精品通用版高考物理总复习主题二相互作用与运动定律211重力基本相互作用学案新人教版.docx

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精品通用版高考物理总复习主题二相互作用与运动定律211重力基本相互作用学案新人教版

2.1.1　重力　基本相互作用

学习目标

核心提炼

1.认识重力、重心的概念，知道重力的计算公式G＝mg，理解重力的方向特点。

3个概念——力、重力、重心

2种表示力的方法——力的图示、力的示意图

4种基本相互作用

2.掌握用力的图示表示力的方法。

3.了解自然界中的四种基本相互作用。

4.理解力的概念及力的作用效果。

一、力和力的图示

1.运动状态的变化

只要一个物体的速度变化，不管是大小改变还是方向改变或者是大小和方向都改变，则运动状态就发生变化。

2.力的概念和作用效果

（1）定义：

物体与物体之间的相互作用。

（2）力的图示：

力可以用带箭头的线段来表示，线段的长短表示力的大小，线段指向表示力的方向，线段的箭尾（或箭头）表示力的作用点。

（3）力的作用效果：

可以改变物体的运动状态，可以使物体的形状发生改变。

思维拓展

甲、乙描述的是“三毛”拉车的情景。

图1

（1）哪幅图画出的是拉力的图示？

为什么？

（2）哪幅图是拉力的示意图？

为什么？

提示　甲图是拉力的图示，因为有标度，乙图是拉力的示意图，它没有标度。

二、重力

产生

由于地球的吸引而使物体受到的力

大小

（1）大小：

G＝mg，式中G、m、g的单位分别为N、kg、N/kg

（2）测量：

用弹簧测力计竖直悬挂被测物体，当处于静止状态时，示数即为其重力大小

方向

总是竖直向下

重心

（1）定义：

物体的各部分都受重力作用，从效果上看可认为各部分所受到的重力作用集中于一点，即为物体的重心

（2）决定重心位置的因素：

①物体的形状；②物体质量的分布

思考判断

（1）地球上所有物体的重力的施力物体都是地球。

（√）

（2）重力的方向也可以表述为指向地心。

（×）

（3）重心是物体重力的作用点，重心一定在物体上。

（×）

三、四种基本相互作用

万有引力、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用为四种基本相互作用。

思维拓展

四种基本相互作用各存在于哪些物体之间？

提示　万有引力存在于一切有质量的物体之间，电磁相互作用存在于电荷间和磁体间，强相互作用存在于原子核内部粒子间，弱相互作用存在于微观粒子间。

　对力的理解

[要点归纳]　

1.力的三个性质

性质

理解

物质性

力是物体对物体的作用，脱离物体而独立存在的力是不存在的，一个力一定同时具有受力物体和施力物体

相互性

物体之间力的作用是相互的，只要一个物体对另一个物体施加了力的作用，另一个物体也一定会对这个物体施加力的作用

矢量性

力是矢量，不仅有大小，而且有方向

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。

如下图所示。

[精典示例]

[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

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。

答案　D

误区警示

（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。

（4）力的物质性表明力离不开施力物体或受力物体，力的相互性表明力总是成对出现的，一个物体对其他物体施加力的同时，也一定受到其他物体的作用力。

[针对训练1]下列说法正确的是（　　）

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

答案　D

　力的表示方法

[要点归纳]　

1.力的图示：

用一条带箭头的线段来表示力的三要素。

力的示意图：

用一条带箭头的线段来表示力的方向和作用点。

2.力的图示与力的示意图的区别

（1）力的图示能表示力的三要素，精确表示力时经常用到。

（2）力的示意图只能表示力的作用点和方向，在对物体的受力情况进行分析时经常用到。

3.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

[精典示例]

[例2]如图2所示，静止的木块对桌面的压力为6N，试画出压力的图示，说明施力物体和受力物体；并画出木块所受重力和支持力的示意图。

图2

思维导图

解析　

（1）画力的图示时，要按照以下步骤进行：

①选定标度→选适当长度的线段表示2N的力。

②确定线段→从作用点起沿力的方向画一线段，线段长短按标度和力的大小画，线段标上刻度。

如图甲所示，从O点竖直向下画一条三倍于标度的线段。

③标注方向→在线段上加箭头表示力的方向。

为了简便，也可以依照图乙来画。

压力的施力物体是木块，受力物体是桌面。

（2）画力的示意图时，只需画出力的作用点和方向，对线段的长短没有严格要求。

图丙为木块所受重力和支持力的示意图，也可以依照图丁那样用一个点表示木块，画出重力和支持力的示意图。

答案　见解析

方法总结

（1）画力的图示时，标度的选取应根据力的大小合理设计，使表示力的有向线段的长度等于2～5段标度的长度。

画出同一物体受到的不同的力时要用同一标度。

（2）对于几何形状规则的物体，在画力的图示或示意图时，有向线段的起点可画在几何中心。

[针对训练2]某人通过细绳用大小为50N的力F斜向上与水平方向呈30°角拉物块A，试画出拉力F的图示，并指出受力物体与施力物体。

解析　画力的图示时，先选好标度：

以5mm长的线段表示10N的力，则拉力F共长25mm，用A点代表物块A，即力的作用点，最后标上箭头指明拉力的方向，即得力F的图示。

为了准确无误地表示拉力的方向，图中的虚线是必要的辅助线。

答案　

细绳拉物块A，受力物体是物块A，施力物体是细绳

　对重力和重心的理解

[要点归纳]　

1.对重力的理解

（1）产生：

重力是由于地球的吸引而产生的，但由于其自转的影响，重力一般不等于地球对物体的引力。

（2）大小

①同一地点，不同物体重力的大小与其质量成正比。

②不同地点，同一物体的重力随所处纬度的升高而增大，随海拔高度的增大而减小。

（3）方向：

重力的方向总是竖直向下，不能将重力的方向表述为“垂直地面向下”或“指向地心”等。

2.对重心的理解

（1）重心的特点：

重心是重力的等效作用点，并非物体的其他部分不受重力作用。

（2）重心的位置及决定因素

①位置：

重心的位置可以在物体上，也可以在物体外。

②决定因素

a.物体质量分布情况。

b.物体的形状。

（3）重心位置的确定方法

①质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上。

②形状不规则的物体，重心与物体的形状、质量分布情况均有关，对薄板类物体，可用支撑法或悬挂法来确定重心。

[精典示例]

[例3]关于物体的重力和重心，下列说法正确的是（　　）

A.物体所受的重力是由于受到地球的吸引而产生的，所以方向总是垂直于地面向下

B.同一物体在地球上的不同位置，当用不同的弹簧测力计测量时其所受重力大小是不同的，当用同一弹簧测力计测量时所受重力大小一定相同

C.物体的重心就是物体各部分所受重力的等效作用点

D.形状规则的物体（如正方体），其重心一定在其几何中心处

解析　重力的方向为竖直向下而不是垂直地面向下，选项A错误；同一物体在地球上不同位置所受重力不同，与测力计无关，选项B错误；重心为物体各部分所受重力的等效作用点，选项C正确；重心的位置与物体的形状与质量分布是否均匀有关，如果质量不均匀分布，仅有规则几何外形，其重心也不一定在几何中心上，选项D错误。

答案　C

误区警示

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。

[针对训练3]关于重力与重心，下列说法正确的是（　　）

A.物体在空中下落时受到的重力比静止时受到的重力大

B.规则物体的重心一定在其几何中心

C.放在桌面上的物体对桌面的压力，其实就是该物体的重力

D.重心是物体内各部分所受的重力的合力的等效作用点

解析　空中下落时物体重力与静止时物体重力相同，故A错误；规则物体的重心不一定在它的几何中心上，还与物体的质量分布有关，当物体的质量分布均匀时，规则物体的重心，一定在它的几何中心上，故B错误；压力是由于相互挤压而产生的，与重力的性质不同，二者不是同一种力，故C错误；重心是物体内各部分所受的重力的合力的等效作用点，故D正确。

答案　D

1.如图3所示，歼－20战机是中国最近研制出的第五代隐身重型歼击机。

它以具有隐身性、高机动性以及先进的航电系统让世界震惊。

关于歼－20战机的受力，下列说法正确的是（　　）

图3

A.战机受到的重力指向地心

B.战机受重力的同时，它也对地球产生引力

C.战机向前运动的推力无施力物体

D.战机匀速飞行时，它不受重力作用

解析　重力的方向竖直向下，而不一定指向地心，A错误；由于地球对战机的引力而产生重力，同时战机对地球也产生引力，B正确；任何力都有施力物体，战机向前的推力来自于空气，C错误；地球附近的任何物体都受重力作用，D错误。

答案　B

2.如图4所示是小车所受外力的图示，所选标度都相同，则对于小车的运动，作用效果相同的是（　　）

图4

A.F1和F2B.F1和F4

C.F1和F3、F4D.都不相同

解析　判断力的作用效果是否相同，应从力的三要素即大小、方向和作用点去考虑，力的三要素相同则作用效果相同，B正确。

答案　B

3.（多选）如果一切物体的重力都消失了，则将会发生的情况有（　　）

A.天不会下雨，也不会刮风B.一切物体都没有质量

C.河水不会流动D.气泡在液体中将不上浮

解析　重力消失了，则与重力有关的自然现象不再发生。

水向低处流、在水中气泡向上移动都是因为水的密度大于气体，风的形成是因为不同区域空气温度不同、密度不同，从而受到重力不同而导致空气流动，而质量是物质的固有属性。

答案　ACD

4.下列关于四种基本相互作用的说法正确的是（　　）

A.万有引力只发生在天体与天体之间，质量小的物体（如人与人）之间无万有引力

B.强相互作用只发生在宇宙天体等宏观物体之间

C.弱相互作用就是非常小的物体间的相互作用

D.电磁相互作用是不需要相互接触就能起作用的

解析　不论大小，任何物体间均有万有引力，A错误；强相互作用发生在原子核内部核子之间，而弱相互作用发生在放射现象中，不是小物体之间，故B、C错误；电磁相互作用即电荷之间的相互作用、磁体之间的相互作用，是不需要相互接触就能起作用的，故D正确。

答案　D

5.如图5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5

答案　如图所示

基础过关

1.下列关于力的作用效果的叙述中，正确的是（　　）

A.物体运动状态发生改变，一定受外力作用

B.物体的运动状态不发生变化，一定不受外力作用

C.物体受到力的作用后，一定同时出现形变和运动状态发生变化的现象

D.力的作用效果完全由力的大小决定

解析　力的作用效果之一就是使物体运动状态发生改变，A正确；物体运动状态不变并不一定没有受到力的作用，力的作用效果是使物体运动状态发生改变或者使物体发生形变，B、C错误；力的大小、方向、作用点都影响力的作用效果，D错误。

答案　A

2.足球运动员已将足球踢向空中，如图1所示，下列描述足球在向斜上方飞行过程中某时刻的受力图中，正确的是（G为重力，F为脚对球的作用力、F阻为阻力）（　　）

图1

解析　被踢出的足球在向斜上方飞行的过程中，只受重力和空气阻力的作用。

重力的方向竖直向下，阻力F阻与球的飞行速度方向相反，B正确。

答案　B

3.关于重力的大小和方向，下列说法中正确的是（　　）

A.在地球表面上的物体都要受到重力作用，所受到的重力与物体的运动状态无关，也不管是否受其他力的作用

B.在地球表面各处的重力方向都是相同的

C.物体所受重力的大小一定等于地球对物体的吸引力大小

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两极而变化

答案　A

4.“不倒翁”是儿童喜爱的玩具，“不倒翁”之所以“不倒”，是因为它的重心设计巧妙，关于“不倒翁”的重心，下列说法中正确的是（　　）

图2

A.重心在“不倒翁”的几何中心上

B.“不倒翁”的重心很高

C.“不倒翁”的重心很低

D.“不倒翁”的重心不在物体上

答案　C

5.跳高运动员在如图所示的四种过杆姿势中，重心最能接近甚至低于横杆的是（　　）

解析　四种过杆姿势中，前三种过杆时重心均在横杆之上，而背越式过杆时，头、躯干、腿依次过杆，身体的大部分与杆接近，甚至低于杆。

答案　D

能力提升

6.一饮料杯装满水，如图3所示，杯的底部有一小孔，在水从小孔不断流出的过程中，杯连同杯中水的共同重心将（　　）

图3

A.一直下降B.一直上升

C.先升后降D.先降后升

解析　首先，水面的下降将导致水和容器这个共同体的质量分布发生变化，即开始一段时间内，水面下降，重心下降，但又由于容器自身质量的影响，水面下降到一定程度后，重心又开始上升了，直至水流完，重心又回到空容器的重心位置，D正确。

答案　D

7.如图4所示，质量分布均匀的正方形薄板ABCD，边长为a，当薄板绕过C点垂直于纸面的水平轴转动时，其重心最多可升高多少？

图4

解析　初状态重心高度h0＝

a。

翻转后，板的重心在板的几何中心，如图所示，重心高度h＝

a。

重心位置升高

Δh＝h－h0＝

a。

答案　

a

8.找出下列力的施力物体和受力物体，并作出物体所受力的图示。

（1）在水平桌面上重力为50N的书的重力；

（2）空气对气球的20N的浮力；

（3）小孩以东偏北30°的方向拉小车的200N的拉力。

解析　

（1）在水平桌面上重为50N的书的重力，施力物体是地球，受力物体是书。

力的图示如图甲所示。

（2）空气对气球的20N的浮力，施力物体是空气，受力物体是气球。

力的图示如图乙所示。

（3）小孩以东偏北30°的方向拉小车的200N的拉力，施力物体是小孩，受力物体是小车。

力的图示如图丙所示。

答案　见解析

9.一个质量为60kg的人，在地球上的重力为588N，在月球上的重力为98N。

该人在地球上的弹跳高度为0.5m。

那么，他在月球上的弹跳高度为多少？

解析　人在地球和月球上的质量相等，由G＝mg得地球表面的自由落体加速度g＝

＝

m/s2＝9.8m/s2

月球表面的自由落体加速度g′＝

＝

m/s2≈1.63m/s2

设人在地球上的弹跳高度为h，在月球上的弹跳高度为h′，人跳起时的初速度为v0

由v2－v

＝2ax和v＝0得

＝

，

解得h′＝

h＝

×0.5m≈3.0m。

答案　3.0m