(新課標同步輔導)2016高中物理第三章相互作用學案新人教版

必修1

?第三章

相互作用

1重力基本相互作用

［學習目標］1.理解力的概念，知道力的物質性及其作用效果.2.知道力的三要素，

會畫力的圖示和力的示意圖.(重點)3.知道重力產生的原因、重力的方向，會計算重力.(重

點)4.知道重心的概念及其確定方法.(難點)5.了解四種相互作用.

自主學習?基礎知識

"岫力和力的圖示

［先填空］

1.運動狀態的變化

物體的運動狀態用速度來描述.只要物體的速度變化了，不管是太小還是方畫改變了，

都說這個物體的運動狀態發生了變化.

2.力

(1)定義：物理學中把物體與物體之間的相互作用稱做力.

(2)作用效果

①使物體的運動狀態發生變化;

②使物體產生形變.

3.力的矢標性

力是矢量，既有大小又有方向.力的大小可以用彈簧測力計測量.國際單位制中，力的

單位是牛頓,簡稱牛，符號是N.

4.力的三要素

大小、方向和作用點.

5.力的表示

(1)力的圖示：能表示出力的大小、方向和作用點.

(2)力的示意圖：只表示出力的作用點和方向.

［再思考］

1.力可以離開物體而獨立存在嗎？

【提示】不能.任何力都有它的施力物體和受力物體.

2.要完整的表示某一力需要表示出哪些方面？

【提示】需表示出力的大小、方向、作用點這三個方面，這種表示方法叫力的圖示.

［后判斷］

1.只有接觸的物體間才會有力的作用.（X）

2.一個物體對另一個物體施加力的作用，但不會受到對方的力的作用.（X）

3.力的作用效果僅由力的大小決定.（X）

重力

［先填空］

1.產生：由于地球的吸引而使物體受到的力.

2.大?。?=蚯其中g是自由落體的加速度，一般計算中g取m/s2

3.方向：豎直向下.

4.重心：從效果上可以認為物體各部分受到的重力作用集中于一點，這點叫物體的

重心.形狀規則的均勻物體重心在其幾何中心處,質量分布不均勻的物體，重心位置與心狀

和質量分布有關.

［再思考］

1.試畫出以下甲、乙兩圖中物體4、6所受重力的示意圖.

甲乙

圖3-1-1

【提示】甲、乙兩圖中物體4、夕所受重力的示意圖所示:

B

4

*cG

2.如圖3—1—2所示，身體素質和技術相當的跳高運動員，為什么采用“背越式”的

要比采用“跨越式”的成績好呢？

圖3-1—2

【提示】跳高運動員在越過橫桿時，“背越式”運動員的重心比“跨越式”運動員的

重心升高的高度低，因此運動員越過相同高度的橫桿，“背越式”跳法要比“跨越式”容易

些.

［后判斷］

1.重心是物體重力的作用點，重心一定在物體上.（X）

2.地球對物體有吸引力，而物體對地球無吸引力.（X）

3.物體的重心可以用懸掛法確定.（J）

^5四種相互作用

［先填空］

1.萬有引力：在宇宙中，相互吸引的作用力存在于一切物體之間,強度隨物體間距離

增大而減弱.

2.電磁相互作用：電荷和電荷,磁體和磁體間的相互作用.

3.強相互作用：在原子核內把質子利中子緊密地保持在一起的作用力，它的作用范圍

約10T%,超出這個界限該力已經不存在了.

4.弱相互作用：在放射現象中起作用的力,作用范圍與強相互作用相同，但強度只有

強相互作用的102倍.

［再思考］

1.質子帶正電，但質子（與中子一起）卻能聚在一起構成原子核，這是為什么？

【提示】因為質子與質子間，質子與中子間，中子與中子間存在強相互作用.

2.強相互作用有何特點？

【提示】只存在于原子核內部，是一種短程力，作用范圍約10一%,大小遠大于萬有

引力.

［后判斷］

1.萬有引力只發生在天體與天體之間，質量小的物體（如人與人）之間無萬有引力.（X）

2.強相互作用只發生在宇宙天體等宏觀物體之間.（義）

3.強相互作用就是非常小的物體間的相互作用.（義）

疑難問題卡片

預習完成后，請把你認為難以解決的問題記錄在下面的表格中

問題1

問題2

問題3

問題4

合作探究?重難疑點

學生分組探究-對力的進一步理解（深化理解）

第1步探究——分層設問，破解疑難

1.成語“孤掌難鳴”隱含了什么道理？

【提示】“孤掌難鳴”即一個巴掌拍不響，反映了力的作用是相互的.

2.用力拉彈簧時;彈簧伸長了一定的長度，這體現了力的什么作用效果？

【提示】用力拉彈簧，使它變長，形狀發生了改變，表明力可以使物體發生形變.

第2步結論——自我總結，素能培養

1.力的四個性質

（1）物質性：力是物體對物體的作用，脫離物體而獨立存在的力是不存在的，一個力一

定同時具有受力物體和施力物體.

（2）相互性：物體之間力的作用是相互的，只要一個物體對另一個物體施加了作用力,

另一個物體也一定會對這個物體施加反作用力.

(3)同時性：發生相互作用的兩個物體/與員4對方作用的同時，6也一定對力發生作

用.

(4)矢量性：力是矢量，不僅有大小，而且有方向.

2.力的作用效果

(1)靜力效果一使物體的形狀發生改變(形變)，如把物體拉伸、壓縮、扭轉、剪切等.

(2)動力效果一改變物體的運動狀態，即改變物體的速度.

根據力的作用效果判斷物體是否受力，是受力分析的基本方法.

第3步例證——典例印證，思維深化

卜例一I下列說法中正確的是()

A.“風吹草動”，草受到了力，但沒有施力物體，說明沒有施力物體的力也是存在的

B.網球運動員用力擊球，網球受力后飛出，網球受力的施力物體是人

C.每個力都必有施力物體和受力物體

D.只有直接接觸的物體間才有力的作用

【思路點撥】解答本題時應把握以下三點：

(1)找不到施力物體的力是不存在的.

(2)力的作用是相互的，受力物體同時也是施力物體.

(3)力可以分為接觸力和非接觸力兩大類.

【解析】力是物體對物體的作用，任何力都有它的施力物體和受力物體，A錯誤，C

正確.網球受力的施力物體是球拍，B錯誤.有些力如重力、磁力等物體間不接觸就可以發

生作用，D錯誤，故選C.

【答案】C

I規律總結I

關于力的理解的兩個誤區

(1)誤認為力可以沒有施力物體或受力物體.

實際上力是物體與物體間的相互作用，任何力同時具有施力物體與受力物體.

(2)誤認為只有相互接觸的物體間才存在作用力.

實際上有些力可以發生在不接觸的物體間，如重力、磁力等.

第4步巧練——精選習題，落實強化

1.(2014?包頭高一檢測)下列有關力的說法中正確的是

A.力的產生離不開施力物體，但可以沒有受力物體

B.力的產生離不開受力物體，但可以沒有施力物體

C.力是物體對物體的作用，如果找不到施力物體或受力物體，這個力就不存在

D.不接觸的物體間也可以產生力的作用.例如，磁鐵吸引鐵釘，可見力可以離開物體

單獨存在

【解析】任何力都有它的施力物體和受力物體，只有施力物體而沒有受力物體，或只

有受力物體，沒有施力物體的力是不存在的，A、B錯誤.磁鐵吸引鐵釘，說明不接觸的物

體之間也可以產生力的作用，力不能離開物體單獨存在，任何力都有它的施力物體或受力物

體，C對，D錯誤

【答案】C

2.（2015?杭州高檢測）關于力的作用效果的說法中正確的是（）

A.物體的運動狀態發生變化，一定受到外力作用

B.物體的運動狀態不發生變化，?定不受外力作用

C.力對物體的作用效果完全山力的大小決定

D.物體受到力的作用后，?定同時出現形變和運動狀態發生變化現象

【解析】力是改變物體運動狀態的原因，物體的運動狀態發生變化，物體一定受到外

力的作用，A正確.彈簧受外力被拉伸穩定后，發生了形變，但運動狀態并沒有發生變化，

B、D不正確.力的作用效果由力的大小、方向、作用點三要素共同決定，C錯誤.

【答案】A

學生分組探究二力的圖示和力的示意圖（深化理解）

第1步探究——分層設問，破解疑難

1.要用作圖法準確地表示一個力，是作力的圖示呢，還是作力的示意圖？

【提示】由于力的圖示可以同時表示出力的三要素，而力的示意圖只能表示出力的作

用點和方向，不能準確表示出力的大小，故采用力的圖示法表示力較為準確.

2.在力的示意圖中，力的三要素中哪一個要素不能準確地反映？

【提示】力的示意圖重點描述力的作用點和力的方向，并不能嚴格描述力的大小.

第2步結論——自我總結，素能培養

1.力的圖示與力的示意圖的區別：力的圖示能表示力的三要素，精確表示力時經常用

到；力的示意圖只能表示力的作用點和方向，在對物體的受力情況進行分析時經常用到.

2.力的圖示與力的示意圖的畫法：

作圖步驟力的圖示力的示意圖

選定標度（用某一長度表示一定大小的

選標度

力）

從作用點開始沿力的方向畫一線段，根

從作用點開始沿力的方向畫一適當長

畫線度據選定的標度和力的大小按比例確定

度線段即可

線段長度

標方向在線段的末端標出箭頭，表示方向在線段的末端標出箭頭，表示方向

第3步例證——典例印證，思維深化

，例如圖3—1—3所示，物體/對物體6的壓力是10N,試畫出這個力的

圖不和小意圖.

A

B

7//////////////////////7//////Z

圖3-1-3

【思路點撥】解答該題可按以下順序進行：選標度一畫線段一判方向、加箭頭.

【解析】畫力的圖示，要嚴格按照以下步驟進行.

(1)選定標度：此題選單位長度的線段表示2N的力

2N

T0

5

乙

(2)從力的作用點沿力的方向畫一線段，線段長短根據選定的標度和力的大小成正比，

線段上加刻度，如圖甲所示，也可以如圖乙所示，從。點(用。點代替8物體)豎直向下畫一

段五倍于標度的線段.

(3)在線段上加箭頭表示力的方向.

畫力的示意圖：從作用點或從8的中心處沿力的方向畫一線段，并加上箭頭，表示方向，

然后標明R=10N即可，如圖丙所示.

【答案】見解析

I規律總結I

力的圖示應用

1.力的圖示的應用：

①力的圖示反映了力的三要素，用作圖法解決力的問題忖經常用到.

②用力的圖示把力表示出來，這是?種科學方法，通過這種方法，把力譯成幾何語言,

能更直觀和形象地表示力.

2.力的圖示法口決：

要想表示力，方法很簡單，選好比例尺，再畫一線段，長短表大小，箭頭表方向，注意

線尾巴，放在作用點.

第4步巧練——精選習題，落實強化

3.（2015?南京高一檢測）圖3—1—4表示的是小車所受外力廠的圖示，所選標度都相

同，則對于小車的運動，作用效果相同的是（

A.E和4

B.￡和￡

C.E和4、￡

D.都不相同

圖3-1-4

【解析】如圖示的四個力中只有￡和￡的大小相等，方向相同，對小車的作用效果

相同，B正確.

【答案】B

4.圖3—1一5甲、乙中4的重量均為10N,畫出它們所受重力的圖示.

甲

圖3—1—5

【解析】①選定標度：此題用單位長度的線段表示2N的力.

②從作用點（重心）沿力的方向畫一線段，根據選定的標度，線段長短和力的大小成正比,

線段上加刻度，如圖所示，沿豎直向下的方向畫一段五倍于標度的線段.

③在線段上加箭頭表示力的方向.

2N

乙

【答案】見解析

學生分組探究三重力與重心（拓展延伸）

第1步探究——分層設問，破解疑難

i.重力的大小與物體的運動狀態的變化有關嗎？

【提示】無關.重力的大小是由物體的質量和物體的所處的地理位置共同決定的，與

物體的運動狀態及其變化無關.

2.物體的重心一定在物體的兒何中心嗎？

【提示】物體重心的位置與物體的形狀及質量分布均有關，不一定在物體的幾何中心.

第2步結論——自我總結，素能培養

1.對重力的理解

（1）重力與萬有引力的關系

重力是地球的萬有引力在地球表面附近的一種表現,是由于地球對物體的吸引而使物體

受到的力，但由于地球自轉的影響，重力并不等同于萬有引力.

(2)重力大小

①同一地點，物體重力的大小與其質量成正比，即G=mg,其中g為當地的重力加速度.

②不同地點，同一物體在地面上所在位置的緯度越高，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

重力的方向總是豎直向卜一，豎直向下不等同于垂直于支撐面向下，也不等同于指向地球

球心.

2.對重心的理解

(1)重心是重力的等效作用點，并非物體的全部重力都作用于重心.

(2)重心的位置可以在物體上，也可以在物體外，如一個圓形平板的重心在板上，而一

個銅環的重心就不在環上.

(3)重心在物體上的相對位置與物體的位置、放置狀態及運動狀態無關，但一個物體的

質量分布或形狀發生變化時，其重心在物體上的位置可能發生變化.

(4)質量分布均勻、形狀規則的物體的重心在其幾何中心上；對形狀不規則的薄物體，

可用支撐法或懸掛法來確定其重心.

第3步例證——典例印證，思維深化

，例II關于重力的大小及重心的位置，以下說法中正確的是()

A.重力是物體本身具有的力，大小與物體的質量成正比

B.靜止在水平面上的物體對水平面的壓力一定小于其所受的重力

C.重力只作用在物體的重心上，重心的位置總在物體的幾何中心

D.重力是山于地球對物體的吸引而產生的，重力的施力物體是地球

【解析】重力是由于地球對物體的吸引而使物體受到的力，而不是物體本身具有的力，

物體重力的計算式6=/場，其中g的值與物體所處的地理位置有關，同一地點，g值相同，

物體的重力與物體的質量成正比，不同地點，不同高度，g值般不同，因此，不能說物體

的重力大小與物體的質量成正比，選項A錯誤；靜止在水平面上的物體，對水平面的壓力大

小等于物體的重力，選項B錯誤；

重心是物體所受重力的等效作用點，重心的位置與物體的形狀和質量分布均有關，只有

形狀規則、質量均勻分布時，重心的位置才總在物體的幾何中心，故選項C錯誤；由重力的

產生可知，選項D正確.

【答案】D

I規律總結I

在處理重力的有關問題時，容易產生的4種錯誤

(1)重力與地球對物體的引力相同.

(2)重力的方向垂直于支撐面.

(3)重力的重心必在物體上.

(4)重力的大小與物體運動狀態有關.

第4步巧練——精選習題，落實強化

5.關于地面上物體的重力，下列說法正確的是()

A.只有靜止時，物體才受重力

B.物體對地面的壓力就是物體的重力

C.彈簧測力計和桿秤都能稱量物體的重力大小

D.同一地點，物體的重力與其質量成正比

【解析】物體是否受重力與運動狀態無關，A錯誤；物體對地面的壓力與物體的重力

的施力物體和受力物體不同，故不是一個力，B錯誤；桿秤的原理是杠桿原理，只測質量不

測重力，C錯誤；在同一地點g為常數，由6=儂可知，重力與質量成正比，D正確.

【答案】D

6.(2014?紹興一中高一檢測)下列說法中正確的是()

A.地球對物體的吸引力就是重力

B.重心不一定在物體上

C.形狀規則的物體其重心?定在物體的幾何中心

D.當物體浮出水中時，所受重力比在地面上時要小

【解析】地球對物體的吸引力產生重力，但引力不等同于重力，A錯.重心可以在物

體上，也可能不在物體上，B對.形狀規則而且質量分布均勻的物體的重心才位于其幾何中

心，C錯.在同一位置，物體的重力為一常量，與它所處運動狀態或環境無關，D錯.

【答案】B

用解題技巧?素養培優

確定重心的方法

重心與人類的生產、生活有著密切的聯系.如給貨車裝載貨物時，要考慮重心的高低、

左右、前后位置對貨車穩度、能量損失的影響；體育運動格斗比賽時，重心低不易被擊倒;

爬山走下坡時要放低重心，可增加身體的穩定性.

卜例■如圖3—1—6所示的是木匠用的曲尺，它是用粗細不同、質量分

布均勻、和優質量相等的木料做成的.〃是〃連線的中點，￡是相的中點廠和用的中

點G連線的中點,則曲尺的重心在（）

A.夕點B.〃點

C.￡點D.G點

B

圖3—1—6

【解析】由于質量分布均勻，，、為的邊重心的位置，G為比邊重心的位置.則該曲

尺重心為F與G連線的中點，即E點.

【答案】C

——［先看名師指津］-----------------------------

1.利用二力平衡尋找重心的方法

原理：二力平衡時，兩個力等大反向.

方法一：（支撐法）

軸對稱的碗、碟等，它們的重心在中垂線上，它們的重心可用二力平衡的方法找到，用

一個手指將碟子挑起靜止，即可找到其重心.

方法二：（懸掛法）

薄板形物體的重心可用懸掛法確定.如圖3—1—7所示，先在4點把板懸掛起來，物體

靜止時，物體所受的重力與懸繩的拉力在同?豎直線上，所以物體的重心一定在通過力點的

豎直線上.然后在C點把物體懸掛起來，同理知，物體的重心一定在通過。點的豎直線

切上，18和切的交點0,就是薄板的重心位置.

圖3—1—7

2.質量分布均勻的物體的重心，可由幾何關系確定.形狀或質量分布發生變化時，重

心會隨之變化.

——［再演練應用］-----------------------------

如圖3—1—8所示，一個空心均勻球殼里面注滿水，球的正下方有一個小孔，在水由小

孔慢慢流出的過程中，空心球殼和水的共同重心將會（）

A.一直下降

B.一直上升

C.先升高后降低

D.先降低后升高

圖3—1一8

【解析】當注滿水時，球殼和水的重心均在球心，故它們共同的重心在球心.隨著水

的流出，球殼的重心雖然仍在球心，但水的重心逐漸下降，開始一段時間內，球殼內剩余的

水較多，隨著水的重心下降，球殼和水共同的重心也下降；后來一段時間內，球殼內剩余的

水較少，隨著水的重心下降，球殼和水共同的重心卻升高；最后，水流完時，重心又回到球

心.故球殼和水的共同重心先降低后升高，D正確.

【答案】D

和力拉

性個索

互一繩

，

相過

力

有通

用

體具正

作

物用漢

的

力作壯

受它某

使體的

生表段有對是

而點物相力力

發段艘強.體9

線引用和、又用-

體猜物

向吸作布用，作錯1）

物A他

第白的的分作體的—

使頭球g下互物，其3

用自向力勤量體（

作或頭地m向相生受圖

箭方的］（=體質力物是

互燧箭于直:磁］產定

0向和由物施他如

f:我G：豎:素狀電、）練）以別

斷瑚方點^:用有其一9，

挺T和用用生^小向義因形用一礎可也—分

間6用'定作作既到賽

::作產物大方定的十基就，1體

t體〃決力（（的力受-比

示大圖的r「匚L?觸時.物

體物七引業是力個能3項

圖的力~與接同錯力

物變意示^心有作的生一才圖一

改的力參需的C受

眄:力示標表重重萬用時確產，，，的

:員不力和

物果「白一」力作正會的后進

:互課等用對體

效用全［，才在力D前

義用變力一相力作物

心作中間存加的、車

定作形痢弱、磁加B力

互法之立施時汽

L相用、施，施

士白說體獨體同拉

種作力體體的

力的物而物是有

力四互重物物力

一一力兩體的力上

匚如的力拉

于的物別受賽

力受受

關觸開對和別大

些有所

列接離先力對D漢

有又B車

下互能體施體壯

、

、

、、、

、

、、），汽

T相不物的物界

選】體】則

有是個體個世

多析物案，

（只力一物一在

pprmpp....解，力答.動

1AB.CD【性施【2運

時有車

同既汽

A.壯漢、汽車B.壯漢、繩索

C.繩索、汽車D.汽車、繩索

【解析】汽車所受拉力的施力物體是繩索，受力物體是汽車，C正確.

【答案】C

3.（多選）下列關于物體間相互作用的說法中正確的是（）

A.地面上物體受到重力是引力在地球表面附近的種表現

B.爬山時越向上爬，感覺越吃力，這是因為自己的體重增加了

C.科學家在研究原子核的構成時發現了弱相互作用

D.科學家在研究原子核放射現象中發現了弱相互作用

【解析】地面上物體受到的重力是由于地球的吸引而產生，是引力在地球表面附近的

一種表現，A正確.同一物體的重力在同一個地點不變，B錯誤.科學家在研究原子核衰變

放射現象中發現了弱相互作用，C錯誤，D正確.

【答案】AD

4.（2014?哈爾濱三中高一期末）關于地球上的物體，下列說法中正確的是（）

A.物體靜止時不受重力作用

B.物體只有落向地面時才受到重力作用

C.物體落向地面時比物體上拋時所受的重力小

D.物體所受重力的大小與物體的質量有關，與物體是否運動及怎樣運動無關

【解析】重力是由地球的吸引而產生的，不管物體靜止還是運動，也不管物體上升還

是下落，地面附近同一物體的重力大小、方向都不會發生改變，重力的大小可由公式G=mg

求出.可見，重力大小僅與物體的質量卬有關，與運動狀態無關，故D正確.

【答案】D

5.（2014?濟寧高一檢測）關于物體的重力，下列說法正確的是（）

A.重力的方向總是垂直地面向下

B.重力可以用彈簧測力計測量

C.物體在地球任何地方重力大小都相等

D.掛在繩子上靜止的物體，它受到的重力就是繩子對它的拉力

【解析】重力的方向總是豎直向下，也可以表述為垂直水平面向下，A錯.彈簧測力

計可以測量力的大小，包括重力的大小，B對.同一物體，處在地球表面的不同位置，重力

大小一般不同，C錯.用繩子懸掛處于靜止狀態的物體，所受重力等于繩子對它的拉力大小，

但兩力性質不同，D錯.

【答案】B

6.（多選）（2014?青島二中高一期末）一個物體所受重力在下列哪些情況下會發生變化

A.把它從赤道拿到南極B.把它送到月球上去

C.把它放到水里D.改變它的運動狀態

【解析】根據重力的計算公式G=儂知：它的大小不但與物體的質量有關，而且也與

重力加速度的大小有關，而重力加速度的大小與地球上的位置、離地面的高度有關，不同的

天體上重力加速度不同，所以正確的答案是A、B.

【答案】AB

7.如圖3—1—10所示為兩個力的圖示，則以下說法中正確的是（）

甲圖:?‘-------F,

乙圖：*——'---'~-ft

圖3-1-10

A.F、=Fz,是因為表示兩個力的線段一樣長

B.F、>Fz,是因為表示E的標度大

C.￡<￡,是因為內具有兩個標準長度，而￡有三個標準長度

D.無法比較，是因為兩圖示沒有標明一個標準長度所表示的力的大小是多少

【解析】因兩圖都沒有標度，所以無法確定力的大小.

【答案】D

8.（多選）一個重20N的物體沿著斜面下滑，在下圖中關于物體受到的重力的圖示正確

的是（）

【解析】重力豎直向下，畫力的圖示時，標度可以任意選取.

【答案】AD

［超越自我?提升練］

圖3—1一11

9.足球運動員已將足球踢向空中，如圖3—1—11所示，下列描述足球在向斜上方飛行

過程中某時刻的受力圖中，正確的是（G為重力，Q為腳對球的作用力、/加為阻力）（）

ABCD

【解析】足球在向斜上方飛行的過程中，腳對球己經沒有作用力，球只受重力和空氣

阻力，重力的方向豎直向下，空氣阻力的方向與球的運動方向相反，故選B.

【答案】B

10.（多選）如圖3—1—12所示，兩輛車在以相同的速度做勻速運動，根據圖中所給信

息和所學知識可以得出的結論是（）

圖3—1一12

A.物體各部分都受重力作用，但可以認為物體各部分所受重力集中于一點

B.重力的方向總是垂直向下的

C.物體重心的位置與物體形狀和質量分布有關

D.物體只有重心受重力作用，其他部分不受重力作用

【解析】重力作用在物體的各部分，重心是物體所受重力