版步步高高中物理必修一第二章力第12节.docx

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版步步高高中物理必修一第二章力第12节

1　力

2　重力

[学习目标]　1.知道力的概念及矢量性，会作力的图示.2.了解重力产生的原因，会确定重力的大小和方向.3.理解重心的概念．

一、力的单位及图示

1．力

（1）定义：

物体与物体之间的一种相互作用．

（2）单位：

牛顿，简称牛，符号：

N.

（3）矢量性：

力既有大小，又有方向．

2．力的作用效果

（1）物体的运动状态发生变化（速度大小发生变化或速度方向发生变化）；

（2）物体体积和形状发生变化．

3．力的三要素：

力的大小、方向和作用点．

4．力的表示方法

（1）力的图示：

用一条带箭头的线段（有向线段）来表示力的三要素．

①线段的长短（严格按标度画）表示力的大小；

②箭头指向表示力的方向；

③箭尾（或箭头）表示力的作用点，线段所在的直线叫做力的作用线．

（2）力的示意图：

只用一条带箭头的线段来表示力的方向和作用点．

二、重力

1．定义：

由于地球的吸引而使物体受到的力．

2．大小：

G＝mg，g就是自由落体加速度，通常取g＝9.8m/s2，物体所受重力的大小通常被简称为物重．

3．方向：

竖直向下．

三、重心

1．重心：

由于地球的吸引，物体各部分都会受到重力的作用，在研究重力对一个物体的作用效果时，我们可以认为各部分所受的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心．

2．决定因素：

质量分布均匀的物体的重心只与物体的形状有关，质量分布不均匀的物体，重心除跟物体的形状有关外，还跟物体的质量分布情况有关．

3．确定方法：

对形状不规则的薄物体，可以采用悬挂法来确定重心的位置．

1．判断下列说法的正误．

（1）每个力都必有施力物体和受力物体．（√）

（2）只有相互接触的两物体之间才有力的作用．（×）

（3）两个力的大小都是5N，则这两个力一定相同．（×）

（4）只有物体的重心才受到重力的作用．（×）

（5）物体的重心一定在物体上，且形状规则的物体的重心一定在其几何中心．（×）

2．小明用20N的水平力推桌子（如图1所示），作出此力的图示和力的示意图．

图1

答案　

一、力和力的图示

如图2所示是足球撞击球网的瞬间．

图2

（1）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，该力分别对球网和足球产生了什么样的作用效果？

（2）若足球对球网的作用点为图中的A点，且作用力方向水平向右，大小为50N，请在图中画出该力的图示．

答案　

（1）有．使球网发生形变，改变足球的运动状态．

（2）如图所示

1．力的三性

（1）物质性：

力是物体对物体的相互作用，没有脱离物体而独立存在的力．一个力同时具有受力物体和施力物体．

（2）相互性：

物体之间力的作用是相互的．力总是成对出现，施力物体同时又是受力物体，受力物体同时又是施力物体．

（3）矢量性：

力既有大小，又有方向，是矢量．

注意：

①物体之间发生相互作用时并不一定相互接触．

②力直接产生于施力物体和受力物体之间，不需要靠第三个物体传递．

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．如图3所示．

图3

3．力的图示和力的示意图的区别

力的图示可以表示力的三个要素，即大小、方向和作用点．力的示意图只能表示力的两个要素，即方向和作用点．

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

答案　D

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A错；不接触的物体之间也可能有力的作用，如两个磁铁，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D正确．

1．相互作用的物体，可以直接接触，也可以不接触，但作用力必然是成对出现的．

2．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．

3．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．

例2　在图4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．

图4

答案　如图所示

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（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的线段

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

针对训练　如图5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．

图5

答案　

二、重力与重心

1．建筑工地上常用重锤来检测墙壁是否竖直，为什么使用重锤就能够检测墙壁是否竖直？

答案　重力的方向竖直向下，所以悬挂重锤的细线方向一定在竖直方向上，如果墙壁与悬线平行，则说明墙壁竖直．

2．重心是物体上最重的一点吗？

重心位置与什么有关？

物体的重心一定在物体上吗？

请举例说明．

答案　不是．重心是物体上各部分的等效作用点．重心位置与质量分布及形状有关．重心可以不在物体上，如木匠用的拐尺、圆环的重心都不在物体上．

1．大小

（1）重力的大小G＝mg，只与质量和重力加速度g有关，与物体的运动状态无关．

（2）重力加速度g与物体所处的纬度和高度有关，在赤道处，g最小，在两极处，g最大；海拔越高，g越小，离地面越近，g越大．

2．方向：

总是竖直向下，竖直向下是指与水平面垂直向下，但是并不等同于垂直于支持面向下，也不等同于指向地心．

3．作用点——重心

重心是物体各部分所受重力的等效作用点，并不是只有物体的重心才受到重力作用．重心的位置除跟物体的形状有关之外，还跟物体的质量分布有关．质量分布均匀、形状规则的物体的重心为其几何中心．重心的位置可以在物体上，也可以在物体外．

例3　关于重力的大小和方向，下列说法中正确的是（　　）

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，也与是否存在其他力的作用无关

B．在地球各处的重力方向都是相同的

C．同一物体向上运动时所受重力可能小于向下运动时所受重力

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

答案　A

解析　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，与是否受其他力也无关，故A正确，C错误．物体的重力大小在同一地点是恒定的，不同地点可能是变化的，比如在地球上不同的高度或不同的纬度同一物体的重力不同，故B、D错误．

例4　关于重心，下列说法中正确的是（　　）

A．重心就是物体上最重的一点

B．重心就是物体的几何中心

C．直铁丝弯曲后，重心便不在中点，但一定还在铁丝上

D．可以用悬挂法确定形状不规则薄板的重心

答案　D

解析　重心是重力的等效作用点，并不是物体上最重的一点，故选项A错误．质量均匀分布的、有规则形状的物体的重心才在其几何中心，故选项B错误．物体的重心不一定在物体上，如粗细均匀的铁丝被弯曲成圆圈时，其重心在圆心处，而不在铁丝上，故选项C错误；根据二力平衡，重力与绳的拉力方向总是在同一直线上且方向相反，所以可以用悬挂法确定形状不规则薄板的重心，D正确．

对物体的重心注意以下三点

1．重心不是重力的真实作用点，重力作用于整个物体，重心是重力的等效作用点．

2．重心不是物体上最重的一点，也不一定是物体的几何中心．

3．重心在物体上的相对位置与物体的位置、放置状态及运动状态无关．重心的位置可以不在物体上.

1．（力的概念的理解）关于力，下列说法中正确的是（　　）

A．没有相互接触的物体间也可能有力的作用

B．根据有一定距离的磁铁间的相互作用可知：

力可以离开物体而独立存在

C．两个力大小都是10N，方向相同，那么这两个力一定相同

D．施力物体施力在前，受力物体受力在后

答案　A

解析　力是物体对物体的相互作用，没有相互接触的物体间也可能有力的作用，比如磁场力、重力，故选项A正确．相隔一定距离的两个磁铁间有相互作用，若拿走一个磁铁，这种相互作用将不存在，所以力是不能离开物体而独立存在的，故选项B错误．只有当两个力的大小、方向、作用点都相同时，我们才能说这两个力相同，故选项C错误．力的作用是相互的，施力物体和受力物体受到的力是同时产生的，没有前后之分，故选项D错误．

2．（重力大小和方向的理解）下列说法正确的是（　　）

A．自由下落的石块速度越来越大，说明石块所受重力越来越大

B．在空中飞行的物体不受重力作用

C．一抛出的石块轨迹是曲线，说明石块所受的重力方向始终在改变

D．将一石块竖直向上抛出，在先上升后下降的整个过程中，石块所受重力的大小和方向都不变

答案　D

解析　在地球上的同一位置，同一物体的重力为一定值，故A错；只要在地球上，物体所受重力就不为零，故B错；重力的方向始终竖直向下，与物体的运动状态无关，故C错．

3．（对重力和重心的理解）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6所示，下面说法正确的是（　　）

图6

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

答案　C

解析　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，故重心的位置不变，C正确．

4．（力的图示和力的示意图）图7表示的是小车所受外力F的图示，所选标度都相同，则对于小车的运动，作用效果相同的是（　　）

图7

A．F1和F2B．F1和F4

C．F1和F3、F4D．都不相同

答案　B

解析　判断作用效果是否相同，应从力的三要素，即大小、方向和作用点去考虑，三要素相同则作用效果相同，而力沿其作用线平移时作用效果不变，选项B正确．

一、选择题

1．下列关于力的作用效果的叙述不正确的是（　　）

A．物体的运动状态发生改变必定是物体受到力的作用

B．物体的运动状态没有发生改变，物体也可能受到力的作用

C．力的作用效果不仅取决于力的大小和方向，还与力的作用点有关

D．力作用在物体上，必定同时出现形变和运动状态的改变

答案　D

解析　因为力是改变物体运动状态的原因，所以A正确．力的作用效果是使物体运动状态改变或者使物体发生形变，所以B正确，D不正确．力的三要素大小、方向、作用点都影响力的作用效果，故C正确．

2.如图1所示是姚明在比赛中的一张照片，记者给出的标题是“姚明对球施魔力”，下面是几位同学关于照片中篮球的说法，其中正确的是（空气阻力忽略不计）（　　）

图1

A．球只受到重力的作用

B．球只受到一个沿运动方向的力的作用

C．球此时此刻不受到任何外力作用

D．球受到姚明的一个力和重力的共同作用

答案　A

3．关于重心及重力，下列说法中正确的是（　　）

A．一个物体放于水中称量时弹簧测力计的示数小于物体在空气中称量时弹簧测力计的示数，因此物体在水中受到的重力小于在