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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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 \* GB3 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 \* GB3 ⑤物体的形状改变，物体的重心不一定改变.
课程要求
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。
典例剖析
[典例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.网球运动员用力击球，网球受力后飞出，网球受力的施力物体是人
C.每个力都必须有施力物体和受力物体
D.只有直接接触的物体间，才有力的作用
【答案】C
【解析】“风吹草动”是空气与草的相互作用，施力物体是空气，故A错；网球受力的施力物体是球拍，所以B错；重力、磁极之间的磁力不需要直接接触，所以D错.故选C.
点评：力是物体对物体的作用，有力产生，就必定同时有施力物体和受力物体；相互作用的物体不一定直接接触，例如电荷和电荷之间、磁极和磁极之间的相互作用.
[典例2]一小车在水平路面上受到了8 N的水平向左的拉力和2 N的阻力，请画出小车受到这两个力的图示.
【答案】如图
【解析】根据力的图示作图，如图所示.首先作出一段表示2 N的标度，再在小车上作出向左的线段，其长度为标度的4倍，并在线段上加上刻度，在端点上加上箭头，表示力的方向.然后再在小车上作出向右的线段，其长度等于标度的长度，在端点加上箭头表示方向.
点评：作力的图示时，要选取恰当的标度，且在同一个图示中，标度要相同.本题中的两个力大小分别为8 N和2 N，故可取2 N作为标度的大小，那么8 N的力的图示长度为标度的4倍，可使图示简单明了.
[典例3]以下说法正确的是（ ）
A.弹簧秤下竖直悬挂的物体对弹簧的拉力一定等于物体受到的重力
B.重力的方向垂直于地面
C.物体的重心不一定在物体上
D.静止放在水平面上的木块，其重力就是物体对地面的压力
【答案】C
【解析】只有静止的物体对弹簧的拉力大小才等于物体的重力，所以A错；重力的方向是竖直向下的，垂直于水平面，地面不一定是水平的，故B错；重心的位置与质量分布、物体的形状有关，因此并非所有物体的重心都在物体上，故C正确；重力的施力物体是地球，受力物体是木块，是地球作用于木块上的力，而压力的施力物体是木块，受力物体是支持面，是木块作用于支持面上的力，它们的施力物体和受力物体不同，性质也不同所以不是同一个力故D错.故选C.
误区警示：不少同学会误认为：静止放在水平面上的物体对水平面的压力就是它的重力.虽然这种情况下，物体对支持面的压力和物体的重力大小相等、方向相同，但它们的施力物体和受力物体不同、性质也不同，它们只是“相等”关系，而不是“就是”的关系.
对点精练
一、单选题
1.关于物体的重心，下列说法中不正确的是（ ）
A. 质量一定的物体，其重心位置不仅与形状有关，还与质量分布情况有关
B. 质量分布均匀的物体，其重心一定在该物体上
C. 有规则几何形状的物体，其重心不一定在几何中心位置
D. 重心是物体各个部分所受重力的合力的等效作用点，重心不一定在物体上
【答案】B
【解析】重力的作用点，叫做物体的重心；形状规则、质量分布均匀的物体的重心在物体的几何中心上；重心只是重力在作用效果上的作用点，重心可以在物体上，也可以在物体之外。
本题关键要理解重心的定义、重心位置的决定因素，知道重心可以在物体上，也可以在物体之外。
A.物体的重心位置不仅与形状有关，还与质量分布情况有关，故A正确；
B.质量分布均匀的物体，其重心可能在该物体上，也可能在物体之外，比如均匀圆环，故B错误；
C.物体的重心位置与物体的形状和质量分布情况都有关，所以有规则几何形状的物体，其重心不一定在几何中心位置，故C正确；
D.物体的各部分都受到重力，重心是物体各个部分所受重力的合力的等效作用点，重心不一定在物体上，故D正确。
本题选错误的，故选B。
2.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
【答案】A
【解析】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，则另一个就成受力物体，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，BCD错误．
故选：A
3.下列说法中，正确的是( )
A.有受力物体，就必定有施力物体
B. 力只能产生在相互接触的物体之间
C. 施力物体施力在先，受力物体受力在后
D. 力是一个物体就能产生的，而并不需要其他物体的存在
【答案】A
【解析】A．因为力是物体对物体的作用，一个力必然涉及两个物体：一个是施力物体，一个是受力物体，故A正确；
B．在空中飞行的物体尽管没有和地球接触，仍受重力作用，故B错误；
C．由于力的作用是相互的，物体受力的同时也对施力物体产生力的作用，故C错误；
D．由力的概念知，力是物体对物体的作用，所以说“一个物体就能产生力”这种说法是错误的，故D错误 故选：A
两个物体不接触也可能有力产生．力是一个物体对另一个物体的作用，有受力物体，就必定有施力物体．施力物体施力和受力物体受力是同时的．
本题关键从力的概念进行分析．抓住力是两个物体之间的相互作用，总是成对出现，作用力与反作用力是同时产生的．
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点
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. 用一根细线悬挂的物体静止时，细线方向一定通过重心
D. 有规则形状的物体，它的重心在几何中心
【答案】C
【解析】A、重心只有在作用效果上的一个点，该点并不是物体上最重的一点，故A错误；
B、重心可以在物体上，也可以在物体之外，如空心的球体重心在球心上，不在物体上，故B错误；
C、重心是重力在物体上的作用点，用一根悬线竖直挂起的物体静止时，细线方向一定通过物体的重心，故C正确；
D、只有形状规则，质量分布均匀的物体，重心才在物体的几何中心上，故D错误；
故选：C．
解答本题应掌握：重力在物体上的作用点，叫做物体的重心；形状规则、质量分布均匀的物体的重心在物体的几何中心上；重心只是重力在作用效果上的作用点，重心并不是物体上最重的点；重心的位置可以在物体之外；
5.关于重力，下列说法中正确的是（ ）
A.静止的物体受重力，物体运动后将不受重力
B. 重力的方向是垂直于地面向下
C. 重力就是地球对物体的吸引力
D. 重力的方向总是竖直向下
【答案】D
【解析】A、物体受到的重力的大小与运动的状态无关，物体运动时受到的重力等于它静止时受到的重力。故A错误。
B、D、重力是由于地球的吸引而产生的，它的方向竖直向下。不是垂直于地面向下。故B错误，D正确。
C、根据重力的来源可知，重力是地球对物体的吸引力的一部分，但不能说重力就是地球对物体的吸引力。故C错误。
故选：D。
在地球附近，由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力，重力的方向是竖直向下．地球附近的一切物体都受到重力的作用．
6.如图所示，一被吊着的空心的均匀球壳内装满了细沙，底部有一阀门，打开阀门让细沙慢慢流出的过程中，球壳与球壳内剩余细沙组成的系统的重心将会（ ）
A.一直下降B. 一直不变C. 先下降后上升D. 先上升后下降
【答案】C
【解析】装满细沙的球壳和细沙整体的重心在球心，随着细沙从阀门不断流出，重心位置不断下降，当细沙快流完时，重心又上升，最后处于球心，故重心的位置先下降后上升，故ABD错误，C正确．
故选：C．
注意重心的位置与物体的质量分布和形状有关，在细沙从阀门不断流出的过程中，球壳连球壳内中细沙的整体的重心将先下降，当细沙流完后，重心又上升．
本题考查对实际物体重心位置的分析能力，注意理解重心与质量分布的关系，不能认为重心位置就一直下降．
多选题
7.下列说法正确的是（ ）
A. 鸡蛋碰石头，虽然鸡蛋碎了而石头完好无损，但鸡蛋对石头的作用力和石头对鸡蛋的作用力是完全相同的
B. 放在桌面上的书本对桌面的压力是由书本的形变而产生的
C. “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可以存在的
D. 任何一个物体，一定既是受力物体，也是施力物体
【答案】BD
【解析】力是物体间的相互作用，任何物体既是施力物体也是其反作用力的受力物体；力不能离开物体而存在，任何力一定是既有施力物体也有施力物体。
本题考查了力的基本概念，要明确力具有相互性、矢量性和物质性的特点。
A.鸡蛋碰石头，鸡蛋对石头的力和石头对鸡蛋的力，大小相等，方向相反，是一对作用力与反作用力，方向不同，故A错误；
B.根据弹力的产生可知，放在桌面上的书本对桌面的压力是由书本的形变而产生的；故B正确；
C.有力必须有施力物体和受力物体，草受到了力的施力物体是空气，故C错误；
D.力是物体间的相互作用，任何物体既是施力物体又是受力物体，故D正确。
故选BD。
8.如图所示，重为6 N的木块放在水平桌面上处于静止状态，画出木块对桌面压力的图示，并画出木块所受重力和支持力的示意图.
【答案】见解析
【解析】画力的图示时要严格按照以下步骤进行：
（1）选标度：我们可以选长为3 mm的线段表示2 N的力.
（2）画出表示力的线段：由于重为6 N的物体对水平桌面的压力为6 N，所以从作用点沿力的方向（竖直向下）画一条三倍于标度的线段，并标刻度.
（3）标出力的方向如图（甲）所示.
画力的示意图时，对表示力的线段的长度没有严格要求.木块所受的重力和支持力的示意图，如图（乙）所示.
甲乙
9.有一批记者乘飞机从上海来到西藏旅游，他们托运的行李与在上海时比较，行李的质量将____________（填“变大”、“不变”或“变小”）；所受重力的大小将____________（填“变大”、“不变”或“变小”）.
【答案】不变 变小
【解析】物体的质量为物体所含物质的多少，与物体所处的地理位置及运动状态无关，所以行李的质量将不变；而重力G=mg其中重力加速度g随高度升高而减小，故物体所受重力将变小.
10.把一条盘放在地上的长为L的匀质铁链向上刚好拉直时，它的重心位置升高了多少？如图所示，把一个边长为L的均质立方体绕bc棱翻转，使对角面AbcD处于竖直位置时，其重心位置升高了多少？
【答案】 L
【解析】匀质铁链重心在其中点，放在地上的重心高度为0，向上拉直时重心高度为，所以它的重心升高了.均质立方体重心在其对称中心，平放时其重心高度为，使对角面AbcD处于竖直位置时其重心高度为，所以其重心位置升高了L.
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。