2019-2020学年高中物理 第4章 相互作用 第1节 重力与重心课件 鲁科版必修1

第4章相互作用第1节重力与重心1.会用力的图示和力的示意图来描述力．2．重力概念的理解，掌握重力的计算方法．3．知道重心的概念及重心与稳定的关系.1.用力的图示及力的示意图描述力是本节的重点．2．重力概念的理解及重力的计算是本节的重点．3．物体重心位置及重心与稳定的关系是本节的难点.抓主干新知预习探究破疑难核心要点突破练技巧综合拓展提升提素能随堂巩固演练练能力高效知能检测一、力1．力的概念：力是和之间的相互作用．2．作用效果：力能使物体的和发生改变．3．力的三要素：力产生的效果是由力的大小、方向、作用点共同决定的．4．单位：力的单位是，简称，符号是.物体物体形状运动状态牛顿牛N5．矢量性：力不但有大小，而且有方向，力是．6．四种基本相互作用是：万有引力、电磁力、强力、弱力．矢量二、重力及其测量1．重力(1)产生：由于地球的而使物体受到的力．常把物体受到的重力的大小简称为．(2)大小：G＝，式中g为比例系数，也就是自由落体加速度．(3)方向：．吸引物重mg竖直向下2．重力的测量重力的大小可以用测出．测量时物体必须保持，这样物体对测力计的拉力才物体受到的重力．弹簧测力计静止等于用电子秤可以称出物体的重力，静止在水平电子秤上的物体对秤的压力就是物体的重力吗？提示：不是，物体对秤的压力和物体的重力大小相等，方向相同，但施力物体和受力物体不同，作用点不同．三、重心与稳定1．重心(1)定义：物体的各部分都受到重力作用，从作用效果看，可以把物体各部分受到的视为集中作用在某一点，即为物体的重心．(2)决定物体重心位置的因素：物体的形状和物体的质量分布．(3)重心位置的确定方法①形状规则，质量分布均匀的物体，重心在上．②形状不规则的物体，采用悬挂法或支撑法．重力几何中心2．重心与稳定重心的高低影响物体的稳定．物体的重心越低，物体就越稳定．如图所示，身体素质和技术相当的跳高运动员，在一般情况下越过相同的高度用“背越式”跳法要比用“跨越式”容易些．你能说出其中的道理吗？提示：运动员在越过相同高度的横杆时，“背越式”运动员的重心要比“跨越式”运动员的重心升高的高度小．因此，运动员要越过相同的横杆高度用“背越式”跳法要比用“跨越式”容易些．力和力的图示1．对力的理解(1)力的四个特性物质性力不能离开物体而独立存在，施、受力者同时共存相互性力总是成对出现矢量性既有大小、又有方向，运算遵循平行四边形定则独立性一个物体同时受几个共点力的共同作用，每个力各自独立地产生作用效果，好像其他力不存在一样(2)力的三要素力的三要素是：力的大小、方向、作用点．①力的大小：用弹簧测力计测量．②力的单位：国际单位“牛顿”，符号“N”．2．力的图示和力的示意图比较步骤力的图示力的示意图1选定标度(用某一长度表示多少牛的力)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[特别提醒]1.一个力一定同时存在施力物体和受力物体．2．在同一物体上画几个力的图示时，必须选取同一标度．3．力的示意图不需要设置标度，侧重于力的作用点的位置和方向．[典例1]汽车牵引着拖车沿水平道路运动，若汽车对拖车的牵引力为1×105N，方向水平向左，则画该牵引力的图示和示意图的步骤及描述形式怎样？[思路点拨]画力的图示应注意以下几点：①必须明确画出力的标度；②必须正确显示力的三要素；③切不可将力的图示与力的示意图混淆；④必要时须先确定物体的受力情况或力的相关要素．[规范解答](1)作汽车对拖车的牵引力的图示，步骤如下：①确定标度：考虑到牵引力的大小为1×105N，选定用0.7cm长的线段表示2.5×104N的力，如右图所示.②从力的作用点开始，沿着力的方向画一条2.8cm长的线段，如右图所示.③在线段的末端画指向左的箭头表示力的方向，如右图所示即为牵引力的图示．最后，在箭头的旁边写出表示该力的字母F.(2)作汽车对拖车的牵引力的示意图，步骤如下：①从力的作用点开始，沿力的方向画一条线段，如右图所示.②在线段的末端画指向左的箭头表示力的方向，如右图所示的有向线段即为牵引力的示意图．最后，在箭头的旁边写出表示该力的字母F.[答案]见规范解答1．质量为20kg的小孩沿着滑梯下滑，试画出小孩所受重力的图示．解析：小孩所受重力大小G＝mg＝20kg×10N/kg＝200N，重力方向竖直向下，选定标度后，可作出小孩所受力的图示，如图所示．答案：见解析图对重力的理解1．重力的产生：重力的施力物体是地球，是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力，但重力通常不是地球的吸引力，重力一般小于地球对物体的吸引力．2．重力的大小：重力的大小由物体的质量和所处位置的g值决定，即G＝mg，同一地点，G与m成正比；不同地点g不同，物体的重力随纬度的增加而增加，随高度的增加而减小．3．重力的方向：重力的方向总是竖直向下，但不能说重力的方向垂直支持面向下，只有物体放于水平支持面上时，重力的方向才垂直于支持面向下．[特别提醒]1.重力的大小与物体的运动状态无关，与物体受其他力的作用情况无关．2．重力的大小等于物体静止时对竖直悬绳的拉力或者对水平支持物的压力．[典例2]关于重力，下列说法中正确的是()A．重力就是地球对物体的吸引力，其方向一定指向地心B．重力的方向就是物体自由下落的方向C．重力的大小可以用弹簧测力计或杆秤直接测出D．在不同地点，质量大的物体可能比质量小的物体所受的重力小[思路点拨]透彻理解和准确把握概念的内涵和外延，是正确解题的前提．要仔细审题，逐项进行推理判断，抓住一些关键词语，如“一定”“可以”“可能”等．[尝试解答]重力是由于地球对物体的吸引产生的，但由于地球自转的影响，通常情况下重力只是地球对物体的引力的一部分，重力的方向竖直向下但并不一定指向地心，选项A错误．将物体由静止开始释放，只在重力作用下物体自由下落，所以重力的方向就是物体自由下落的方向，选项B正确．杆秤称量的是物体的质量而非重力，选项C错误．由公式G＝mg可知，重力G的大小由质量m和重力加速度g共同决定．由于不同地点g值可能不同，因此在g值小的地点质量大的物体所受重力有可能反而小，选项D正确．[答案]BD2．下列关于重力的说法，正确的是()A．地球上同一物体在赤道处的重力最大B．重力就是物体对水平面的压力C．重力的方向是竖直向下的D．重力大小可用天平测量解析：物体的重力随纬度的增加而增加，同一物体在赤道处的重力最小，故A错；重力是物体所受的力，压力是水平面所受的力，两者的受力物体不同，施力物体也是不同的，故B错；重力的方向是竖直向下的，故C对；重力的测量用弹簧测力计，而不是天平，天平是用来测质量的，故D错．答案：C对重心的理解1．重心的位置2．重心的确定——悬挂法(1)前提条件：薄板状物体．(2)原理：当悬挂的物体静止时，重力和拉力平衡，重心一定位于过悬挂点的竖直直线上．3．重心的高低对物体稳定性的影响(1)物体的稳定性往往受重心高度的影响，物体的重心越低，则物体越稳定．生活中往往采用降低重心高度的办法来增加物体的稳定性，如装运货物时，往往把较重的货物放在下面，就是为了降低重心，增大稳定性．(2)当物体的重力作用线落在它的支持面内时，物体可以保持稳定，落到支持面外时则会翻倒，如车辆行驶时车身倾斜的角度不能过大．[特别提醒]1.物体的形状或质量分布发生变化，重心的位置要随之变化．2．重心位置不一定在物体上，如篮球、圆环等．[典例3]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[思路点拨]采用极限的思想，对以下三种情况的重心进行对比，一是球壳装满水，二是球壳无水，三是球壳有部分水．[尝试解答]重心的位置跟物体的形状和质量分布均有关．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将先降低后升高，D正确．[答案]D3．关于物体的重心，下列说法中正确的是()A．任何物体的重心都一定在这个物体上B．重心的位置只与物体的形状有关C．形状规则、质量分布均匀的物体，其重心在物体的几何中心D．物体重心的位置一定会随物体形状的改变而改变解析：物体的重心位置跟物体的形状、质量分布有关，形状规则、质量分布均匀的物体，其重心在几何中心，故B错误、C正确；物体的重心不一定在物体上，A错误；物体重心的位置不一定随形状改变，D错误．答案：C如图所示，有一等边三角形ABC，在B、C两点各放一个质量为m的小球，在A点放一个质量为2m的小球，则这个球组的重心在何处？[思路点拨]要求一个系统的重心位置，可以把这个系统分成几部分，从最方便处着手，逐步找出重心的位置．[规范解答]根据题意可先求出B、C两球的重心，即在B、C连线的中心处．可以认为在B、C连线的中点处有一个质量为2m的小球D，如右图所示，接着求A、D两球的重心，因为A、D两球质量相等，所以其重心位于A、D两点连线的中点E处．[答案]重心位于BC的中点与A点连线的中点处．1．下列关于力的概念，哪一个说法是错误的()A．力是物体间的相互作用B．力的三要素是大小、方向和作用点C．力是标量，只有大小，没有方向D．可以用弹簧秤来测量力的大小解析：力是矢量，既有大小，也有方向，故C错．答案：C2．下列关于力的说法中，正确的是()A．力不能离开施力物体和受力物体而独立存在B．力不能离开施力物体，但可以离开受力物体C．受力物体同时也是施力物体，施力物体不一定是受力物体D．力一定有施力物体，但不一定有受力物体解析：力是物体间的相互作用，一个力一定同时存在施力物体和受力物体，A正确．答案：A3．关于重心，下列说法正确的是()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．直铁丝弯曲后，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作用点解析：重心是把物体各部分受到的重力视为集中作用在某一点，不是物体上最重的一点，A错误、D正确；重心不一定是物体的几何中心，B错误；重心的位置与物体的形状、质量分布均有关，铁丝弯曲后重心不一定在铁丝上，C错误．答案：D4．下列说法正确的是()A．重力的方向总是垂直向下B．物体的质量没有变化，但它的重力可能会发生变化C．跳高运动员在空中受到重力和向上的升力D．将重5N的物体从直升机上抛下，落地前重力大于5N解析：重力的方向总是竖直向下，故A错；物体的重力随纬度和高度而变化，故B对；跳高运动员在空中不会受到向上的升力，故C错；物体的重力不会因运动状态而改变，故D错．答案：B5.如图所示，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．解析：(1)画力的图示①选定标度：此题选2mm长的线段表示2N的力．②从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(即10mm)的线段；③在线段上加箭头表示力的方向．(2)画力的示意图：从力的作用点或从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：见解析图