2022年初升高物理衔接讲义 08 力的概念、重力（教师版+学生版）

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专题08 力的概念、重力初中知识回顾：一、力1、力：力是物体对物体的作用。2、物体间力的作用是相互的。 (一个物体对别的物体施力时，也同时受到后者对它的力)。3、力的作用效果：力可以改变物体的运动状态，还可以改变物体的形状。(物体形状或体积的改变，叫做形变。)4、力的单位是：牛顿(简称：牛)，符合是N。1牛顿大约是你拿起两个鸡蛋所用的力。5、实验室测力的工具是：弹簧测力计。6、弹簧测力计的原理：在弹性限度内，弹簧的伸长与受到的拉力成正比。7、弹簧测力计的用法：(1)要检查指针是否指在零刻度，如果不是，则要调零；(2)认清最小刻度和测量范围；(3)轻拉秤钩几次，看每次松手后，指针是否回到零刻度，(4)测量时弹簧测力计内弹簧的轴线与所测力的方向一致；⑸观察读数时，视线必须与刻度盘垂直。(6)测量力时不能超过弹簧测力计的量程。8、力的三要素是：力的大小、方向、作用点，叫做力的三要素，它们都能影响力的作用效果。9、力的示意图就是用一根带箭头的线段来表示力。具体的画法是：(1)用线段的起点表示力的作用点；(2)延力的方向画一条带箭头的线段，箭头的方向表示力的方向；(3)若在同一个图中有几个力，则力越大，线段应越长。有时也可以在力的示意图标出力的大小，10、重力：地面附近物体由于地球吸引而受到的力叫    重力。重力的方向总是竖直向下的。11、重力的计算公式：G=mg，(式中g是重力与质量的比值：g=9.8 牛顿/千克，在粗略计算时也可取g=10牛顿/千克)；重力跟质量成正比。12．重心：重力在物体上的作用点叫重心。高中知识预习：一 力的概念：力是物体对物体的作用1．力的基本特征特别需要指出的是：力是物体对物体的作用，它是不能离开物体而独立存在的，当一个物体受到力的作用时，则必定有另一个物体来产生这一作用力,不存在没有受力物体或施力物体的“力”。同时，被作用的物体也会产生一个大小相等、方向相反的反作用力去作用于另一物体。力的三要素：力的大小，方向，作用点，都能够影响力的作用效果.用带箭头的线段把力的三要素表示出来的做法叫做力的图示.力的示意图：只表示力的方向，作用点.[注意]：效果不同的力，性质可能相同；性质不同的力，效果可能相同.2．力的分类：(1)按力的性质分类：如重力(万有引力)、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力、核力……(按现代物理学理论，物体间的相互作用分四类：长程相互作用有引力相互作用、电磁相互作用；短程相互作用有强相互作用和弱相互作用。宏观物体间只存在前两种相互作用。)(2)按力的效果分类：如压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力 ……(3)按产生条件分：场力(非接触力)、接触力二、常见的三类力1.重力：重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。(注意：重力是万有引力的一个分力，另一个分力提供物体随地球自转所需的向心力，在两极处重力等于万有引力。由于重力远大于向心力，一般情况下近似认为重力等于万有引力。)(1)重力的大小：重力大小等于mg，g是常数，通常等于9.8N/kg。(2)重力的方向：竖直向下。  (3)重力的作用点——重心：重力总是作用在物体的各个点上，但为了研究问题简单，我们认为一个物体的重力集中作用在物体的一点上，这一点称为物体的重心．(重力的等效作用点)[注意]：①质量均匀分布的物体，重心的位置只跟物体的形状有关(外形规则的重心，在它们几何中心上)；质量分布不均匀的物体，重心的位置除跟物体的形状有关外，还跟物体内质量分布有关.②采用二次悬挂法可以确定任意薄板的重心.③重心可在物体上，也可在物体外(质心也是一样).④物体的重心和质心是两个不同的概念，当物体远离地球而不受重力作用时，重心这个概念就失去意义，但质心依然存在，对于地球上体积不大的物体，重心与质心的位置是重合的.⑤物体的形状改变，物体的重心不一定改变.  1．知道力是物体之间的相互作用，在具体问题中能找出施力物体和受力物体。　　1．知道重力是由于物体受到地球的吸引而产生的。　　2．知道重力的大小和方向，知道用悬绳挂着的静止物体，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。会用公式G=mg(g=9．8N/kg)计算重力。　　4．知道重心的概念以及均匀物体重心的位置。5．知道力有大小和方向，在具体问题中能画出力的图示或力的示意图。[典例1]下列关于力的说法中正确的是(　　)A．甲用力把乙推倒，说明甲对乙有力的作用，乙对甲没有力的作用B．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力，不会施力C．任何一个物体，一定既是受力物体，也是施力物体D．两个力的大小都是5N，则这两个力一定相同解析　甲推乙的同时，乙也在推甲，力的作用是相互的，A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．例如马拉车时，车也拉马；书向下压桌子，桌子也向上支撑书，B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，所以每一个物体都受到别的物体的作用，是受力物体，同时也对其他物体施力，即又是施力物体，C对；力是矢量，比较两个力是否相同，除了比较其大小还要比较其方向，D错．答案　C[典例2]关于力，下列说法正确的是(　　)A．有的物体自己就有力，如爆炸的手榴弹，所以这个力可以没有施力物体B．力不能离开物体而存在C．不接触的物体之间一定没有力的作用D．有的物体只是施力物体而不是受力物体答案　B解析　此题可根据力的产生条件来判断，抓住“力是物体与物体之间的相互作用”，要想有力，必须同时存在施力物体和受力物体，两者缺一不可．一个物体在对其他物体施加力的同时一定受到其他物体力的作用，即是施力物体同时又是受力物体，故A、D错误．C项则歪曲了力产生的条件，只要两物体发生相互作用即可产生力，不一定非得接触，故C错误．[典例3]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[来源:学,科,网]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解析　物体的重力与物体所处状态无关，A错；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；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才在其几何中心，C错，D对．答案　D[典例4]关于物体所受的重力，以下说法正确的是(　　)A．物体只有在地面上静止时才受到重力作用B．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C．物体在向上抛出时受到的重力小于它静止时所受到的重力D．同一物体在同一地点，不论其运动状态如何，它所受到的重力都是一样大的答案　D解析　物体所受的重力是由于地球对物体的吸引而产生的，重力的大小为G＝mg.可见对同一物体(m一定)，在同一地点(g一定)，重力大小是相同的，而与物体的运动状态无关，因此选项A、B、C均错误，只有选项D是正确的．[典例5]下列关于重心的说法中正确的是(　　)A．任何有规则形状的物体，它的重心一定与它的几何中心重合B．用一条绳子把一个物体悬挂起来，物体处于完全静止状态，该物体的重心不一定在绳子的延长线上C．任何物体的重心都在物体内，不可能在物体外D．重心与物体的形状和物体的质量分布有关答案　D解析　重心的位置与物体的形状和质量分布有关，只有形状规则、质量分布均匀的物体的重心才在物体的几何中心，A错误，D正确；用一条绳子把一个物体悬挂起来，物体处于完全静止状态时，物体的重力与绳子的拉力平衡，由二力平衡的知识可知，物体的重心一定在绳子的延长线上，B错误；重心是物体各部分所受重力的等效作用点，可以在物体上也可以不在物体上，C错误．[典例6]如图所示，圆桶形容器内装有一定量的某种液体，容器和液体整体的重心正好位于液面下的A点，现将液体倒出一些，则关于整体重心位置的变化，下列说法正确的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　A．下降           B．上升           C．不变          D．不确定答案　D 一、单选题1．小物块静止放在斜面上，斜面对小物块的支持力大小为3N，下面四个图中正确的是(　　)A． B．C． D．【答案】A【解析】斜面对小物块的支持力大小为3N，作用点应该在小物块上，且方向应该垂直于斜面向上，故BCD错误，A正确。故选Ａ。2．下列各组物理量中，全部是矢量的是(　　)A．速度、时间、加速度、位移B．位移、速度、力、加速度C．位移、速度、加速度、质量D．速度、加速度、力、时间【答案】B【解析】矢量为既有大小，又有方向的物理量，如速度、加速度、位移、力等；标量是只有大小没有方向的量，如时间，质量、长度等。A．速度、位移、加速度是矢量，时间是标量，故A错误；B．四个量都是矢量，故B正确；C．位移、速度、加速度是矢量，质量是标量，故C错误；D．速度、加速度、力是矢量，时间是标量，故D错误。故选B。3．对力的概念的理解，下列说法正确的是(　　)A．一个力必定联系着两个物体，其中任意一个物体既是受力物体，又是施力物体B．力离不开受力物体，但可以没有施力物体C．射出枪口的子弹，能打到很远的距离，因为子弹离开枪口后受到一个推力的作用D．只要两个力的大小相等，它们产生的效果一定相同【答案】A【解析】A．力的作用是相互的，一个力必定联系着两个物体，其中任意一个物体既是受力物体，又是施力物体，故A正确；B．力离不开受力物体，一个力必定同时存在施力物体和受力物体，故B错误；C．射出枪口的子弹，能打到很远的距离，是由于惯性，不是因为子弹离开枪口后受到一个推力的作用，故C错误；D．根据力的三要素，力的作用效果不仅跟力的大小有关，还跟力的方向和作用点有关，故D错误。故选A。4．下面说法正确的是(　　)A．物体的运动状态没有发生改变，说明物体不受到力的作用B．重心的位置不一定在物体上，但形状规则的质量分布均匀的物体的重心一定在物体上C．同一物体从地球移到月球其重力大小不变D．一个力必定联系着两个物体，其中任意一个物体既是受力物体，又是施力物体【答案】D【解析】A．物体的运动状态没有发生改变，说明物体所受合力为零，并不代表不受到力的作用，例如静止在水平桌面上的物体，受自身重力和桌面的支持力作用，其合力为零，运动状态不变。故A错误；B．重心的位置不一定在物体上，形状规则的质量分布均匀的物体的重心一定在物体的几何中心处，也不一定在物体上，如足球。故B错误；C．同一物体从地球移到月球其质量不变，因为地球和月球表面的重力加速度不同，所以重力大小会发生变化。故C错误；D．根据力的相互性，可知一个力必定联系着两个物体，其中任意一个物体既是受力物体，又是施力物体。故D正确。故选D。5．足球运动员把足球踢向空中。若不计空气阻力，我们用G表示重力，F表示脚对球的作用力，则下列表示足球在空中飞行时的受力图，正确的是(　　)A． B． C． D．【答案】A【解析】由题意可知足球在空中飞行时只受到重力G，方向竖直向下，故选A。6．下列说法中正确的是(　　)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【解析】A．物体间力的作用是相互的，施力物体同时也是受力物体，故A错误；B．运动员将足球踢出，球在空中飞行时不再受向前的推力，故B错误；C．物体间力的作用是相互的，甲用力推乙时，甲对乙有力的作用，乙对甲也有力的作用，故C错误；D．两个物体发生相互作用时可以不相互接触，如磁铁吸引铁钉，故D正确。故选D。7．下列关于力的叙述正确的是(　　)A．力可以脱离物体而单独存在 B．物体的重心一定在物体上C．有摩擦力就一定有弹力 D．静摩擦力的大小与压力成正比【答案】C【解析】A．力是物体与物体之间的作用，不能脱离物体而单独存在，故A错误；B．只有形状规则且质量分布均匀的实心物体的重心才一定在物体上，故B错误；C．根据摩擦力产生的条件可知有摩擦力就一定有弹力，故C正确；D．滑动摩擦力的大小与压力成正比，静摩擦力不具有此规律，故D错误。故选C。8．如图，将卡车上的货物由甲位置移到乙位置，卡车(连同货物)的(　　)A．重力大小不变，重心位置不变B．重力大小改变，重心位置不变C．重力大小不变，重心位置改变D．重力大小改变，重心位置改变【答案】C【解析】根据G=mg可知重力大小不变，重心位置与物体形状和质量分布情况有关，当货物由甲位置移到乙位置，重心位置改变。故选C。9．如图所示，一个空杯子静止在水平桌面上，现对空杯缓慢加水，直至水加满，则此过程中，杯连同杯中水的共同重心将(　　)A．一直下降 B．一直上升C．先上升后降低 D．先降低后上升【答案】D【解析】空杯子的重心在杯子中心偏点下，对空杯缓慢加水的过程中，重心位置不断下降，随着水的不断增加，整个重心又要上升，故重心的位置先下降后上升，ABC错误，D正确。故选D。10．田径比赛中的跳高项目，经历了“跨越式”、“剪式”、“滚式”、“俯卧式”、“背越式”5次技术性的革命。目前运动员普遍采用“背越式”技术，获得较好成绩的原因是(　　)A．采用“背越式”技术，起跳时人体重心可以提高更多B．在五种技术中“背越式”最易掌握，成绩比较稳定C．“背越式”掌握得好的运动员，过杆时重心在横杆上擦杆而过D．“背越式”掌握得好的运动员，过杆时重心在横杆下钻过去【答案】D【解析】A．“背越式”技术是使重心降低，故A项错误；B．“背越式”需要控制好身体的弧线，并掌握好过杆时机，其难度较大，不易掌握，故B项错误；CD．采用“背越式”技术，人体两端向下弯曲状，当人体从杆上通过时，重心在杆下，故C项错误，D项正确。故选D。11．如图所示为仰韶文化时期的某款尖底瓶，该瓶装水后“虚则欹(“欹”通“倚”。斜倚，斜靠)、中则正、满则覆”。下面有关瓶(包括瓶中的水，下面选项中的瓶均同此处)的说法正确的是(　　)A．瓶所受重力就是地球对瓶的吸引力 B．瓶处于静止状态时，瓶子都是竖直的C．装入瓶中的水越多，瓶的重心一定越高 D．瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作用点【答案】D【解析】A．重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，严格来说，重力是地球对物体吸引力的一个分力，所以重力不等于物体受到的地球的吸引力，A错误；B．由题意瓶处于静止状态时，水比较少时，则是倾斜的，B错误；C．瓶本身的重心位置不变，水比较少时，随水的增加，整体的重心位置可能先减小然后才逐渐升高，C错误；D．根据重心的定义可知，瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作用点，D正确。故选D。12．如图所示，n块厚度为d的相同的砖块，靠在一起平放在地面上，今将它们一块一块向上叠起来，这堆砖的重心升高了多少？(　　)A． B． C． D．【答案】B【解析】当砖块在地面上时，重心高度为，将它们一块一块向上叠起来重心高度为，这堆砖的重心升高了故选B。二、多选题13．有关力的概念，下列说法正确的是(　　)A．力不可能离开物体而独立存在 B．受力物体不一定是施力物体C．一个力的发生至少涉及一个物体 D．重力的大小和方向与物体的运动状态无关【答案】AD【解析】A．有力的作用必然存在施力物体与受力物体，故力不可能离开物体而独立存在，A正确；B．由于力的作用是相互的，一个物体作为受力物体的同时也是施力物体，B错误；C．一个力的发生至少涉及两个物体，C错误；D．重力的大小为方向总是竖直向下，均与物体的运动状态无关，D正确。故选AD。14．如图所示，一条长的链子对称地挂在光滑圆环上，若稍有扰动，链子从右侧滑下，至链子刚离开圆环的过程，以下说法正确的是(　　)A．链子重心下移了 B．链子重心下移了C．下滑过程中链子重心先上移再下移 D．下滑过程中链子重心一直下移【答案】BD【解析】AB．初始时链子重心距圆环下端10cm，刚离开圆环时链子重心距圆环下端20cm，链子重心下移了，故A错误，B正确；CD．下滑过程中，可看作将链子左侧下端移到链子右侧下端，则重心一直下移，故C错误，D正确。故选BD。三、解答题15．磁悬浮地球仪利用电流的磁效应使地球模型漂浮在半空中，主要由地球模型和磁悬浮底座组成。如图所示，质量的地球模型和的磁悬浮底座放在水平玻璃面上。整体处于静止状态。取重力加速度大小，求：(1)地球模型所受的重力：(2)底座对玻璃面的压力。【答案】(1)4N，方向竖直向下；(2)10N，方向竖直向下【详解】(1)由解得方向竖直向下。(2)对磁悬浮地球仪整体受力分析有又由牛顿第三定律知解得方向竖直向下。16．近几年来，人类对月球的探索从未停止。假设将来我国质量为60kg的宇航员乘宇宙飞船登上了月球，已知地球表面的重力加速度，月球表面的重力加速度，则：(1)该宇航员在地球上的质量为多少？所受重力大小为多少？(2)该宇航员在月球上的质量为多少？所受重力大小为多少？【答案】(1)60kg，588N；(2)60kg，96N【解析】 (1)宇航员在地球上的质置为60kg，所受重力大小为(2)质量是物体所含物质的多少，与物体所处的位置无关，因此宇航员在月球上的质量仍为60kg，所受重力大小为  阅读材料5：不倒翁1.不倒翁的力学原理  最初，不倒翁在形状上像一个老人，扳倒后能自动竖立起来，因而又称“扳不倒儿”。不倒翁空心壳体，重量很轻；下半身是一个实心的半球体，重量较大，不倒翁的重心就在半球体之内。下面的半球体和支承面之间只有一个接触点，这个半球体在支承面上滚动时，接触点的位置就要发生改变。不倒翁收到歪理作用时，会失去平衡，而在外力除去后，它又能自行恢复到平衡状态，甚至将他横放，一松手它就又会站立起来。下面我们就具体来分析一下不倒翁的不倒的力学原理。(1)不倒翁平衡时的受力情况。不倒翁在桌面上，受到两个外力的作用：一个是重力G，即地球对不倒翁的吸引力；另一个是支持力N，即桌面对球体的反作用力。根据物体的平衡条件，只要这两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上，不倒翁就能够保持平衡的状态。从力矩平衡角度来分析，重力此时通过支点，不产生力矩。如图甲所示。因此不倒翁是直立的。(2)不倒翁倾斜时的受力情况。不倒翁倾斜时受到两个力矩作用。我们把外力F的力矩称为干扰力矩，另一个是重力力矩我们称之为抵抗力矩。由于干扰力矩不倒翁倾斜，接触点随之右移到O1形成新的支点。此时重力作用线未过支点O1，因此形成力矩，这就是抵抗力矩如图乙所示。正是由于抵抗力矩的形成和加强，抵抗和遏制了外力的干扰作用。抵抗力矩的方向和干扰力矩的方向刚好相反，同时不倒翁倾斜程度越大，重心作用线偏移新支点的距离就越大，抵抗力矩也不断增大。当抵抗力矩等于干扰力矩时，不倒翁就进入新的平衡状态(倾斜平衡状态)。当外力F撤去是，干扰力矩消失，不倒翁在抵抗力矩的作用下逐渐恢复到原来的平衡状态。2．不倒翁的制作最常见的不倒翁是纸身、泥底，即用纸浆灌模或用废纸粘糊成形，再用泥土 制成半圆形的底座，将二者粘合好之后，再在外表糊上净纸，施以彩绘而成；也有的用木头做底，底部中心固定上铁块和小石子；还有用小葫芦挖净内瓤，内部灌铅做成的“葫芦”；今天还有用鸡蛋壳、旧乒乓球做成的小不倒翁。所有的这些不倒翁都有相同的特点：上半身为空心壳体、下半身是一个实心的半球体，底部为圆形。制作材料：半球塑料壳、细铁丝、小磁铁、橡皮泥、白色硬纸、彩笔、胶水、小刀。 制作方法： (1)在半球塑料壳底部中央填充一定量的橡皮泥并固定小铁丝。 (2)用两个小磁铁夹住细铁丝，使得小磁铁可以上下滑动，以此实现整体重心的上下调节。 (3)把白色硬纸剪成一扇形，扇形的弧长应稍大于半球的圆周长，并将扇形两边对接做成一圆锥形。 (4)将纸圆锥与半球粘接起来，用彩笔在乒乓球上画出头像，白色的锥形帽子上描出不倒翁的五官图样或其他图样。(5)上下调节小磁铁位置，感受重心位置变化与不倒翁平衡时的稳定性关系。