高中物理人教版 (新课标)必修11 重力 基本相互作用优秀学案

1　重力　基本相互作用

课堂合作探究

问题导学

一、力的概念

活动与探究1

1．如图甲所示，在足球场上，运动员把球踢飞，球由静止变为运动，说明球的运动状态发生了改变；乙图中，弹簧被拉长或压缩，说明弹簧发生了形变。结合以上现象，回答以下问题：

（1）力有哪些作用效果？

（2）图甲中踢出去的足球受到哪些力的作用？

（3）图乙中，手压缩弹簧过程中，谁是施力物体？谁是受力物体？

2．观察图片，运动状态的改变可归结为几种情形？

3．观察图片思考发生形变的原因是什么？

迁移与应用1

下列说法正确的是（　　）

A．鸡蛋碰石头，鸡蛋碎了，石头却完好无损，说明石头对鸡蛋有作用，鸡蛋对石头无作用

B．只有能运动的物体才会施力，静止的物体只能受到力，不会施力

C．任何一个物体，一定既是受力物体，又是施力物体

D．“风吹草低见牛羊”，草受到了力而弯曲，但未见到施力物体，说明没有施力物体的力也是存在的

力是物体与物体之间的相互作用，它具有以下特性：

（1）力的物质性：力是物体间的相互作用，或者说力是物体对物体的作用，没有脱离物体而独立存在的力。我们谈到一个力时，一定同时具有受力物体和施力物体；不存在只有受力物体而没有施力物体的力，也不存在只有施力物体而没有受力物体的力。

（2）力的相互性：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，那么另一个物体一定同时对这个物体也施加了反作用力，即力总是成对出现的。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）力的矢量性：力是矢量，既有大小，又有方向。力的方向不同，作用效果不同。

（4）力的独立性：一个物体可能同时受多个力作用，每一个力都产生独立的作用效果。

二、力的图示

活动与探究2

1．简述画力的图示的步骤，体会在力的图示中，力的三要素是如何呈现的？

2．力的图示与力的示意图最主要的区别在何处？

迁移与应用2

如图所示，静止木块对桌面的压力为6 N，试作出压力的图示，说明施力物体和受力物体，并作出木块所受重力和支持力的示意图。

（1）力的图示：用一根带箭头的线段表示出力的三要素的方法。

（2）在画同一物体受到几个力的图示时，必须选择同一标度；一般情况下，线段应选2～5段整数段标度的长度。

（3）力的示意图：它是力的图示的一种简化，也是用一条有向线段表示力的作用点、方向和粗略大小，即对线段长度上没有严格要求，在不知道力的具体大小（或不需要具体大小）时，通常画力的示意图，若在对物体进行受力分析画受力图时，应画力的示意图。[来源:学科网]

（4）用力的图示或力的示意图把力表示出来，这是一种科学方法，通过这种方法，把力译成几何语言，能更直观和形象地表示力。

三、重力

活动与探究3

1．苹果从树上下落，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，这些司空见惯的现象受什么共同的规律支配呢？

2．重力的施力物体是谁？其本质是什么？重力与运动状态有关吗？

3．如图是建筑工地常用的重锤，用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？

4．为什么说重力的大小由物体的质量和所处的地理位置共同决定？怎样理解G＝mg?

迁移与应用3

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

C．同一物体在地球上无论怎样运动都受到重力

D．重力是由于物体受到地球的吸引而产生的

（1）重力与万有引力的关系

重力是地球的万有引力在地球表面附近的一种表现，是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力，但由于地球自转的影响，重力并不等同于万有引力。

（2）重力大小G＝mg

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，同一物体在地面上所在位置的纬度越高，所受重力越大；在地球上空的位置海拔越高，重力越小。

（3）重力方向

重力的方向总是竖直向下，竖直向下不等同于垂直于支撑面向下，也不等同于指向地球球心。

（4）重力的测量

重力的大小可以用弹簧测力计测出：物体静止时弹簧测力计对物体的拉力（如图甲）或支持力（如图乙）的大小等于物体受到的重力。

物体对弹簧测力计的拉力和物体所受的重力是本质上不同的两种力，但它们的大小是相等的。

在日常生活中，体检时常用磅秤测量我们的体重，工业上常用电子吊秤称更重的物体。[来源:Z,xx,k.Com]

四、重心

活动与探究4

1．什么是重心？重心是物体上最重的一点吗？能不能认为地球只吸引物体的重心这一点？

2．物体重心的位置跟哪些因素有关系？跟物体的放置情况和运动状态有关吗？

3．为什么用悬挂法可以确定不规则薄板状物体的重心？

4．通过重心这一概念体会物理中的等效替代思想。观察走钢丝图片，从重心的角度谈谈走钢丝表演成功的关键。走钢丝的演员为什么要拿一根横杆？

迁移与应用4

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

（1）重心是一个等效作用点：一个物体的各个部分都分别受到重力的作用，从效果上看，可以认为物体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。

（2）物体重心的位置跟物体的形状和质量分布都有关系，只有形状规则且质量均匀分布的物体的重心才在物体的几何中心上。

（3）重心的位置可能在物体上，也可能不在物体上。如木工师傅用的拐尺，它的重心就在拐尺的外边（如图所示）。质量分布均匀的球壳，其重心在球心，而不在球壳上。

（4）薄板的重心可用悬挂法确定，如图所示，先在A点把薄板悬挂起来，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。

当堂检测

1．下列关于力的说法，正确的是（　　）

A．力是物体对物体的作用，力的作用是相互的

B．力是由施力物体发出，被受力物体接受的一种特殊物质

C．力的作用是同时发生的

D．地球对苹果有力的作用，而苹果对地球没有力的作用，所以苹果落向地球

2．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[来源:学,科,网]

B．同一地点，物体的重力与物体的质量成正比

C．物体下落时，它受到的重力大于它静止时所受的重力

D．物体的重力总等于它对竖直测力计的拉力[来源:学。科。网Z。X。X。K]

3．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．直铁丝变弯后，重心便不在中点，但一定还在铁丝上

D．重心是物体的各部分所受重力的等效的作用点

4．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。

5．如图所示，把一边长为a的匀质立方体，绕AB棱翻转至对角面ABCD处于竖直位置时，其重心位置升高多少？

答案：

课堂合作探究

【问题导学】

活动与探究1：1．答案：（1）力的作用效果是使物体发生形变或改变物体的运动状态。

（2）踢出去的足球受到重力和空气阻力的作用。

（3）用手“压”弹簧，手是施力物体，弹簧是受力物体，同时弹簧对手也有“挤压”的效果，此时弹簧是施力物体，手是受力物体，因此，手既是施力物体又是受力物体，弹簧既是受力物体同时又是施力物体，力总是成对出现的。

2．答案：（1）运动状态即速度，运动状态的改变包括速度大小和方向的改变；

（2）踢球时，人对球的作用力使得球从静止到运动，球的速度增大；

（3）抱住球时，球从运动到静止，球的速度减小；

（4）把球磕飞就是人对球的作用力使得球的速度大小、方向发生了变化。

因此，运动状态的改变就是指速度的大小、方向发生改变。

3．答案：树枝垮下来，发生了形变，原因是树枝受到了雪的压力；撑竿变得弯曲，发生了形变，原因是撑竿受到了运动员手臂的拉力。无论是被大雪压垮的树枝还是被运动员压弯的撑竿共同之处在于在力的作用下它们都发生了形变。发生形变是力的作用效果的具体表现。

迁移与应用1：C　解析：力的作用是相互的，但效果可以不同，故A错。不管物体是否运动，当它与别的物体发生相互作用时，它既是施力物体，同时也是受力物体，故B错。自然界中的物体都是相互联系的，任何一个物体总会受到别的物体的作用，是受力物体，同时也会对别的物体施加力的作用，又是施力物体，故C正确。“风吹草低见牛羊”是由于草受到风力，即受到流动空气的作用力才弯曲的，风力的施力物体是流动的空气，只是人们看不见而已，故D错误。

活动与探究2：1．答案：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。

2．答案：力的图示和力的示意图的比较

迁移与应用2：答案：见解析

解析：（1）选4 mm的线段表示2 N的力；（2）木块对桌面的压力作用在桌面上，作用点如图甲所示；（3）从O点竖直向下画一条三倍于标度（12 mm）的线段；（4）在线段上加箭头表示力的方向。为了简便，也可以照图乙来画。

画力的示意图时，只需画出力的作用点和方向，对线的长短没有严格要求。如图丙为木块所受重力和支持力的示意图，也可以照图丁那样用一点表示木块，画出重力和支持力的示意图。

活动与探究3：1．答案：因为这些物体都受到重力作用，而重力的方向是竖直向下的，所以这些物体总要下落。

2．答案：重力的施力物体是地球，重力的本质是地球对物体的吸引力，地球表面附近的一切物体，不论是静止的，还是运动的，都受重力作用。

3．答案：因为重力的方向是竖直向下的，所以，悬挂重锤的细线方向一定是竖直向下的，如果墙壁与直线平行，就说明墙壁是竖直的，没有倾斜。

4．答案：（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，随离地面高度的增加而减小），不过这种差异很小，一般在离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＝9.8 N/kg，表示质量是1 kg的物体受到的重力是9.8 N。

迁移与应用3：CD　解析：重力是由于物体受到地球的吸引而产生的，故D正确。但地球对物体的吸引产生了两个效果：一个效果是吸引力的一部分使物体绕地球转动；另一个效果即另一部分力才是重力，也就是说重力通常只是吸引力的一部分，因此A错。重力是地球对物体的作用，而与物体的运动状态无关，也与物体是否受到其他力的作用无关，所以B错，C正确。[来源:学+科+网Z+X+X+K]

活动与探究4：1．答案：重力的等效作用点称为重心。从效果上看，我们可以认为物体各部分受到的重力集中在一个点上，这个点叫做物体的重心。重心不是物体上最重的地方，也不是只有重心处才受重力作用。

2．答案：与重心位置有关的因素：①物体的形状；②物体的质量分布。物体重心跟物体的放置情况和运动状态无关。

3．答案：把薄板状的不规则物体悬挂后，物体受重力和向上的拉力，根据二力平衡，重心必在悬线所在的竖直方向上，选取两个悬挂点，两次悬线延长线的交点即为重心的位置。

4．答案：（1）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。（2）要保证走钢丝表演成功，整个人（包括手中的横杆）的重心一定要在钢丝绳的正上方，如果重心偏离钢丝绳的正上方，表演就失败了。（3）演员手拿一根横杆，当人的重心偏离钢丝的正上方时，可以通过调节横杆的位置达到调节重心位置的目的，保证表演成功。

迁移与应用4：D　解析：考查对重心的理解，关键是明确物体的重心与质量分布有关。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，开始一段时间内，球壳内剩余的水较多，随着水的重心的下降，球壳和水共同的重心也下降；后来一段时间内，球壳内剩余的水较少，随着水的重心的下降，球壳和水共同的重心却升高；最后，水流完时，重心又回到球心。故球壳和水的共同重心先降低后升高，D选项正确。

【当堂检测】

1．AC　2．B　3．D

4．答案：力的图示如图甲或乙所示，力的示意图如图丙

5．答案：a