高中物理人教版必修一导学案：第三章第一节+重力基本相互作用

高中物理人教版必修一导学案：第三章第一节+重力基本相互作用

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 作图 步骤 力的图示 力的示意图 1 选定标度（用某一长度表示一定的力的大 小） 无需选标度 2 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 线段即可 3 在线段的末端标出箭头，表示方向 在线段末端标出箭头，表示方向 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： 2－1 2 a