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第三章相互作用第1节重力基本相互作用第三章相互作用学习目标核心素养形成脉络1.知道力的概念及矢量性，会作力的图示．(重点)2.了解重力产生的原因，会确定重力的大小和方向，理解重心的概念．(难点)3.了解自然界中的四种基本相互作用.一、力和力的图示1．运动状态的变化：只要一个物体的了，不管是速度的还是速度的改变了，物体的运动状态都发生了变化．速度变化大小方向2．力(1)定义：力是物体与物体之间的．(2)作用效果：力能使物体的或发生改变．(3)力的标矢性：力是矢量，既有又有．力的大小可以用测量．国际单位制中，力的单位是，简称牛，符号是N.3．力的三要素：力的大小、方向和．相互作用运动状态形状大小方向弹簧测力计牛顿作用点4．力的表示(1)力的图示：可以用带箭头的线段表示力．线段按一定画出，它的表示力的大小，它的表示力的方向，表示力的作用点，线段所在的直线叫做力的．(2)力的示意图：只需要画出力的和．比例(标度)长短指向箭尾(或箭头)作用线方向作用点二、重力1．定义：由于而使物体受到的力，叫做重力．2．大小：G＝．3．方向：总是．4．重心(1)定义：物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可认为各部分受到的重力作用，这一点就是物体的重心．地球的吸引mg竖直向下集中于一点(2)决定物体重心位置的因素①物体的．②物体．形状质量分布三、四种基本相互作用1．万有引力：它存在于之间，相互作用的强度随距离增大而．2．电磁相互作用：它存在于电荷与电荷、与之间．它们本质是同一种相互作用的不同表现，作用规律与万有引力相似．3．强相互作用：它存在于原子核内质子与质子、质子与、与之间．它是短程力，作用范围只有约m.4．弱相互作用：它是在中被发现的，也是短程力．强度只有强相互作用的倍．一切物体减弱磁体磁体中子中子中子10－15放射现象10－6判一判(1)力可以离开施力物体或受力物体单独存在．()(2)只有相互接触的物体间才有力的作用．()(3)重力的方向也可以表述为指向地心．()(4)重心是物体重力的作用点，重心一定在物体上．()××××做一做2015年WBC迷你轻量级洲际拳王争霸赛在中国选手熊朝忠与菲律宾选手科里森－欧玛约先之间展开，最终中国选手熊朝忠力克菲律宾选手欧玛约先．当熊朝忠用拳头击中欧玛约先时，下列说法正确的是()A．熊朝忠没有受到力的作用B．熊朝忠先对欧玛约先施加力的作用，后受到欧玛约先对他的作用力C．双方既是受力者，也是施力者D．对方只能是受力者答：选C.力是相互的，相互作用的两个物体判断谁为施力物体，谁为受力物体时，是由研究对象决定的，即研究对象为受力物体，另一个就是施力物体，在没有确定研究对象的情况下，双方既是施力物体，同时也是受力物体，选项A、D错误，选项C正确；熊朝忠对欧玛约先的力与欧玛约先对熊朝忠的力是同时出现的，选项B错误．想一想在地球上，由于物体受到地心引力的影响，都有向下运动的趋势，这是我们都熟知的自然现象．可是在中国科技馆中，却有这样一种物体，名叫双锥体，如图所示．将双锥体滚子移到导轨较低的一端，再放开双手，锥体将会自动上滚．也就是说双锥体可以在没有外力的作用下，会由低向高运动，双锥体会爬坡．我们看到的现象就是双锥体由低处向高处运动．试解释这一现象．答：物体在重力场中因受到重力的作用而会自然降低重心位置．我们从表面上看到双锥体由低向高运动，这是因为锥体的形状、导轨不平行以及导轨两端高低不同，使人在视觉上造成的一种错觉．如图甲、乙、丙所示分别是双锥体的截面图、导轨的俯视图、整个装置的侧视图．可见，实际上锥体的重心自始至终还是由高向低运动的．对力的概念的理解1．力的四种性质力的物质性力是物体对物体的作用，力不能离开物体而独立存在，每个力的产生必须同时联系两个物体，即施力物体和受力物体力的相互性物体之间力的作用是相互的，施力物体同时也是受力物体，受力物体同时也是施力物体，力总是成对出现的，且物体间的这一对力总是同时产生，同时消失，同时变化，不存在先后关系力的矢量性力是矢量，不仅有大小，而且有方向力的独立性一个力作用于某个物体上产生的效果，与这个物体是否受到其他力的作用无关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．(3)作用效果的应用：分析物体是否受力的基本方法．若存在作用效果，说明该力存在；若没有作用效果，说明该力不存在．命题视角1对力的性质的理解(2019·九江高一检测)下列说法中正确的是()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[思路点拨]一个物体受到力的作用，必有施力物体和受力物体．[解析]力是物体对物体的作用，任何力都有它的施力物体和受力物体，风吹草动，施力物体是空气，故A错；踢出去的球向前运动，并没有受到向前的推力，因为找不到这个力的施力物体，而没有施力物体的力是不存在的，故B错；由力的相互性可知，甲推乙的同时，乙也“推”甲，故C错；物体发生相互作用并不一定相互接触，如磁铁之间不需要接触就有磁力，故D对．[答案]D命题视角2力的表示法重30N的木块浮在水面上，作出木块所受浮力的图示和示意图，并指出施力物体和受力物体．[思路点拨](1)力的图示五步操作：选标度→定起点→画线段→定刻度→加箭头．(2)力的示意图的三步操作：定起点→画线段→加箭头．[解析]选单位长度的线段表示10N的力，从木块的作用点竖直向上画一条三倍于单位长度的线段，在线段上标出方向表示力的方向，如图甲为木块所受浮力的图示．从力的作用点沿浮力的方向画有向线段，并标明浮力F，如图乙为木块所受浮力的示意图．浮力的施力物体是水，受力物体是木块．[答案]见解析1．关于力的理解的三大误区误认为物体可以只受力不施力只要一个物体受到力的作用，它必然对施力物体也施加了作用力误认为力只发生在相互接触的物体之间力既可以发生在相互接触的物体之间，也可以发生在不直接接触的物体之间误认为只有有生命的人或动物才能产生力的作用事实上任何物体都可以作为施力物体，都可以对其他物体施加力的作用2.力的图示和力的示意图画法3．画力的图示和示意图的注意事项(1)力的图示反映了力的三要素，而力的示意图只反映了力的作用点和方向，在分析物体受力时经常用到．(2)标度的选取应根据力的大小合理设计，一般情况下，线段应取2～5段整数段标度的长度．(3)要用同一标度画同一物体受到的不同的力．表示力的线段的始端一般为物体的重心位置．(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，二标力的大小．【通关练习】1．下列说法中正确的是()A．鸡蛋碰石头，蛋“粉身碎骨”，石头“毫发无损”．说明石头对鸡蛋有力的作用，但鸡蛋对石头无力的作用B．空中飞行的子弹能前进，说明也可以存在没有施力物体的力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.鸡蛋与石头的作用是相互的，只是作用效果有区别，故选项A错误；空中飞行的子弹能前进，靠的是惯性，故选项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周围的磁场产生的，磁场是一种特殊的物质，故选项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，故选项D正确．2．(2019·湖南常德一中高一期中)一个重20N的物体沿斜面下滑，关于该物体重力的图示，下图所示的四个图中正确的是()解析：选A.物体的重力为20N，标度设为5N，方向竖直向下，作用点在重心，故画重力的图示如图A；因此物体所受重力的图示不正确的是B、C、D选项，A正确．重力和重心1．重力的产生、方向、大小和重心产生由于地球的吸引而使物体受到的力，一般不等于地球吸引力方向竖直向下或垂直于水平面向下大小G＝mg①在同一地点，重力的大小与质量成正比②在不同地点，同一物体的重力随纬度的增加而增大，随海拔高度的增加而减小③重力的大小与物体的运动状态无关，与物体是否受其他的力无关作用点(重心)定义等效作用点决定因素物体的形状、质量分布情况位置质量分布均匀、形状规则的物体的重心为其几何中心质量分布均匀、形状不规则的薄物体，采用悬挂法确定重心2.重心与物体形状、质量分布情况的关系命题视角1对重力的理解(2019·广西玉林高一期中)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作用C．同一物体在地球上无论向上或向下运动，都受到重力D．物体只有在向下运动时才受到重力作用[解析]重力是由于地球的引力而使物体受到的力，重力是引力的一个分力，不能说重力就是地球对物体的吸引力，故A错误；静止的物体和运动的物体都受到重力作用，故B错误；物体受到的重力与物体的运动方向无关，同一物体在地球上向什么方向运动，都受到重力，故C正确，D错误．[答案]C命题视角2对重心的理解关于物体的重心，下列说法不正确的是()A．物体的重心有可能不在物体上B．用线竖直悬挂的物体静止时，线的方向一定通过重心C．一砖块平放、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[思路点拨]影响重心位置的不是其所处位置、放置方式及运动状态，而是形状与质量分布．[解析]物体的重心不一定在物体上，故A正确；用线悬挂物体时，当物体静止时，悬线的方向一定通过重心，B正确；重心在物体上的位置与物体所处的位置、放置方式及运动状态无关，C正确；舞蹈演员在做各种动作时重心发生变化，D错误．[答案]D命题视角3用重心知识解释生活现象在对重力的本质认清之前，我国古代劳动人民就有了比较复杂的应用．我国西安半坡出土了一件古代的尖底陶瓶，如图所示，这种陶瓶口小腹大，有两耳在瓶腰偏下的地方，底尖，若用两根绳子系住两耳吊起瓶子，就能从井中取水．试分析人们是怎样利用尖底陶瓶从井中取水的．[解析]当尖底陶瓶空着时，由于瓶的重心高于绳的悬点，它就会倾倒；把它放到水里，水就会自动流进去，当瓶中汲入适量的水(达到瓶容积的60%～70%)时，瓶及水的重心降到绳的悬点以下，一提绳，尖底陶瓶就会被直立着提上来．如果瓶中的水太满，重心又高于绳的悬点，瓶会自动倾倒，将多余的水倒出．这种尖底陶瓶巧妙地通过重心变换，使得汲水方便、省力，又能控制汲水量，充分体现了我国古代劳动人民的智慧．[答案]见解析确定重心的方法(1)质量分布均匀的物体，重心位置只跟物体的形状有关．若物体的形状是中心对称的，对称中心就是重心．如：直尺、铅球等实心物体，以及篮球、排球等空心物体，它们的重心都在几何中心，如图所示．(2)悬挂法确定薄板状物体的重心．原理：二力平衡时，两个力等大反向．方法：薄板状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．【通关练习】1．(多选)(2019·北京昌平高一月考)一个物体所受重力在下列哪些情况下要发生变化()A．把它从赤道拿到南极B．把它送到月球上去C．把它放到水里D．改变它的运动状态解析：选AB.从赤道拿到两极，重力加速度变大，则重力变大，故A正确；拿到月球上去，重力加速度减小，则重力减小，故B正确；放到水里，重力加速度不变，则重力不变，故C错误；改变运动状态，重力加速度不变，则重力不变，故D错误．2.如图所示，一个空心均匀球壳里面注满水，球的正下方有一个小孔，在水由小孔慢慢流出的过程中，空心球壳和水的共同重心将会()A．一直下降B．一直上升C．先升高后降低D．先降低后升高解析：选D.重心的位置跟物体的形状和质量分布有关，当注满水时，球壳和水的重心均在球心，故它们共同的重心在球心，随着水的流出，球壳的重心虽然仍在球心，但水的重心逐渐下降，开