高中物理第二章力第1节力第2节重力教学案教科版必修56.docx

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高中物理第二章力第1节力第2节重力教学案教科版必修56

第1、2节力__重力

　　　　　　　　　　　　　　　　1．力是物体与物体之间的相互作用。

力的三要素：

大小、方向、作用点。

2．力学中常见的三种力有重力、弹力、摩擦力，

其中重力为非接触力，弹力和摩擦力为接触力。

3．重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。

重

力的大小G＝mg。

4．重心的位置与物体的形状和质量分布有关，重

心不一定在物体上。

一、力

1．定义：

力是物体与物体之间的一种相互作用。

2．力的作用效果：

力能使物体的运动状态或形状发生变化。

3．力的大小

（1）力的测量：

力的大小可以用测力计来测量。

（2）力的单位：

在国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，符号为N。

4．力的表示方法

（1）力的图示：

力是矢量，可以用一根带箭头的线段表示力。

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，线段所在的直线叫做力的作用线。

（2）力的示意图：

只表示出力的方向和作用点的线段。

5．力的分类

（1）按接触情况分类：

非接触力，如重力；接触力，如弹力，摩擦力。

（2）根据力的作用效果分类：

常见的有拉力、压力、支持力、动力、阻力，还有浮力、向心力等。

二、重力

1．定义：

由于地球的吸引而使物体受到的力，叫做重力。

2．大小：

G＝mg，可用弹簧测力计测量。

3．方向：

总是竖直向下。

4．重心：

物体的各个部分都要受到重力的作用，从效果上看，可以认为各部分所受的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心。

重心位置与物体的形状和物体的质量分布有关，形状规则、质量均匀分布的物体的重心在几何中心上。

1．自主思考——判一判

（1）只有接触的物体间才会有力的作用。

（×）

（2）一个物体对另一个物体施加力的作用，但不会受到对方的力的作用。

（×）

（3）力的作用效果仅由力的大小决定。

（×）

（4）重力就是地球对物体的吸引力。

（×）

（5）重力的方向总是竖直向下的。

（√）

（6）物体对弹簧测力计的拉力等于物体的重力。

（×）

2．合作探究——议一议

（1）在发生力的相互作用时，影响力的作用效果的因素有哪些？

如何表示这些因素？

[提示]　力的三要素共同决定力的作用效果；在物理学中可以准确地表示出力的三要素的方法是力的图示。

（2）在做力的示意图时还有必要选取标度吗？

线段的长度还严格表示力的大小吗？

[提示]　画力的示意图时，只是关注物体所受力的方向和作用点，线段的长度不严格表示力的大小，因此也没必要选取标度。

（3）物体的重心一定在物体上吗？

[提示]　重心不一定在物体上，例如：

质量分布均匀的圆环，重心不在环上，而在环的中心。

对力的概念的理解

力的四种基本性质

物质性

力不能离开物体而独立存在，只要有力，就一定有施力物体和受力物体

相互性

力存在于施力物体和受力物体之间，力的作用是相互的，施力物体同时也是受力物体

矢量性

在研究力的时候，既要注意力的大小，又要注意力的方向，在计算时遵循矢量计算法则

独立性

几个力作用在同一物体上，每个力对物体的作用效果均不会因其他力的存在而改变

1．关于力的说法中正确的是（　　）

A．力是物体对物体的作用

B．只有靠得很近的物体才有力的作用

C．由磁铁间有相互作用可知，力可以离开物体而单独存在

D．力的大小可以用天平测量

解析：

选A　力是物体对物体的作用，是指物体之间的推、拉、挤、压、提、吸引、排斥等，故A正确。

离的远的物体间也有作用力，如万有引力，故B错误。

力不能离开物体存在，产生力至少有两个物体，故C错误。

力的大小用弹簧测力计来测量，故D错误。

2．（多选）天花板下一根细绳竖直悬挂一个静止的小球，下列说法中正确的是（　　）

A．小球对细绳的拉力的施力物体是地球

B．小球所受细绳的拉力的施力物体是地球

C．细绳对小球的拉力在数值上等于小球的重力

D．小球对细绳的拉力的施力物体是小球

解析：

选CD　细绳受到的拉力的施力物体是小球，小球受到的拉力的施力物体是细绳，小球受到的重力的施力物体是地球。

根据二力平衡知识，细绳对小球的拉力等于小球的重力。

3．下列说法正确的是（　　）

A．用手压弹簧，手给弹簧一个作用力，弹簧对手没有作用力

B．运动员将垒球抛出后，垒球的运动状态仍在变化，垒球仍为受力物体，但施力物体不是运动员

C．施力物体对受力物体施加了力，施力物体本身可能不受力的作用

D．某物体作为一个施力物体，一定不是受力物体

解析：

选B　力的作用具有相互性，即物体甲对乙有力的作用的同时，乙对甲也有力的作用，因此选项A、C、D错误。

垒球被抛出后，在运动过程中，受重力和空气阻力作用，因此运动状态发生了变化，故选项B正确。

力的图示和力的示意图

[典例]　如图211所示，物体A对物体B的压力是10N，试画出这个力的图示和示意图。

图211

[解析]　画力的图示，要严格按照以下步骤进行。

（1）选定标度：

此题选2mm长的线段表示2N的力。

（2）从力的作用点沿力的方向画一线段，线段长短根据选定的标度和力的大小成正比，线段上加刻度，如图甲所示，也可以如图乙所示，从O点（用O点代替B物体）竖直向下画一段五倍于标度的线段。

（3）在线段上加箭头表示力的方向。

画力的示意图：

从作用点或从B的中心处沿力的方向画一线段，并加上箭头，表示方向，然后标明N＝10N即可，如图丙所示。

[答案]　见解析

画力的图示的方法和步骤

1．图212表示小车所受外力F的图示，则对小车的运动，作用效果相同的是（　　）

图212

A．F1和F2　　　　　　　　B．F1和F4

C．F1和F3、F4D．都不相同

解析：

选B　由于F1和F4的大小、方向均相同，都使物体受到向右的作用力。

而F2比F1（F4）小，F3的方向与F1（F4）的方向不同，故F1和F4的作用效果相同。

2．在图213甲中木箱P点，用与水平方向成30°角斜向右上的150N的力拉木箱；在图乙中木块的Q点，用与竖直方向成60°角斜向左上的20N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。

图213

答案：

如图所示

对重力、重心的理解

1．理解重力的三点注意

（1）地球上所有物体都受重力作用，不管其质量大小，或有无生命。

（2）重力虽是地球对物体的引力产生，但两力并不相等，方向一般也不相同。

（3）重力是非接触力，同一物体在运动和静止时所受的重力大小相同。

2．理解重心的三点注意

（1）重心不是重力的真实作用点，重力作用于整个物体，重心是重力的等效作用点。

（2）重心不是物体上最重的一点，但可以把物体的质量看成都集中在重心这一点。

（3）重心的位置可以不在物体上。

3．特殊情况下物体重心的确定方法

（1）支撑法

轴对称的碗、碟等，它们的重心在其中垂线上。

它们的重心可用两个力平衡的方法找到，如用一个手指将碟子顶起并静止，即可找到其重心。

（2）悬挂法

如图214所示，将物体用细线在A点悬挂起来，由于物体静止时只受重力mg和悬线拉力F的作用，因此这两个力是一对平衡力。

由二力平衡条件知，这两个力一定大小相等、方向相反，故物体的重心一定位于悬线的延长线AB上。

同理，将其在D点悬挂起来，其重心一定位于悬线的延长线DE上。

因此，AB与DE的交点C就是重心G的位置。

图214

[典例]　如图215所示，矩形均匀薄板上AC＝60cm，宽CD＝10cm，在B点以细线悬挂薄板，板处于静止状态，AB＝35cm。

则悬线和板边缘CA的夹角α＝________。

图215

[思路点拨]　均匀矩形薄板的重心在对角线的交点处，重力作用线与悬线拉力的作用线共线，即悬线的拉力的延长线过重心，再由几何关系确定。

[解析]　矩形均匀薄板的重心在AD和CE交点O处，根据二力平衡条件知重力G跟悬线拉力等大反向，且共线。

如图所示，tanα＝

＝1，得α＝45°。

[答案]　45°

质量分布均匀、形状规则的物体的重心确定方法：

（1）画出示意图；

（2）找几何关系；（3）确定重心位置。

1．关于重力的大小及重心的位置，以下说法中正确的是（　　）

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一定小于其所受的重力

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

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。

物体重力的计算式G＝mg，其中g的值与物体所处的地理位置有关，同一地点，g值相同，物体的重力与物体的质量成正比，不同地点，不同高度，g值一般不同，因此，不能说物体的重力大小与物体的质量成正比，选项A错误；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，选项B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，故选项C错误；由重力的产生可知，选项D正确。

2.运输货车的制造标准是：

当货车侧立在倾角为30°的斜坡上时，如图所示仍不至于翻倒。

也就是说，货车受的重力的作用仍落在货车的支持面（以车轮为顶点构成的平面范围）以内。

如果车轮间的距离为2.0m，车身的重心不能高出地面多少米？

（设车的重心在如图216所示的中轴线上）

图216

解析：

由题意知，当车身的重心处于离地面的临界高度时，货车恰好不翻倒，此时重力的作用线正好经过后轮，利用几何关系可求解。

过O点作竖直向下的线交斜坡于E点，则△EOF为直角三角形，且∠EOF＝30°，如图所示。

又EF＝1m，则FO＝EF·cot30°＝

m≈1.73m。

答案：

1.73m

1．下列有关力的说法中，正确的是（　　）

A．力的产生离不开施力物体，但可以没有受力物体。

例如，一个人用很大的力挥动网球拍，此过程中有施力物体但没有受力物体

B．力的产生离不开受力物体，但可以没有施力物体。

例如，物体冲上光滑斜面，在斜面上升的过程中受到沿斜面向上的冲力，这个力没有施力物体

C．力是物体对物体的作用，如果找不到施力物体和受力物体，就说明这个力不存在

D．不接触的物体间也可以产生力的作用。

例如，磁铁吸引铁钉，可见，力可以离开物体而单独存在

解析：

选C　球拍没有击中球，球拍对外没有施力，但人会觉得手用了很大的力，那是因为手臂的肌肉群之间有力的作用。

有力必有受力物体和施力物体，找不到受力物体和施力物体的力是不存在的，故A错误、C正确。

物体沿斜面上升是由于惯性，沿斜面向上的力根本不存在，故B错误。

磁铁吸引铁钉，是因为磁铁周围有磁场，磁场对铁钉有力的作用，如果没有磁铁，就不会产生磁场，对铁钉也就不会有力的作用，所以力不能离开物体而单独存在，故D错误。

2．足球运动员已将足球踢向空中，下列描述足球在向斜上方飞行过程中某时刻的受力图中，正确的是（G为重力，F为脚对球的作用力，f为空气阻力）（　　）

解析：

选B　重力方向竖直向下，阻力f与飞行速度方向相反，在飞行过程中球不受脚的作用力。

3．（多选）下列关于力的作用效果的叙述中，正确的是（　　）

A．物体的运动状态发生改变，则物体必定受到力的作用

B．物体运动状态没有发生改变，物体也可能受到力的作用

C．力的作用效果不仅取决于力的大小和方向，还与力的作用点有关

D．力作用在物体上，必定同时出现形变和运动状态的改变

解析：

选ABC　由力的作用效果和力的三要素来判断。

力的作用效果有两个，一个是使物体形变，另一个是使物体运动状态发生变化，且作用效果由力的三要素共同决定，故A、B、C三项均正确，D项错误。

4．下列各组力按同一方式命名的是（　　）

A．重力、支持力、摩擦力　　B．拉力、压力、支持力

C．弹力、动力、阻力D．重力、弹力、阻力

解析：

选B　重力、摩擦力都是按性质命名的，支持力是按效果命名的，故A错误。

压力、支持力、拉力是按效果命名的，故B正确。

弹力是以性质命名的，阻力、动力是按效果命名的，故C错误。

重力、弹力是按照力的性质命名的，阻力是按效果命名的，故D错误。

5．关于重力及重心，下列说法中正确的是（　　）

A．重力就是地球对物体的吸引力

B．物体向上运动时所受重力小于它向下运动时所受重力

C．形状规则的物体的重心必在它的几何中心上

D．重心是物体各部分所受重力的等效作用点，可以不在物体上

解析：

选D　重力是地球对物体引力的一个分力，故A错误；对重心的理解是：

密度分布均匀、形状规则的物体来说，在几何中心上，重力不会因其运动状态而改变，故B、C错误；由重心的定义：

重心是物体各部分的重力的等效作用点，故D正确。

6.如图1所示，歼20战机是中国最近研制出的第五代隐身重型歼击机。

它以具有隐身性、高机动性以及先进的航电系统让世界震惊。

关于歼20战机的受力，下列说法正确的是（　　）

图1

A．战机受到的重力指向地心

B．战机受重力的同时，它也对地球产生引力

C．战机向前运动的推力无施力物体

D．战机匀速飞行，它不受重力作用

解析：

选B　重力的方向竖直向下，而不是指向地心，A错；由于地球对战机的引力而产生重力，同时战机对地球也产生向上的引力，B对；任何力都有施力物体，战机向前的推力来自于其向后所喷气体的反作用力，C错；任何在地球附近的物体都受重力作用，D错。

7．（多选）下列关于运动场景的几种说法中正确的是（　　）

A．用力踢足球，足球会飞出去，说明力能使物体运动状态发生改变

B．投篮球时，篮球脱手后地球对篮球有力的作用，篮球对地球没有力的作用，所以篮球落到地上

C．击出的羽毛球能在空中继续飞行，是由于羽毛球具有向前的冲力

D．用桨向后划水时皮划艇会向前进，这是由于力的作用是相互的

解析：

选AD　用力踢足球时，由于人对足球施加的力，使物体的运动状态发生了改变，故A正确；力的作用是相互的，故B错误；羽毛球在空中飞行时，是由于本身的惯性保持了原来的速度，不是因为具有向前的冲力，故C错误；力的作用是相互的，故桨对水有力时，水对桨也会产生力的作用，从而推动皮划艇前进，故D正确。

8.把一个月牙状的薄板悬挂起来，静止时如图2所示，则薄板的重心可能是图中的（　　）

图2

A．A点B．B点

C．C点D．D点

解析：

选D　由悬挂法测重心位置的原理，结合二力平衡条件分析可得，重心位置是D点，故选D。

9.（多选）如图3所示，一质量m＝1kg的物体A放在水平桌面B上，下列有关叙述中正确的是（　　）

图3

A．物体A的重力为9.8N

B．物体A对B的压力就是物体A的重力

C．物体A受到两个力的作用而平衡，这两个力的施力物体分别是地球和桌子

D．物体A受重力的施力物体是桌面B，因为A与B相互接触

解析：

选AC　物体A受到的重力G＝mg＝1kg×9.8N/kg＝9.8N，故A正确。

物体A对B的压力在数值上等于物体A的重力大小，但两个力不是同一种力，故B错误。

物体A受到地球对它的吸引力和桌面对它的支持力而处于平衡状态，故C正确，D错误。

10.如图4所示的ABC是木匠用的曲尺，它是用粗细不同、质量分布均匀、AB和BC质量相等的木料做成的。

D是AC连线的中点，E是AB的中点F和BC的中点G连线的中点，则曲尺的重心在（　　）

图4

A．B点B．D点

C．E点D．G点

解析：

选C　由于质量分布均匀，F为AB边重心的位置，G为BC边重心的位置。

则该曲尺重心为F与G连线的中点，即E点。

11.如图5所示，重为40N的木块A静止于斜面B上，已知木块A对斜面B的压力为16N，方向垂直于斜面，试画出A所受重力的图示和A对B压力的示意图。

图5

解析：

A所受重力的作用点在A的重心上；A对B压力的作用点在物体B上。

（1）选取标度：

选0.4cm长的线段表示8N的力。

（2）用一点O表示木块A，从O点作一竖直向下的长为2cm的线段，并按选定的标度加上刻度。

（3）在线段的末端加上箭头表示力的方向。

如图甲所示。

画力的示意图如图乙所示，从物体B上作一条垂直于斜面向下的线段，并加上箭头，表示压力的方向，然后标明N＝16N即可。

答案：

见解析

12．一个质量为60kg的人，在地球上的重力为588N，在月球上的重力为98N。

该人在地球上的弹跳高度为0.5m。

那么，他在月球上的弹跳高度为多少？

解析：

人在地球和月球上的质量相等，由G＝mg得地球表面的自由落体加速度

g＝

＝

m/s2＝9.8m/s2

月球表面的自由落体加速度

g′＝

＝

m/s2≈1.63m/s2

设人在地球上的弹跳高度为h，在月球上的弹跳高度为h′，人跳起时的初速度为v0

由v2－v

＝2ax和v＝0得

＝

，

解得h′＝

h＝

×0.5m≈3.0m。

答案：

3.0m