延长线上C．任何物体的重心都必须在物体上D．有固定形状物体的重心相对于物体的位置，不因物体升高、降低或倾斜而发生变化解析：形状规则、质量分布均匀的物体，其重心在它的几何中心上．但选项A只说明物体有规则形状，没有说明物体的质量分布情况，所以它的重心不一定与它的几何中心重合．因此选项A是错误的．对于选项B，用一根绳子将物体悬挂，使物体处于静止状态(或匀速运动状态)，此时物体在竖直方向上受重力和绳子拉力两个力的作用，物体在二力作用下处于平衡状态，根据二力平衡条件可以知道，重力和绳子的拉力大小相等、方向相反并在同一直线上，所以重力的作用点即物体的重心在悬线的延长线上，因此选项B是正确的．选项C是不正确的．物体的重心既可以在物体上，也可以在物体外．对于选项D，物体重心的位置只跟物体的形状和物体的质量分布情况两个因素有关．只要上述两个条件不变，物体重心相对于物体的位置便不会发生变化，因此选项D是正确的．答案：BD〔做一做〕薄板重心的位置可以通过两次悬挂来确定．先在A点把物体悬挂起来，通过A点画一条竖直线AB，然后再选另一处D点把物体悬挂起来，同样通过D点画一条竖直线DE，AB和DE的交点C就是薄板的重心(如右图所示)．请你证明用这种办法确定重心的合理性．点拨：证明：在A点把物体悬挂起来，当物体处于平衡时，由二力平衡条件可知，物体所受的重力跟悬绳的拉力在同一直线上，所以物体的重心一定在通过A点的竖直线AB上．当在D点把物体悬挂起来时，同样可以知道，物体的重心一定在通过D点的竖直线DE上．由此可知，AB和DE的交点C就是薄板重心的位置．〔思考与讨论〕质子带正电，但质子(与中子一起)却能聚在一起构成原子核．根据你的推测，原因可能是什么？点拨：一定有一种未知的强大的相互作用力.对力的概念的理解关于力，下述说法正确的是()A．没有施力物体的力是不存在的B．只有直接接触的物体之间才有力的作用C．人推物体时，人只是施力物体而不是受力物体D．一个施力物体同时也是受力物体解析：力是物体间的相互作用，力离不开施力物体和受力物体，A项对；力有多种形式，电荷间相互作用，却不必接触，所以B项错；人推物体时，反过来物体对人体有阻力作用，因此C项错误，而D项正确．答案：AD【反思总结】(1)力是物体对物体的作用，力不能脱离施力物体和受力物体而单独存在，且两物体互为施力物体和受力物体．(2)相互作用的物体，可能是直接接触的，也可能不直接接触．【跟踪发散】1－1：以下关于物体受力的几种说法中正确的是()A．一物体向上抛出，物体离开手后向上运动，是由于物体仍受到手对物体向上的力的作用B．甲打乙一拳，乙感觉疼痛，而甲未感觉疼痛，说明甲对乙施加了力，而乙对甲未施加力的作用C．“风吹草低见牛羊”，草受到了力而弯曲，但未见到施力物体，说明没有施力物体时力也是存在的D．磁铁吸引铁钉时，磁铁不需要与铁钉接触，说明不接触的物体之间也可以产生力的作用解析：物体抛出后离开了手，手不再对物体施加向上的力，物体之所以抛出后还能向上运动，是由物体离开手时具有一定的向上的速度，且物体具有惯性的缘故，故选项A错误．甲打乙一拳，乙感觉疼痛，而甲未感觉疼痛，是由于甲、乙两人相互作用的部位对打击力的敏感程度不同造成的．若打击力再大一些时，甲也会感觉疼痛，说明乙受到甲的作用力的同时，乙对甲也有力的作用，故选项B错误．“风吹草低见牛羊”，是由于草受到了风力，即流动的空气使草弯曲，风力的施力物体是流动的空气，只是人们看不见而已，故选项C错误．即使磁铁与铁钉不接触，也可以把铁钉吸附，说明不接触的物体之间也可以产生力的作用，故选项D正确．答案：D力的图示如右图所示，绳对物体竖直向上的拉力的大小为100N，请用力的图示法表示拉力．指出此力的施力物体和受力物体，并画出该物体受到的重力与拉力的示意图．解析：(1)选取合适的标度：1cm长线段表示25N，并用线段表示出；(2)从作用点沿力的方向画一线段，线段长短按选定的标度和力的大小画，如图甲所示，从O点竖直向上画一段4倍于标度的线段；(3)在线段终点上加箭头表示力的方向．为了简便，也可以按照图乙那样不画物体，而用质点来表示物体，画出拉力F的图示．该力F的施力物体是绳，受力物体即该物体，该物体所受重力和拉力的示意图如图丙所示．【反思总结】用力的图示法表示力的步骤：(1)选定标度，即用多少毫米表示几牛的力．选标度应根据力的大小合理设计，一般情况下线段