第三章 相互作用学案1重力基本相互作用
一个正在表演“爬云梯”的体格健壮的演员，他用双肩顶着一架足有五、六米高的梯子。另外五个演员陆续爬到梯子顶端，进行各种表演。观众们无不为此提心吊胆：梯子头重脚轻，是多么容易翻倒呀！可是，梯子尽管有一些摇摆，到底还是稳住了，这是什么缘故？梯子短一些是否会更安全？在此节目中，肩膀上顶着梯子的演员，凭着他敏锐的感觉，把梯子的基本位置随时加以灵活调整。当梯子向前倾时，他的肩膀立即向前挺；当梯子向后倒时，他的肩膀也随即向后退。这样，使重力作用始终通过基底，梯子就倒不下来。由此可见，几个演员在梯顶时正是梯子重心位置最高、梯子倒得最慢的时候，顶梯子的演员有足够的时间来调整梯子的基底位置。所以，这个看上去好像是最紧张的场面，实际上并非是最难表演的。
学点1力和力的图示(1)运动状态的改变：指物体速度的改变。速度的改变是指大小改变或方向改变或大小和方向同时改变。(2)力：①定义：人们把改变物体的运动状态、产生形变的原因，即物体与物体之间的相互作用，称做力。②从力的“四性”透析力a.力的物质性：力不能脱离物体而存在，力是物体与物体之间的相互作用，每一个力都能同时找到施力物体和受力物体（施力物体——产生力的物体，受力物体——受到力的物体）。说明：找不到施力物体的力是不存在的，这也是判断力是否存在的一种重要方法。b.力的相互性：物体之间力的作用是相互的，甲物体作用于乙物体，乙物体也同时作用于甲物体，施力物体同时也是受力物体，物体间的这一对相互作用力总是同时产生、同时消失和变化的。说明：物体之间的相互作用可以直接接触，也可以不直接接触，通过“场”来发生，如我们接下来要学习的重力及后面要学习的电场力、磁场力。c.力的矢量性：力是矢量，既有大小，又有方向，力作用方向所在的直线叫力的作用线，力实际作用的方向与物体的运动方向不一定相同。d.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。
（３）力的分类力的分类方法有两种，按性质和效果分。①根据力的性质命名：如重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等。②根据力的效果命名：如拉力、压力、动力、阻力等。注意：①根据效果命名时，不同名称的力，性质可能相同。如物体在上升过程中，重力是阻力；物体在下落过程中，重力为动力。②同一性质的力，效果可能不同。如摩擦力可以是动力，也可以是阻力。③所谓动力，其效果是加快物体的运动；而阻碍物体运动的力则叫阻力。(4)力的图示为了更形象、直观地表达力，我们可用一根带箭头的线段来表示一个力的大小、方向和作用点（即力的三要素）。这种表示力的方法，叫做力的图示。画力的图示的步骤：①选定标度（用多少毫米的线段表示多少牛的力）；②从作用点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的长度，并在线段上加上刻度；③在线段的一端加箭头表示力的方向，箭尾在力的作用点上，力的方向所沿的直线叫力的作用线。说明：①不能用不同标度画同一物体所受的不同的力。②力的图示与力的示意图不同，力的示意图只表示物体受哪种力作用及力的方向如何，并不需要按选定的标度严格画出线段的长度。
【例1】下列关于力的说法中正确的有()A.力的作用离不开施力物体，但可以没有受力物体B.有的物体自己就有力，这个力不是另外的物体施加的C.力是物体与物体间的相互作用D.没有施力物体和受力物体，力照样可以独立存在【解析】力是物体与物体间的相互作用。有力作用时必定要有两个物体同时存在，且发生相互作用。而一个物体不能对自己产生力的作用，有人说：拍手时不是自己对自己的作用吗？其实拍手时两只手都受到力的作用，这时也不是一个物体对自己的作用，而是一个物体的两部分之间的作用，故正确答案为Ｃ。下列说法中正确的是（）A.射出枪口的子弹，能打到很远的地方，是因为子弹离开枪口后受到一个推力作用B.甲用力把乙推倒，说明只是甲对乙有力的作用，乙对甲没有力的作用C.只有有生命或有动力的物体才会施力，无生命或无动力的物体只会受到力，不会施力D.任何一个物体，一定既是受力物体，也是施力物体CD
【例2】如图3-1-1所示，桌面上有质量为600g的书，用图示法表示出桌面对书的支持力并作出这个力的示意图。（取g＝10N/kg）图3-1-1【解析】首先计算出书的重力，再结合初中学过的二力平衡条件，明确方向及标度即可作图。书的重力为G=mg=6N，桌面对书的支持力也为6N，作用在书上。取0.5cm长的线段表示2N，则沿力的作用点向上作出1.5cm长的有向线段即可作出力的图示，如图３－１－２甲所示；这个支持力的示意图，如图３－１－２乙所示。图３-１-２【答案】如图３-１-２所示2如图３－１－３所示，一放在水平面上的物体Ａ受到大小为10N的拉力作用，该拉力方向与水平方向成３０°角斜向上，画出这个拉力的图示和示意图。图3-1-3【答案】如图甲、乙所示
学点2重力(1)重力：由于受到地球的吸引而使物体受到的力。(2)对重力的理解①地球上的一切物体都受到重力作用，重力的施力物体是地球。②重力是由于地球的吸引而产生的，但不能说重力就是地球对物体的吸引力。重力的大小不一定等于地球的吸引力。③在地球的两极点时重力等于物体的吸引力，在地球的其他位置重力不等于地球的吸引力。④物体所受的重力与它的运动状态无关，与物体的速度大小也无关。
（３）重力的大小①重力与质量的关系为G=mg,其中g就是我们学过的自由落体加速度。②重力的大小可以用测力计测出。（４）从四点诠释重力加速度①g是自由落体运动的加速度，通常取g=9.8N/kg,表示质量为1kg的物体受到的重力是9.8N。②g随地球上纬度的改变而改变，纬度越高，g值越大，在两极处g值最大，在赤道处g值最小。g的变化导致同一物体在不同纬度处所受重力不同。③g值会随海拔高度不同而改变。在同一纬度处，海拔高度越大，g值越小，致使同一物体重力随海拔高度的增加而减小。④g是由地球对物体的吸引而产生的，其大小与物体的运动状态和其他受力情况无关，这也是重力与物体的运动状态和受力无关的原因。
(5)重力的方向：竖直向下（即垂直于水平面），可利用铅锤线确定其方向。说明：①“竖直向下”不是“垂直向下”，“竖直向下”是指“垂直于水平面向下”。不同地方的水平面不同，其“竖直向下”的方向也不同，而“垂直向下”可以是指垂直于任何一平面向下。②重力的方向一般不指向地心，只有在两极点和赤道时才指向地心。③重力的方向与物体是否受其他力，与物体处于什么运动状态无关。(6)重心一个物体各部分都要受到重力作用，从效果上看可以认为各部分受到的重力集中于一点，这一点叫做物体的重心。说明：物体的重心是一个等效的概念，是物体各部分重力的作用点。引入重心的概念后，就可以把整个物体各部分的重力用作用于重心的一个力表示，于是原来的整个物体就可以用一个有重力的点代替，从而使研究问题简化。
重心的确定：①质量分布均匀的物体的重心，只与物体的形状有关。形状规则的均匀物体，其重心位置就在几何中心上。如均匀直棒的重心，在棒的中心。②质量分布不均匀物体的重心，与物体的形状、质量分布有关。③薄板形物体重心的确定。薄板的重心位置可用悬挂法确定，如图3-1-4所示，先在Ａ点把板悬挂起来，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，就是薄板重心的位置。注意：①物体的重心可在物体上，也可在物体外。如易拉罐的重心位置并不在罐壳上。②重心的位置与物体所处的运动状态、是否受到其他外力作用、物体所处的位置无关。③物体的质量发生变化时，其重心位置会发生变化。如用铁桶盛水，随水增多重心升高。④作力的图示时，重力的作用点应画在重心上。图3-1-4
关于重心的叙述中正确的是（）A.物体所受重力的作用点叫做物体的重心B.只有物体的重心处才受重力作用C.质量分布均匀的圆柱体的重心在其轴线的中点D.球体的重心总在球心【例3】关于重力的说法中，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【解析】重力是由于物体受到地球的吸引而产生的，地球对物体的吸引力产生两个效果：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。重力只决定于地球对物体的作用，而与物体的运动状态无关，也与物体是否受到其他的力的作用无关。ACCD
学点3四种基本相互作用(2).电磁相互作用电荷之间的相互作用和磁体之间的相互作用，本质上是同一种相互作用的不同表现，称为电磁相互作用。(1).万有引力一切物体间存在的相互吸引作用。自然界中的一种基本相互作用，地面物体所受的重力只是万有引力在地球表面附近的一种表现。(4).弱相互作用放射现象中起作用的是弱相互作用。弱相互作用的范围也约为10-15m，但强度只有强相互作用的10-12倍。(3).强相互作用使得原子核紧密保持在一起的强大的相互作用。距离增大，强相互作用急剧减小，作用范围约10-15m。
【例４】以下关于四种基本相互作用的说法正确的是（）A.万有引力把行星、恒星等聚在一起，形成太阳系、银河系和其他星系，故万有引力只存在于天体之间B.四种基本相互作用是相互独立存在的，有一种相互作用存在时，就一定不存在其他相互作用C.强相互作用和弱相互作用只存在于微观粒子之间D.四种基本相互作用的规律有很多相似之处，因此，科学家可能建立一种“统一场论”将四者统一起来【解析】万有引力存在于一切物体之间，只不过在天体之间作用效果更明显而已，故选项Ａ错误。一种相互作用存在时，也可存在另一种相互作用，故选项Ｂ错误。由于强相互作用和弱相互作用的作用范围都约为１０－１５m，故只有微观粒子之间才可能发生这两种相互作用，故选项Ｃ正确。四种基本相互作用的“统一场论”正是当前科学家的努力方向，故选项Ｄ正确。CD【评析】记住四种相互作用的特点，能区分四种相互作用各存在于什么样的物体之间。
说明了力是物体间的相互作用，单个物体不能产生力的作用。2.如何理解重力的方向中的竖直向下呢？1.我国民间有句俗话是“一个巴掌拍不响”，成语也叫“孤掌难鸣”，试从物理角度分析其中的道理。（1）重力的方向总是竖直向下的，但是什么是上、什么是下呢？我们都知道在地球上站立的人成辐射状，每个人从脚到头部的指向称为向上，从头部到脚的指向称为向下，由此可知，在地球上不同地点的人。他们的上和下，在宇宙空间中的方位是不一样的，在地球上我们是这样规定上、下的，指向地心称为下，背离地心称为上，如图所示。(2)“竖直向下”不能认为是“垂直向下”，因为平面不同，其垂直向下的方向也不同。(3)重力的方向不受其他力的作用而改变，也不因运动状态的变化而变化
祝同学们在学习上取得更大进步！退出
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