人教版 (新课标)1 重力 基本相互作用学案及答案

这是一份人教版 (新课标)1 重力 基本相互作用学案及答案，共14页。学案主要包含了力和力的图示，重力，四种基本相互作用等内容，欢迎下载使用。


一、力和力的图示
用力跺脚，有什么感觉？
提示：力是物体对物体的作用。
1．运动状态变化的三种情况：
(1)速度大小变化。
(2)速度方向变化。
(3)速度大小和方向都变化。
2．力：
(1)本质：物体与物体之间的相互作用。
(2)力的作用效果：
①使物体的运动状态发生变化。
②使物体发生形变。
(3)力的测量：力的大小用弹簧测力计(选填“天平”或“弹簧测力计”)测量。
(4)力的单位：在国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，符号是N。
(5)矢标性：力是矢量(选填“矢量”或“标量”)，既有大小，又有方向。
(6)力的三要素：
①大小；②方向；③作用点。
3．力的表示：
(1)力的图示：可以用一条带箭头的线段表示力，如图甲所示。线段按一定比例(标度)画出，它的长短表示力的大小，它的指向表示力的方向，箭头(或箭尾)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：
只需要表示出力的方向和作用点的线段。如图乙所示。
二、重力
利比里亚的商人卡特从挪威买了2万吨鱼，运回利比里亚的时候经过称量他发现，2万吨鱼足足少了50吨，这究竟是怎么回事？是鱼贩缺斤少两了，还是鱼体内蒸发出去50吨的水分？
提示：重力的大小与重力加速度g有关。在地球上，重力随着纬度的升高而增大，纬度越高重力越大。因此，南极和北极的重力最大，赤道的重力最小。
1．重力的产生：
(1)由于地球的吸引而使物体受到的力。
(2)重力的施力物体是地球。
2．重力的大小：
(1)重力的大小跟物体的质量成正比，即G＝mg。
重力加速度g与物体所处的纬度和高度有关，在赤道处，g最小，在两极处，g最大(同一高度)；海拔越高，g越小，离地面越近，g越大。
(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，弹簧测力计示数即为其重力大小。
3．重力的方向：总是竖直向下。
4．重心：
(1)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)决定物体重心位置的因素：
①物体的形状；
②物体的质量分布。
质量分布均匀的有规则形状的物体，其重心在其几何中心上。
质量分布均匀的形状不规则的薄板形物体的重心可用二次悬挂法或寻找支点法找到。
三、四种基本相互作用
1．万有引力：相互吸引的作用存在于一切物体之间，直到宇宙的深处，只是相互作用的强度随距离增大而减弱(选填“增强”或“减弱”)。
2．电磁相互作用：电荷间的相互作用，磁体间的相互作用。
3．强相互作用：使原子核紧密地保持在一起的相互作用。
4．弱相互作用：在放射现象中起作用的一种基本相互作用。
(1)力的作用效果仅由力的大小决定。(×)
(2)只有静止在地面上的物体才会受到重力。(×)
(3)物体对支持面的压力必定等于物体的重力。(×)
(4)重心是物体重力的作用点，重心一定在物体上。(×)
知识点一 力的性质和作用效果
1．力的三个性质：
(1)物质性：力是物体与物体的相互作用，没有脱离物体而独立存在的力。一个力同时具有受力物体和施力物体。
(2)相互性：物体之间力的作用是相互的。力总是成对出现，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)矢量性：力不仅有大小，而且有方向，是矢量。
2．力的作用效果：
(1)力的作用效果的表现形式：
①改变物体运动状态：物体速度变化。
②使物体发生形变：物体的形状或体积变化。
(2)影响作用效果的要素：力的大小、方向和作用点。
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吗？
提示：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，故不存在推力。
【典例1】运动员把足球踢出后，球在空中所受到的力有( )
A．重力、使球向前飞的力、空气阻力
B．重力、踢球力、空气阻力
C．重力、使球向前飞的力、踢球力、空气阻力
D．只有重力和空气阻力
【解析】选D。踢出去的足球在空中飞行时，只受空气阻力与重力作用，由于离开脚，因此不存在踢球的力，能向前飞行是由于惯性，并没有向前飞的力，A、B、C错误，D正确。
如图所示是足球撞击球网的瞬间。
足球撞击球网时对球网产生了巨大的冲击力，球网对足球有没有作用力？若有，该力对足球产生了什么样的作用效果？
提示：有。改变足球的运动状态。
【典例2】关于力的作用效果，下列说法正确的是( )
A．只要两个力的大小相等，它们产生的作用效果一定相同
B．物体的运动状态发生变化，一定受外力的作用
C．物体的运动状态发生变化，不一定受外力的作用
D．物体受力作用后，一定同时出现形变和运动状态发生变化
【解析】选B。根据力的三要素，可知力的作用效果不仅与力的大小有关，还与力的方向和作用点有关，选项A错误；物体的运动状态发生变化，一定受外力的作用，故选项B正确，选项C错误；力的作用效果是使物体的运动状态发生改变或者使物体发生形变，故选项D错误。
1．(多选)关于力的概念，下列说法中正确的是( )
A．力是使物体发生形变或使物体的运动状态发生改变的原因
B．一个力必定联系着两个物体，其中每个物体既是施力物体又是受力物体
C．只要两个力的大小相等，它们产生的作用效果一定相同
D．两个物体相互作用，其相互作用力是有先后的
【解析】选A、B。从力的基本概念出发作出判断，根据力的两个作用效果，可知选项A正确。根据力的相互性，可知选项B正确。根据力的三要素，可知力的作用效果不仅与力的大小有关，还与力的方向和作用点的位置有关，选项C错误。物体间的相互作用力是同时的，没有时间上的先后关系，选项D错误。
2．(教材二次开发·【问题与练习】T1变式题)关于力，下列说法中正确的是( )
A．有受力物体就必须有施力物体
B. 对于一个施力的物体，可以没有受力物体
C. 对于一个受力物体，只能找到一个施力物体
D. 对于一个受力物体，不可能找到多个施力物体
【解析】选A。根据牛顿第三定律，力不能离开物体而单独存在；相互作用的两个物体，将其中一个称为施力物体，则另一个就称为受力物体，反过来也行，即有受力物体就必须有施力物体，施力物体和受力物体的角色是可以互换的，故A正确，B、C、D错误，故选A。
知识点二 力的图示和力的示意图的画法
提醒：线段的长度包括箭头在内。
甲、乙描述的是“三毛”拉车的情景。
哪幅图画出的是拉力的图示？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。
【典例】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】
答案：见解析图
1.如图所示，静止的木块对桌面的压力为6 N，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。
【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2 N的力。
②确定线段→从作用点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：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：见解析图
2．在图甲中木箱P点，用与水平方向成30°角斜向右上方的150 N的力拉木箱；在图乙中木块的Q点，用与竖直方向成60°角斜向左上方的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。
【解析】如图所示
答案：见解析图
【加固训练】
如图表示同一小车所受外力F的图示(均选取同一标度)，则对于小车的运动，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
【解析】选B。在图示的四种情况下，F3方向斜向上，其余力的方向水平向右，F3的作用效果与其他力肯定不同，又F2比F1、F4两个力要小，所以F2的作用效果与F1、F4的作用效果也不同，将F1和F4均平移至小车的重心处，可看出两力的作用效果相同，B正确。
知识点三 重力的性质和重心的位置
角度1重力的性质
1．重力与吸引力：重力一般不等于地球对物体的吸引力。
2．重力的大小：
(1)与质量的关系：在同一地点，重力的大小与质量成正比，即G＝mg。
(2)影响因素：在不同地点，如从两极到赤道或离地面越高，g值均减小，从而使同一物体的重力也有所不同。
3．重力的方向：重力的方向始终竖直向下，不能将重力的方向描述为“垂直向下”“指向地心”。
(1)如图甲所示，为什么树上的苹果总要落向地面？
提示：重力的方向竖直向下。
(2)如图乙所示，为什么使用重垂线能检测墙壁是否竖直？
提示：重力的方向竖直向下。
【典例1】关于重力，下列说法正确的是( )
A．物体受到的重力是由于地球吸引而产生的
B．地球上的物体只有静止时才受到重力作用
C．自由下落的石块速度越来越大，说明它受到的重力越来越大
D．质量为m的物体受到的重力大小为mg，只要m一定，它受到的重力大小就保持不变
【解析】选A。重力是由于地球的吸引而产生的，A对；重力与物体的运动状态无关，B错；自由下落的石块所受重力大小与速度无关，C错；地球上不同位置，同一物体所受重力大小一般不同，D错。
角度2重心的位置及决定因素
1．重心的位置：重心的位置可以在物体上，也可以在物体外。
2．重心位置的决定因素：
(1)物体质量分布情况。
(2)物体的形状。
不倒翁之所以“不倒”，是因为它的重心设计巧妙，妙在何处？
提示：只有形状规则、质量均匀分布的物体的重心在其几何中心，不倒翁的质量的分布是不均匀的，下部的密度大，所以不倒翁的重心很低，位于不倒翁的下部，稳度比较大，所以才不倒。
【典例2】有一圆形的均匀薄板，若将其中央再挖掉一个小圆板成为一个圆环，如图所示，下面说法正确的是( )
A.重心向外侧偏移，重力减小
B．重力和重心都没有变
C．重力减小，重心位置没有变
D．重力减小，重心位置不存在
【审题误区】对于几何形状规则的物体，必须是质量分布均匀，重心才在几何中心。
【解析】选C。圆板和圆环均属于质量分布均匀、有规则形状的物体，其重心均在几何中心，故挖掉圆板后，重力减小，重心的位置不变，故选项C正确。
1．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】选C。重力的方向为竖直向下而不是垂直地面向下，故A项错误；同一物体在地球上不同位置所受重力不同，与测力计无关，故B项错误；重心为物体各部分所受重力的等效作用点，故C项正确；重心的位置与物体的形状与质量分布是否均匀有关，如果质量分布不均匀，仅有规则几何外形，其重心也不一定在几何中心上，故D项错误。
2．有一质量分布均匀的铁链长为L，原来放在地面上，现在将铁链竖直向上刚好拉直，它的重心位置升高了多少？
【解析】铁链放在地面上时，其重心位置高度可以认为等于零，当刚好向上拉直时，它的重心在其中点位置，距地面 eq \f(L,2) ，所以铁链的重心位置升高了 eq \f(L,2) 。
答案： eq \f(L,2)
【加固训练】
使一块边长为a的均匀立方体绕着自己的一个棱翻转，当它的对角线刚好与地面垂直时，其重心位置升高了多少？
【解析】立方体的重心与其几何中心重合，如图所示。
原来重心高度为h1＝ eq \f(a,2) ；
翻转后的重心高度为h2＝ eq \f(\r(2),2) a。
所以重心位置升高
Δh＝h2－h1＝ eq \f(\r(2),2) a－ eq \f(a,2) ＝ eq \f(\r(2)－1,2) a。
答案： eq \f(\r(2)－1,2) aＫ
【拓展例题】考查内容：弹簧测力计测力的大小
【典例】物体竖直悬挂在弹簧测力计下静止时，其示数为29.4 N，则用天平测此物体质量时，示数为多少？当用弹簧测力计拉着物体向上匀速运动时对物体所受的拉力而言，指出施力物体和受力物体，此时弹簧测力计的示数是多少？(g取9.8 N/kg)
【解析】根据G＝mg，有m＝3 kg；物体为受力物体，弹簧测力计对物体施加力是施力物体；物体在向上匀速运动时，物体受到弹簧测力计向上的拉力和地球对物体的重力，二力平衡，所以弹簧测力计的示数仍为29.4 N。
答案：3 kg 物体为受力物体，弹簧测力计是施力物体 29.4 N
如图所示，一饮料杯装满水，杯的底部有一小孔
探究：在水从小孔不断流出的过程中，杯子连同杯中的水的共同重心将怎样变化？
【解析】注意重心的位置与物体的质量分布和形状有关，在水从小孔不断流出的过程中，饮料杯连同杯中水的整体的重心将先下降，当水流完后，重心又上升。装满水的饮料杯和水整体的重心在底部的上方，随着水从小孔不断流出，重心位置不断下降，当水流完后，重心又上升，处于底部的上方，故重心的位置先下降后上升。
答案：先下降后上升
如图所示，“马踏飞燕”是汉代艺术家高超的艺术技巧的结晶，是我国古代青铜艺术的稀世珍宝，为什么骏马能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上？
【解析】骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上，是因为飞燕对马的支持力和马的重力在一条竖直线上。
答案：见解析
1．下列关于力的说法中，正确的是( )
A．只有直接接触的物体之间才有可能有力的作用
B．力可以脱离物体而单独存在
C．只施力而不受力的物体是不存在的
D．只要力的大小、方向相同，力的作用效果就相同
【解析】选C。不直接接触的物体之间也可能有力的作用，比如两个电荷之间的库仑力，故A错误；因为力是一个物体对另一个物体的作用，所以力不可以脱离物体而单独存在，只施力而不受力的物体是不存在的，故B错误，C正确；力的大小、方向相同，力的作用效果不一定就相同，还与力的作用点有关，故D错误。
2．关于重力的大小及重心的位置，以下说法正确的是( )
A．重力是物体本身具有的力，大小与物体的质量成正比
B．静止在水平面上的物体对水平面的压力大小一定小于其所受的重力大小
C．重力只作用在物体的重心上，重心的位置总在物体的几何中心处
D．重力是由于地球对物体的吸引而产生的，重力的施力物体是地球
【解析】选D。重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力，而不是物体本身具有的力，施力物体是地球，故A项错误，D项正确；静止在水平面上的物体，对水平面的压力大小等于物体的重力大小，故B项错误；重心是物体所受重力的等效作用点，重心的位置与物体的形状和质量分布均有关，只有形状规则、质量均匀分布时，重心的位置才在物体的几何中心处，故C项错误。
3.如图所示，“马踏飞燕”是汉代艺术家高度智慧、丰富想象、浪漫主义精神和高超的艺术技巧的结晶，是我国古代雕塑艺术的稀世珍宝，飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上，是因为( )
A．马跑得快的缘故
B．马蹄大的缘故
C．马的重心在飞燕上
D．马的重心位置和飞燕在一条竖直线上
【解析】选D。飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞翔的燕子上，和马跑得快慢无关，和马蹄的大小也无关，而是因为飞燕对马的支持力和马的重力在一条竖直线上，故A、B项错误，D项正确；根据马的形态可知，马的重心不会在飞燕上，故C项错误。
4．(2021·榆林高一检测)以下关于力的说法正确的是( )
A．力可以没有施力物体，但不能离开受力物体
B．只有直接接触的物体间才会有力的作用
C．自然界只有三种基本相互作用，分别是电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用
D．物体各部分都受到重力，可将物体的重力等效集中在一点，这一点叫物体的重心
【解析】选D。力是物体间的相互作用，力的存在离不开施力物体和受力物体，故A错误；物体不接触也可以有力的作用，如电场力、磁场力、万有引力等，故B错误；自然界中有四种基本相互作用：万有引力、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用，故C错误；由重心定义可知，重心是重力的等效作用点，故D正确。
【总结提升】掌握力的概念、物质性，知道力有接触力和不接触力两类等基本知识；力不能脱离物体而单独存在；力的作用效果取决于三要素：大小、方向和作用点。
5．如图所示，各物体的质量相等且都处于静止状态，在图上分别画出它们所受重力的示意图。
【解析】画出重力的示意图，特别注意重力的方向，重力的方向总是竖直向下，竖直向下垂直水平面，而不是垂直支持面。重力的示意图如图所示：
答案：见解析图作图步骤
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