高中物理 第三章《相互作用》31重力 基本相互作用导学案 新人教版必修1.docx

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高中物理第三章《相互作用》31重力基本相互作用导学案新人教版必修1

2019-2020年高中物理第三章《相互作用》3.1重力基本相互作用导学案新人教版必修1

班级________姓名________学号_____

学习目标:

1.知道力是物体间的相互作用，力不能脱离物体而存在，在具体问题中能找出施力物体和受力物体。

2.知道力是矢量，知道力的作用效果和决定力的作用效果的因素，在具体问题中能画出力的图示和力的示意图。

3.知道力的两种分类方法。

4.知道重力是由于物体受到地球的吸引而产生的。

知道重力的大小和方向。

5．知道重心的概念以及均匀物体重心的位置。

学习重点：

学习难点：

主要内容:

一、力是物体间的相互作用

1．力的物质性：

2．力的相互性：

3．物体间发生相互作用的方式有两种：

①直接接触②不直接接触

4．力不但有大小，而且有方向，力具有矢量性。

力的大小用测力计（弹簧秤）来测量。

在国际单位制中，力的单位是N（牛）。

通常把力的大小、方向和作用点叫做力的三要素。

力的三要素决定了力的作用效果。

若其中一个要素发生变化，则力的作用效果也将变化。

5．力的作用效果

①使受力物体发生形变；

②使受力物体的运动状态发生改变。

力的作用效果是由力的大小、方向和作用点共同决定的。

例如用脚踢足球时，用力的大小不同，足球飞出的远近不同；用力的方向不同，足球飞出的方向不同；击球的部位不同，球的旋转方向不同。

二、力的图示

1．力可以用一根带箭头的线段来表示。

它的长短表示力的大小，它的指向（箭头所指方向）表示力的方向，箭头或箭尾表示力的作用点，力的方向所沿的直线叫力的作用线。

这种表示力的方法，叫做力的图示。

这是把抽象的力直观而形象地表示出来的一种方法。

2．画力的图示的步骤

①选定标度：

画出某一长度的线段表示一定大小的力，并把该线段所表示的力的大小写在该线段的上方。

所选标度要适当（力的图示上刻度不能过少，也不能多而密，要便于作图计算），一般标度的大小应是所图示的力的1/n，n为除“1”以外的正整数。

②画一个方块或一个点表示受力物体，并确定力的作用点。

③从力的作用点开始，沿力的作用方向画一线段（根据所选标度和力的大小确定线段的长度），并在线段上加上刻度（垂直于力线段的小短线）。

④在表示力的线段的末端画上箭头表示力的方向。

在箭头的旁边标出表示这个力的字母或数值。

3．注意：

①箭尾通常画在力的作用点上。

②若在同一个图上作出不同的力的图示，一定要用同一个标度。

③力的图示与力的示意图不同。

力的示意图是为了分析受力而作，侧重于画准力的方向，带箭头的线段上没有标度，线段的长度只定性表示力的大小。

三、力的示意图

与力的图示相比，只要求在图中准确画出力的方向，表达出物体在这个方向受力即可，不要求准确画出力的大小。

四、力的分类

（1）按力的性质和力的效果分类

①性质力：

重力、弹力、摩擦力、电磁力、分子力等。

②效果力：

支持力、压力、拉力、动力、阻力、向心力等。

（2）按作用方式可分为接触力（如支持力、压力等）和场力（如重力等）。

（3）按研究对象可分为内力和外力。

（4）按力的关系可分为：

共点力、共面力、平行力、平衡力、作用力与反作用力等。

（5）注意：

正确区分性质力和效果力是对物体进行受力分析的基础，也是正确解决力学问题的重要环节。

根据效果命名的不同名称的力，性质可能相同，如压力和支持力都是弹力性质不同的力，可以叫同一个名称，如重力、弹力都可使物体由静止开始运动，都可叫动力，其作用效果可以相同。

同一个力，可以有不同的名称，如用绳子拉小车前进，绳子对小车施以拉力，又叫弹力、动力等。

五、重力是由于地球的吸引而使物体受到的力

1．重力的产生

静止释放的物体竖直下落。

抛出的物体会落回地面，水会从高处流向低处，这众多的事例说明地球上的一切物体都受到地球的吸引。

重力是由于地球的吸引而产生的。

重力也叫重量，常用符号G表示。

①重力的施力物体是地球，其本质是地球对物体的吸引力，但不能说重力就是地球对物体的吸引力。

②地球表面附近的一切物体，不论是静止的，还是运动的，不论是否与地面接触，都受重力作用。

重力与运动状态和接触面情况均无关。

2．重力的方向总是竖直向下的

竖直向下即垂直于（当地的）水平面向下，沿重锤线向下。

物体只在重力作用下从静止开始下落的方向是竖直向下的。

不能将“竖直向下”理解为“垂直于支持面向下”、“垂直于地面向下”或“指向地心的方向”。

重力的方向不一定指向地心。

3．重力的大小由物体的质量和所处的地理位置共同决定

①在同一地点，重力G与质量m成正比；同一物体，在不同地点所受的重力可能不同（随地理纬度的增加而增大，随离地高度的增加而减小），不过这种差异很小，一般在地面附近不太大的范围内，可认为其重力大小恒定不变。

②重力大小的计算公式是G=mg．式中m是物体的质量，单位用kg；g是一个与地理位置有关的量，反映地球对物体作用力的强弱。

（g值随地理纬度的增加而增大，随离地面高度的增大而减小）通常情况下（在地球表面附近），取g=9．8N／kg，表示质量是1kg的物体受到的重力是9．8N。

③重力的大小可以用弹簧秤测出。

其依据的原理是二力平衡条件和力作用的相互性：

用悬绳挂着的静止物体或用静止的水平支持物支持的物体，对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力，大小等于物体受到的重力。

特别注意：

拉力或压力与重力大小相等是有条件（平衡）的；且不能认为拉力或压力就是重力，因力的性质不同，施力物体和受力物体也不同。

④重力的大小在一般情况下小于地球对物体的引力大小（学过“万有引力”就明白了）。

4．重力的作用点：

重心。

六、重心

一个物体的各部分都要受到重力的作用。

从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心。

1．重心是重力的等效作用点。

引入重心的概念，就把实际作用于整个物体各部分的重力用作用于重心的一个力等效地代替了，于是原来的整个物体就可以用一个有质量的点代替，从而使研究问题大为简便。

这种方法，在物理学上叫等效方法。

等效方法是研究物理问题常用的思维方法，它是在保证效果不变的前提下用一种简化的形式来替代原来的形式以使研究问题方便些。

注意：

重心并不是重力的实际作用点，也不是物体上最重的一点，更不能认为地球只吸引物体的这一点。

2．物体重心的位置跟物体的形状和物体内质量的分布都有关系，跟物体的放置情况和运动状态无关。

只有形状规则、质量均匀分布的物体的重心才在物体的几何中心。

重心的位置可在物体上，也可以在物体外。

3．对于薄板状物体，可以用悬挂法找出其重心位置，其依据的原理是二力平衡条件。

七、四种基本相互作用：

【例一】关于力的概念，下列说法中正确的是（AB）

A．一个受力物体可以对应着一个以上的施力物体。

B．一个力必定联系着两个物体，其中任一个物体既是受力物体又是施力物体。

C．用手压弹簧，手先给弹簧一个作用，弹簧压缩后再反过来对手作用。

D．直接接触的物体间一定有力的相互作用。

【例二】试说出右图所示的力F的大小、方向、作用点。

答案：

大小：

100N

方向：

水平向右

作用点：

小车右侧中点

【例三】

如图：

已知小球、物块的质量均为m，悬绳对小球的拉力__mg___N。

物块对地面的压力（两者均处于静止状态）是____mg____N。

【例四】物体静止在水平桌面上，物体对水平桌面的压力（BD）

A、就是物体的重力

B、大小等于物体的重力

C、这压力是由于地球的吸引产生的

D、这压力是竖直向下的。

【例五】

物体静止在斜面上，物体所受重力的方向如图所示，这个表示对吗？

答案：

不对，因为重力的方向是竖直向下

【例六】如图所示为一空心圆球，内部装满水，若在其底部一小孔，水从中不断流出，则在此过程中，球和其中水整体的重心如何变化?

答案：

先下降后升高

课堂训练：

1．下列各种力的名称，根据力的效果命名的是（ADFGHI）

A、浮力B、弹力C、重力D、拉力E、摩擦力

F、动力G、阻力H、压力I、支持力J、分子力

2．关于物体的重心的说法中，正确的是（CD）

A．因物体的重心是重力的作用点，所以物体的重心一定在物体上。

B．任何有规则形状的物体，其重心必在其几何中心。

C．物体的形状改变时，它的重心位置很可能也随着改变。

D．物体的重心可能在物体上，也可能在物体外。

课后作业：

1．下列说法中正确的是（AC）

A、某施力物体同时也一定是受力物体。

B、没有施力物体和受力物体，力照样可以独立存在。

C、找不到施力物体的力是不存在的。

D、有的物体自己就有力，这个力不是另外的物体施加的。

2．下述关于力的说法中不正确的是（ABCD）

A、力对物体的作用效果，完全由力的大小决定。

B、作用在物体上的力，不论作用点在什么位置产生的效果均相同。

C、物体受到力的作用后，一定同时出现形变和运动状态的改变。

D、力的作用效果一定会使物体运动。

3．下列说法中错误的是（BCD）

A、力是物体对物体的作用。

B、只有直接接触的物体间才有力的作用。

C、由相距一定距离的磁铁间有相互作用力可知，力可以离开物体而独立存在。

D、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。

4．关于重力的说法，正确的是（AB）

A．重力是由于地球对物体的吸引而产生的。

B．物体在地球表面附近无论是静止，还是向上或向下运动，它都受到重力。

C．重力就是静止的物体对竖直悬绳的拉力。

D．物体本身就有重力，所以重力没有施力物体。

5．下列关于重力的方向的说法，正确的是（A）

A．重力的方向总是竖直向下的。

B．重力的方向总是指向地心。

C．重力的方向总是和支持物体的支持面垂直。

D．由于地球是一个大球体，所以重力的方向是无法确定的。

6．关于重力的大小，下列说法正确的是（D）

A．物体的重力跟质量成正比。

B．g=9．8N／kg表示重力是9．8N的物体的质量是1kg。

C．放在斜面上的物体比在平面上受的重力小。

D．在地面附近，物体静止时与运动时，其重力大小是不变的。

阅读材料：

经典力学的建立

十五、十六世纪，伟大的波兰天文学家哥白尼用自制的各种仪器对天象进行了长期的观测，并对观测的资料进行分析、整理，于1543年出版了《天体运行论》，提出了“日心地动说”的体系。

在哥白尼工作的基础上，揭开行星运行之迷的是伟大的德国天文学家开普勒。

开普勒从整理和研究第谷所观测的行星运行和恒星位置的数据中，首先研究火星的运行转道，经过无数次的探索，终于发现：

火星运行的轨道是一个椭圆。

1609年，他发表了《新天文学》一书《论火星的运行》一文，将对火星的发现推广到所有行星，这就是以他的名字命名的开普勒第

一、第二定律、面积定律），随后又发现了第三定律（周期定律）。

值得指出的是，开普勒的工作给人们以深刻的启示：

科学不能停留在单纯的观测数据中，而必须对观测到的数据进行细致的分析，才能找到事物运动的内部规律。

还要指出的是，开普勒并没有以发现这三个定律为满足，他还企图用力的作用来解释它们，牛顿正是沿着这个思路而创立他的天体动力学理论的。

对亚里士多德关于重的物体比轻的物体下落得快以及力是维持物体运动的原因等错误观点的否定争纠正是经典力学产生的重要标志：

1586年比利时的力学家西蒙·斯台文（1548—1620）出版了一本《论力学》的著作，其中关于落体实验是这样记叙的：

“反对亚里士多德的实验是这样的：

让我们拿两只铅球，其中一只比另一只重十倍，把它们从三十英尺的高度同时丢下来，落在一块木板或者什么可以发出清晰响声的东西上面，那末，我们会看出轻球并不需要比重球多十倍的时间，而是同时落到木板上，因此，它们发出的声音听上去就象是一个声音一样。

”1589年，伽利略进一步研究了落体问题。

他在研究过程中创立了运动学的基本概念，并把观察实验、数学推算和逻辑论证有机地结合起来，做了著名的斜面实验，揭示了力和运动的本质联系，得到了落体定律和惯性定律。

伽利略的这些发现，不仅在物理学史上而且在整个科学史上都占有极其重要的地位。

这不仅在于他纠正了统治近二千年的亚里士多德的错误观点，更重要的是他创立了对物理现象进行实验研究并把实验的方法与数学方法。

经典力学的理论体系是以牛顿运动三定律为基础的。

牛顿系统地总结了伽利略、开普勒惠更斯等人的工作，得到了万有引力定律和牛顿运动三定律，于1687年出版了《自然哲学数学原理》。

这是牛顿的—部代表作，也是力学的一部经典著作。

牛顿在这部书中，从力学的基本概念（质量、动量、惯性、力等）和基本定律（运动三定律）出发，运用他所发明的微积分这一锐利的数学工具，建立了经典力学的完整而严密的体系，把天体力学和地面上的物体的力学统一起来，这是物理学史上第一次大的综合。

所以，牛顿的《自然哲学数学原理》的出版，标志着经典力学体系的建立．牛顿从事自然科学研究工作时，是站在自发的唯物主义立场上的，这是他取得重大成就的思想基础．重视实验，重视归纳，这是牛顿的科学方法论的核心，也是他取得重大成就的关键。

牛顿的世界观的根本缺陷在于它的形而上学和经验主义，他轻视哲学指导，提出了。

神的第一次推动”的唯心主义观点，这是一个严重的教训．

牛顿力学体系的建立，对全部自然科学的发展作出了不可磨灭的贡献。

由于力学的巨大成就，使得当时的许多自然科学家和哲学家认为可以用力学来解释一切自然现象。

牛顿说：

“自

然界的一切现象，全可以根据力学的原理，用相似的推理，一一演绎出来．”惫更新选一步说：

“在真正的哲学里，所有自然现象的原因都可以用力学的术语来陈述。

”这样，就逐步形成了

把一切运动归结为机械决定论的自然观。

2019-2020年高中物理第三章《相互作用》3.2弹力学案新人教版必修1

班级________姓名________学号_____

学习目标:

1.了解形变的概念。

2.理解弹力是物体发生弹性形变时产生的。

3.知道什么是弹力及弹力产生的条件。

4.能够正确判断弹力的有无和弹力的方向。

5．知道压力、支持力、拉力都是弹力，并能在具体问题中正确画出它们的方向。

6．知道形变越大，弹力越大，掌握胡克定律的内容和适用条件。

学习重点:

1.弹力有无的判断。

2.弹力方向的判断。

学习难点:

主要内容:

一、形变

物体的形状和体积的改变叫形变。

1．形变产生的原因是受到了外力作用。

任何物体在外力的作用下都能发生形变。

只是形变的明显程度不同。

有的形变比较明显（如弹簧的伸长或缩短），可以直接看出；有的形变微小，需要采用特殊方法才可观察到．如利用激光反射法演示坚硬桌面的微小形变，利用细管中液面的升降显示硬玻璃瓶的形变，都是把微小形变放大以利于观察。

把微小变化放大以利于观察或测量的实验方法，叫“微量放大法”，这是物理学中研究问题的一种重要方法。

2．形变的分类

①从形变可否恢复原状分：

A．弹性形变：

在外力停止作用后，能够恢复原来形状的形变，如弹簧、钢条在通常情况下发生的形变都叫做弹性形变。

B．塑性形变：

在外力停止作用后，不能恢复原来形状的形变，如保险丝、橡皮泥等发生的形变都叫做塑性形变（非弹性形变）。

注意：

如果对弹簧、钢条用力过大，使之形变超过一定限度，既使撤去外力，也不能完全恢复原状，这个限度叫弹性限度。

在弹性限度内，弹簧、钢条发生的形变都是弹性形变。

研究弹性形变有实际意义，今后凡说到形变（除非特别说明），都指弹性形变。

②从对外表现形式上可分为拉伸形变（或压缩形变）、弯曲形变、扭转形变等。

二、弹力

发生形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。

1．弹力的施力物体是发生形变的物体；受力物体是与施力物体接触，使施力物体发生形变且阻碍其恢复原状的物体。

2．弹力的产生条件：

①物体直接接触；②发生形变。

互相接触的物体之间是否存在弹力，取决于是否存在形变。

有些物体形变明显，如弹簧的伸长或缩短，很容易判断出是否有弹力；有些接触物体间形变不明显，判断有无弹力可用假设法。

即假设把相接触的某个物体撤去，看研究对象的运动状态有无改变：

若无改变，则无弹力作用；若发生改变，则有弹力存在。

3．通常所说的拉力、压力、支持力等，实质上都是弹力。

4．弹力的方向是从施力物体指向受力物体，与施力物体形变的方向相反。

具体地说：

①绳子拉力（绳子对所拉物体的弹力）的方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向。

②压力的方向垂直于支持面指向被压的物体。

③支持力的方向垂直于支持面指向被支持的物体。

④“支持面”就是两物的接触面。

深入考察一般物体的接触情况，大致有以下几种：

A．平面与平面接触：

弹力与平面垂直；

B．点与平面接触：

弹力通过接触点垂直于平面；

C．点与曲面接触：

弹力通过接触点垂直于过点的切面；

D．曲面与曲面接触：

弹力通过接触点垂直于公切面（相当于点与点接触）。

5．弹力的大小跟形变的大小有关：

形变越大，弹力也越大，形变消失，弹力也随之消失。

①弹力具有被动适应性。

当物体受力情况或运动状态改变时，形变情况将随着改变，弹力也随着变化。

②弹力大小和物体形变的关系一般比较复杂。

而弹簧的弹力和其形变（伸长和缩短）的关系比较简单：

在弹性限度内，弹簧伸长或缩短的长度越大，弹簧的弹力就越大。

弹簧的弹力大小跟弹簧的伸长（或缩短）的长度成正比。

※上述关系可用胡克定律表示：

F=kx

式中F为弹力大小。

x为弹簧伸长（或缩短）量。

k为弹簧的劲度系数，其大小由弹簧本身的结构（如材料、长度、弹簧丝粗细、截面积、匝数等）决定。

其单位是N／m，如k=1000N／m，表示使弹簧伸长或缩短1m需用1000N的力。

6．弹力的作用点在两物体接触处的受力物体上。

【例一】一物体静止在桌面上，则（B）

A．物体对桌面压力就是物体的重力。

B．桌面发生形变对物体产生支持力。

C．物体对桌面压力是桌面发生形变而产生的。

D．压力、支持力是物体受到的一对平衡力。

【例二】如图所示，质量为m的小球，在互成120°的两光滑平面间静止，且0N水平，则球对OM面的压力大小为____mg_______。

【例三】在一根长lo=50cm的轻弹簧下竖直悬挂一个重G=100N的物体，弹簧的长度变为l1=70cm。

则该弹簧的劲度系数k=_500N/m____，若再挂一重为200N的重物，弹簧的伸长量将为____60__cm。

【例四】画出图2-1-2中小球或杆受到的弹力．除

（2）中的地面外，其他各接触面均光滑，O为圆心．

【解析】根据不同接触面上弹力的特点，作图如图2-1-3所示．

【答案】如图2-1-3所示．

【点拨】准确掌握不同接触面上弹力方向的特点，是解决这类题的关键．

●拓展

三个质量和直径都相等的光滑圆球a、b、c分别放在三个相同的支座上，支点P、Q在同一水平面上，a球的重心Oa位于球心，b球的重心Ob位于球心的正上方，C球的重心Oc位于球心的正下方．三个球都处于平衡状态．支点P对a球、b球、c球的弹力分别为Fa、Fb、Fc，则（）

A．Fa＝Fb＝Fc　　　　　B．Fb＞Fa＞Fc

C．Fb＜Fa＜Fc　　　　　　　D．Fa＞Fb＝Fc

【解析】三种情况下，支点P、Q作用于球的弹力均应指向球心而不是重心，球的重力的作用线也通过球心，球所受的三个力为共点力．由于三球质量和直径都相等，所以三球受力情况完全相同，因此P点对三球的弹力相同．故选项A正确．

【答案】A

课堂训练：

1．下列关于弹力方向的说法正确的是（AC）

A．弹力的方向总是垂直于接触面并指向使其发生形变的物体。

B．弹力的方向总是竖直的。

C．弹力的方向总是与形变的方向相反。

D．弹力的方向总与形变的方向一致。

2．关于弹簧的劲度系数，下列说法中正确的是（C）

A．与弹簧所受的拉力有关，拉力越大，k值也越大。

B．与弹簧发生的形变有关，形变越大，k值越小。

C．由弹簧本身决定，与弹簧所受的拉力大小及形变程度无关。

D．与弹簧本身特征、所受拉力大小、形变的大小都有关

3．如图所示，一弹簧竖立在水平面上，它的倔强系数为100N／m,在弹

性限度内，要使其压缩4cm,需加压力是多大?

答案：

4N

4．如图所示，弹簧秤和细线的重力及一切摩擦不计，物重G=1N，则弹

簧秤A和B的示数分别为（D）

A．1N，0B．0，1N

C．2N，1ND．1N，1N

课后作业：

1．关于弹性形变的概念，下列说法中正确的是（D）

A．物体形状的改变叫弹性形变。

B．物体在外力停止作用后的形变，叫弹性形变。

C．一根铁杆用力弯折后的形变就是弹性形变。

D．物体在外力停止作用后，能够恢复原来形状的形变，叫弹性形变。

2．关于弹力的说法，正确的是（CD）

A．只要两个物体接触就一定产生弹力。

B．看不出有形变的物体间一定没有弹力。

C．只有发生弹性形变的物体才产生弹力。

D．发生形变的物体有恢复原状的趋势，对跟它接触的物体会产生弹力。

3．关于弹力方向的有关说法正确的是（CD）

A．放在斜面上的物体受到斜面给的弹力方向是竖直向上的。

B．放在水平地面上的物体受到的弹力方向是竖直向下的。

C．将物体用绳吊在天花板上，绳受物体给的弹力方向是向上的。

D．弹力的方向垂直于接触面或接触点的切线而指向受力物体。

4．下列说法正确的是（CD）

A．水杯放在水平桌面上受到一个向上的弹力，这是因为水杯发生微小形变而产生的。

B．拿一细竹杆拨动水中漂浮的木块，木块受到的弹力是由于木块发生形变而产生的。

C．绳对物体的拉力方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向。

D．挂在电线下的电灯受到向上的拉力，是因为电线发生微小形变而产生的。

5．如图示，一个重600N的人用300N的力通过绳子和定滑轮拉一个静止在地面上重1000N的物体M，则人受到____拉___力、___支持_____力和重力的作用，其大小分别为___300____N、__300_____N、__600_____N。

M对地面的正压力大小为__700_____N。

6．两条劲度系数均为k的轻弹簧，连接后竖直悬挂。

在其中点和下

端同时挂上一个重G的小球，则两弹簧的伸长之和为（C）

A．2G／kB．G／kC．3G／kD．G/2k

阅读材料：

罗伯特·胡克（HookeRobert1635—1703）是17世纪英国最杰出的科学家之一。

他在力学、光学、天文学等诸多方面都有重大成就。

他所设计和发明的科学仪器在当时是无与

伦比的。

他本人被誉为是英国皇家学会的“双眼和双手”。

1653年，胡克进入牛津大学里奥尔学院学习。

在这里，他结识了一些颇有才华的科学界人士。

这些人后来大都成为英国皇家学会的骨干。

1655年，胡克被推荐给玻意耳当助手，在玻意耳的实验室工作。

1663年，胡克获得了文学硕士学位，并且被选为皇家学会会员。

1665年，胡克担任格列夏姆学院几何学、地质学教授，并从事天文观测工作。

1676年，胡克发表了著名的弹性定律。

1677年至1683年就任英国皇家学会秘书并负责出版会刊。

早在1663年，胡克就起草了皇家学会章程草案，规定学会的宗旨是“靠实验来改进有关自然界诸事物的知识，以及一切有关的艺术、制造、实用机械、发动机和新发明（不牵涉神学、形而上学、道德、政治、语法修辞或逻辑）”。

胡克作为该学会的实验工作与日常事务探办人，在长达20多年的学会活动中，接触并深入到当时自然