高中物理教科版 (2019)必修 第一册1 力 重力学案

力　重力

学习目标：1.[物理观念]了解重力产生的原因，知道重力的大小和方向，理解重心的概念．　2.[物理观念]理解力是物体间的相互作用，能分清施力物体和受力物体．　3.[科学思维]会作力的图示和力的示意图．　4.[科学思维]理解重心的位置与物体形状、质量分布有关．

阅读教材，回答第58页“图3­1­2 a，b，c”的问题，并梳理必要知识点．

教材P58“图3­1­2 a，b，c”问题．

提示：(a)跳板对运动员有作用力，(b)改变冰面的光滑程度，而影响阻力大小，(c)磁铁的吸引力．

一、力的概念和表示法

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、速度方向发生变化或速度大小和方向都发生变化)．

(2)物体在力的作用下可以产生形变．

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：用一根带箭头的线段(有向线段)来表示力这个矢量．

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，线段所在的直线叫作力的作用线．

(2)力的示意图：只用一根带箭头的线段来表示力的方向和作用点．

5．力的分类

(1)按命名方式的不同可分为：

①性质力：重力、弹力、摩擦力等；

②效果力：支持力、拉力、压力、动力、阻力等．

(2)按相互作用的物体是否接触分为：

①接触力：弹力、摩擦力；

②非接触力：重力、电场力、分子力等．

二、重力及其大小和方法

1．定义：由于地球吸引而使物体受到的力．

2．大小：G＝mg，其中g就是自由落体加速度，通常取g＝9.8 N/kg(m/s2)或g＝10 N/kg(m/s2)．

3．方向：总是竖直向下．

三、重心

1．重心：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可以把物体各部分受到的重力视为集中作用在某一点，这个点就是重力的作用点，叫作物体的重心．

2．决定因素：质量分布均匀的物体的重心只跟物体的形状有关，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：对形状不规则的薄板状物体，可以采用悬挂法来确定重心的位置．

四、重力的测量

1．重力的大小可用弹簧测力计测量，将物体竖直悬挂在测力计的挂钩下，物体静止时测力计的示数就等于物体受到的重力．

2．市场上普遍使用的电子秤测量的也是物体所受的重力．

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(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5 N，则这两个力一定相同． (×)

(4)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．关于力的说法中正确的是(　　)

A．力是物体对物体的作用

B．只有靠得很近的物体才有力的作用

C．由磁铁间有相互作用可知，力可以离开物体而单独存在

D．力的大小可以用天平测量

A　[力是物体对物体的作用，是指物体之间的推、拉、挤、压、提、吸引、排斥等，故A正确；离的远的物体间也有作用力，如万有引力，故B错误；力不能离开物体存在，产生力至少有两个物体，故C错误；力的大小用弹簧测力计来测量，故D错误．]

3．关于重力的大小，下列说法中正确的是(　　)

A．物体的重力大小总是恒定的

B．同一地点，物体的重力与物体的质量成正比

C．物体落向地面时，它受到的重力大于它静止时所受到的重力

D．物体的重力总等于它对竖直弹簧测力计的拉力

B　[物体的重力与地理位置、高度有关，与运动状态无关，同一地点，其大小与质量成正比，A、C错误，B正确；物体对测力计的拉力大小不一定与重力大小相等，而与其运动状态有关，D错误．]

1．力的四性的认识

2.力的作用效果

(1)

(2)力的作用效果与力的大小、方向、作用点都有关系．

(3)分析力的作用效果是判断物体是否受力的最基本方法．

3．力的图示与力的示意图的画法

4.特别提醒

(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．

【例1】　如图所示，物体A对物体B的压力是10 N，试画出这个力的图示和示意图．

[解析]　画力的图示，要严格按照以下步骤进行．

(1)选定标度：此题选2 mm长的线段表示2 N的力．

甲　　　乙　　　丙

(2)从力的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，也可以如图乙所示，从O点(用O点代替B物体)竖直向下画一段五倍于标度的线段．

(3)在线段上加箭头表示力的方向．

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N＝10 N即可，如图丙所示．

[答案]　见解析

力的图示法口诀

要想表示力，方法很简单，选好比例尺，再画一线段．长短表大小，箭头表方向，注意线尾巴，放在作用点.   

[跟进训练]

训练角度1　力的概念

1．下列关于力的说法中正确的有(　　)

A．力的作用离不开施力物体，但可以没有受力物体

B．有的物体自己就有力，这个力不是另外的物体施加的

C．力是物体与物体间的相互作用

D．没有施力物体和受力物体，力照样可以独立存在

C　[力是物体间的相互作用，有力作用时必定要有两个物体同时存在，一个是施力物体，另一个是受力物体．一个物体是不能对自己产生力的作用的．有人说：拍手时不是自己对自己作用吗？对此类问题要注意研究对象的选取，这时的“物体”不应是整个人，而应是两只手，是两只手之间的相互作用，不能根据所研究问题的性质而随意扩展研究对象的范围．故C正确．]

训练角度2　力的表示方法

2．在图甲中木箱P点，用与水平方向成30°角斜向右上的150 N的力拉木箱；在图乙中木块的Q点，用与竖直方向成60°角斜向左上的20 N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．

甲　　　　乙　　　　丙

[答案]　如图所示

甲　　　　乙　　　　丙

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．

(2)大小：由G＝mg，在同一地点，重力的大小与质量成正比；在不同地点，如从两极到赤道或远离地面，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．

(3)方向：重力的方向始终竖直向下，也可以说“垂直于水平面向下”，不能将重力的方向描述为“垂直向下、向下、指向地心”．

(4)重力的测量

①测量工具：弹簧测力计；

②测量方法：悬挂在测力计上的物体静止时，测力计的示数即为物体重力的大小．

2．对重心的理解

(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，但可以把物体的质量看成都集中在重心这一点．

(3)重心的位置可以不在物体上．

3．特殊情况下物体重心的确定方法

(1)支撑法

轴对称的碗、碟等，它们的重心在其中垂线上．它们的重心可用两个力平衡的方法找到，如用一个手指将碟子顶起并静止，即可找到其重心．

(2)悬挂法

如图所示，将薄板状物体用细线在A点悬挂起来，由于物体静止时只受重力mg和悬线拉力F的作用，因此这两个力是一对平衡力．由二力平衡条件知，这两个力一定大小相等、方向相反，故物体的重心一定位于悬线的延长线AB上．同理，将其在D点悬挂起来，其重心一定位于悬线的延长线DE上．因此，AB与DE的交点C就是重心G的位置．

【例2】　下列关于重力的说法中正确的是(　　)

A．只有静止不动的物体才受到重力

B．一个悬挂在绳子下的物体，它受到的重力就是绳子对它的拉力

C．重力只有受力物体，没有施力物体

D．在地面上同一地点，物体的质量越大，它所受到的重力也越大

思路点拨：解答本题应明确：重力是由地球的吸引产生的，与运动状态无关，大小由m和g决定．

D　[任何物体都受重力，与物体静止还是运动无关，A错误；用绳子悬挂的物体静止时，绳子对物体的拉力大小等于重力，但重力不是绳子对它的拉力，B错误；重力既有施力物体也有受力物体，C错误；在同一地点，g值相同，由G＝mg可知质量越大，重力也越大，D正确．]

关于重力理解的三点注意

(1)地球上所有物体都受重力作用，不管其质量大小，或有无生命．

(2)重力虽是地球对物体的引力产生，但两力并不相等，方向也不完全相同.   

(3)重力是非接触力，同一物体在运动和静止时所受的重力大小相等.

[跟进训练]

训练角度1　重力

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

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，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．]

训练角度2　重心

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

D　[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．]

1．下列关于力的说法正确的是(　　)

A．先有施力物体，然后才有受力物体

B．足球运动员一脚踢出去却没有击中足球，看来力可以没有受力物体

C．飞行的子弹能水平前进，也可以存在没有施力物体的力

D．有施力的物体就一定有受力的物体

D　[力是不能离开施力物体和受力物体而独立存在的，施力物体和受力物体是同时存在的，故选项A、B、C错误，选项D正确．]

2．关于重力和重心，下列说法正确的是 (　　)

A．当物体漂浮在水面上时重力会减小

B．放置在水平面上的物体对水平面的压力就是物体的重力

C．物体的重心位置总是在物体的几何中心上

D．物体的重心位置可能随物体形状的变化而改变

D　[物体的重力与物体所处状态无关，A错误；物体对水平面的压力与物体的重力的施力物体及受力物体不同，B错误；物体的重心位置与物体的形状及质量分布有关，只有质量分布均匀，形状规则的物体的重心在其几何中心，C错误，D正确．]

3．如图表示小车所受外力F的图示，则对小车的运动，作用效果相同的是(　　)

A．F1和F2　　　　 B．F1和F4

C．F1和F3、F4 D．都不相同

B　[由于F2比F1(F4)小，F3的方向与F1(F4)的方向不同，而F1和F4的大小、方向均相同，都使物体受到向右的作用力，故F1和F4的作用效果相同，B正确．]

4．关于力的作用效果的说法中正确的是(　　)

A．物体的运动状态发生变化，一定受到外力作用

B．物体的运动状态不发生变化，一定不受外力作用

C．力对物体的作用效果完全由力的大小决定

D．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

A　[力是改变物体运动状态的原因，物体的运动状态发生变化，物体一定受到外力的作用，A正确；弹簧受外力被拉伸稳定后，发生了形变，但运动状态并没有发生变化，B、D错误；力的作用效果由力的大小、方向、作用点三要素共同决定，C错误．]

5．(新情景题)新华社兰州2019年7月11日电(记者张睿、何问)重达上百公斤的铁块被搬上高台、400公斤的轮胎被多次翻转、15吨的汽车被缓缓拉动……11日，伴随着观众震耳欲聋的加油与欢呼声，2019国际大力士中国公开赛在甘肃省甘南藏族自治州迭部县完成了为期两天的竞赛．最终波兰选手内森·齐格蒙特凭借体重较轻的微弱优势夺得冠军，中国选手李德全斩获季军．

图为7月10日，中国选手李德全在“抱元宝”比赛中．新华社记者陈斌摄．

在比赛过程中，400公斤轮胎被多次翻转，重心位置如何变化？

[答案]　轮胎在从水平到竖直过程中，重心位置上升，在从竖直变为水平过程中，重心位置下降．