第3章 相互作用第1节 重力与重心
一、力的描述1.力：物体和物体之间的_________，力的单位是_____，简称___，符号__。相互作用牛顿牛N
2.力的作用效果：(1)图a中，力的作用效果是_____________________，(2)图b中，力的作用效果是__________________________。使物体的形状发生改变使物体的运动状态发生改变
3.力的图示：(1)力的三要素：_____、方向和作用点。(2)表示方法：用一条带箭头的线段来表示力。(3)物理意义：①线段的长短：_________。②箭头指向：_________。③箭尾(或箭头)的位置：___________。大小力的大小力的方向力的作用点
二、重力及其测量1.重力的内涵要素：(1)成因：由于___________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=mg(比例系数g=9.8N/kg)。(3)方向：重力的方向总是竖直向下。地球的吸引物重
2.重力的测量：重力的大小可用___直接测出。①弹簧测力计②台秤③电子秤④体重计①
三、物体的重心1.重心：从效果上看，可认为重力集中作用在一个点上，这个点视为_____________，称为重心。2.重心位置的影响因素：(1)均匀物体：质量均匀的物体，其重心的位置只与____________有关。如果均匀物体的形状是规则的，重心就是_____________。重力的作用点物体的形状几何中心位置
(2)不均匀物体：重心的位置除跟物体的形状有关之外，还跟___________分布情况有关。3.重心与稳定性：物体的重心_____，物体的稳定程度越高。物体的质量越低
一 力的三个重要性质1.物质性：力是物体对物体的作用，脱离物体而独立存在的力是不存在的，一个力一定同时具有受力物体和施力物体。
2.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的作用，另一个物体也一定会对这个物体施加力的作用。3.矢量性：力是矢量，不仅有大小，而且有方向。
【思考·讨论】情境：拳击手一拳击出，没有击中对方。
讨论：(1)有同学说“这时只有施力物体，没有受力物体”，这种说法对吗？(物理观念)提示：不对，拳击手没击中对方，说明拳击手和对方之间没有相互作用，但手臂各段之间有相互作用。
(2)还有同学说“这时拳头施出了力，但没受到力，说明力的作用不是相互的”，这种说法对吗？(物理观念)提示：不对，拳击手没击中对方，说明拳击手和对方之间没有相互作用，但拳头与手臂之间有相互作用力。
【典例示范】下列说法中正确的是世纪金榜导学号()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.不接触的物体之间不可能有力的作用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，又是施力物体
【解析】选D。子弹在枪管内受到火药爆炸所产生的强大推力，使子弹离开枪口时具有很大的速度，但子弹离开枪口以后，只受重力和空气阻力作用，并没有一个所谓的推力，因为不可能找到这个“推力”的施力物体，故不存在，所以A错误；不接触的物体之间也可能有力的作用，如两个磁铁，故B错误；不论物体是否有生命或是否有动力，它们受到别的物体作用时，都
会施力，如马拉车时，车也拉马；书向下压桌子，桌子也向上推书，故C错误；由于自然界中的物体都是相互联系的，找不到一个孤立的、不受其他物体作用的物体，所以每一个物体既是受力物体，又是施力物体，故D正确。
【误区警示】认识力的性质的两个误区(1)相互作用的物体，可以直接接触，也可以不接触，但作用力必然是成对出现的。(2)并非施力物体都有生命，也并非先有施力物体后有受力物体。
【素养训练】(2019·龙岩高一检测)下列关于力的说法正确的是()A.力是物体对物体的作用B.只有直接接触的物体间才有力的作用C.由有一定距离的磁铁间有相互作用力可知：力可以离开物体而独立存在D.力的大小可以用天平测量
【解析】选A。力是物体间的相互作用，A正确；不接触的物体间也可以有力的作用，如重力，地球与物体间不接触也可产生力的作用，故B错误；力是物体间的相互作用，不可离开物体单独存在，C错误；天平是用来称量质量的仪器，D错误。
【补偿训练】1.(多选)关于力的概念，下列说法正确的是()A.没有相互接触的物体间也可能有力的作用B.力不能离开物体而单独存在C.先有施力物体再有受力物体D.有的物体只是施力物体，而不是受力物体
【解析】选A、B。力是物体与物体间的相互作用，没有相互接触的物体间也可能有力的作用，比如磁场力、重力，故A、B正确；力的作用是相互的，施力物体和受力物体受到的力是同时产生的，没有前后之分，施力物体同时也是受力物体，C、D错误。
2.(多选)下列关于力的作用效果的叙述正确的是()A.物体的运动状态发生改变必定是物体受到了力的作用B.物体的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A、B、C。因为力是改变物体运动状态的原因，物体的运动状态发生改变，物体必定受到力的作用，故选项A正确。由于力的作用效果是使物体发生形变或改变物体的运动状态，两者可同时发生，也可不同时发生，故选项B正确，D错误。力的作用效果取决于力的三要素，故选项C正确。
3.下列关于力的说法正确的是()A.有的物体在一定条件下就能显现出力的作用，如爆炸的手榴弹，所以有的力没有受力物体B.物体间发生相互作用时，先是施力物体对受力物体施加力，然后是受力物体对施力物体施加力C.一个施力物体只能有一个受力物体D.不接触的物体间可能有力的作用
【解析】选D。手榴弹爆炸时，火药燃烧产生的高温高压气体与弹片发生相互作用，故选项A错误；力的作用是同时的，一个施力物体可能有多个受力物体，故选项B、C错误；物体间有力的作用时并不一定直接接触，如重力、磁体与磁体之间的作用力等，故选项D正确。
二 力的图示和力的示意图画力的图示和力的示意图的流程：
【思考·讨论】甲、乙两图描述的是“三毛”拉车的情景。
(1)哪幅图画出的是拉力的图示？哪幅图画出的是拉力的示意图？为什么？(物理观念)提示：甲图是拉力的图示，因为有标度；乙图是拉力的示意图，因为它没有标度。
(2)若甲图中，确定标度时，原来的长度改为表示1N的力，结果会如何？说明选取标度时应注意什么？(物理观念)提示：标度改变后，线段太长，不易作图。所以选取标度时应根据力的大小合理设计。
【典例示范】如图所示，甲中在木箱的P点，用一与水平方向成30°角斜向上的150N的力拉木箱；乙中在木块的Q点施一与竖直方向成60°角斜向上的20N的推力，把木块抵在墙壁上。试作出甲、乙两图中所给力的图示，并作出丙中电灯所受重力和拉力的示意图。世纪金榜导学号
【解析】(1)此题可按以下步骤对P点的拉力进行作图：①选定一段长4mm的线段表示50N的力。②从作用点P沿力的作用方向画一线段，根据选定的标度与力的大小确定线段的长度，并在线段上加刻度(即画出线段长度为×4mm=12mm)，如图甲′。③在线段的尾端加上箭头表示力的方向。
(2)可按同样的步骤画出Q点推力的图示如图乙′，作图时，注意Q点推力的方向。(3)画丙图中力的示意图时，可按以下步骤进行：①选定电灯为研究对象。②从作用点沿拉力方向(沿绳的方向)画出一适当长度的线段，在线段的末端标出箭头表示拉力的方向。这就是绳对电灯拉力的示意图，同样沿重力方向(竖直向下)画出一适当长度的线段，在线
段的末端标出箭头表示重力的方向，这就是电灯所受重力的示意图，注意表示拉力与重力的线段长度应该相等，如图丙′所示。
答案：见解析
【规律方法】力的图示的作图技巧(1)画力的图示时，标度的选取应根据力的大小合理设计，使表示力的有向线段的长度等于2～5段标度的长度。画出同一物体受到的不同力时要用同一标度。(2)对于几何形状规则的物体，在画力的图示或示意图时，有向线段的起点可画在几何中心。
【母题追问】1.【典例示范】中，甲图、乙图中物体都受重力的作用，画出两个物体所受重力的示意图。(科学思维)
【解析】(1)选定甲图中物体为研究对象。(2)从物体的重心沿竖直方向画出一适当长度的线段，在线段的末端标出箭头表示重力的方向。这就是物体所受重力的示意图。同样步骤，可画出乙图中物体所受重力的示意图。答案：见解析
2.指出【典例示范】丙图中，电灯所受拉力和重力的施力物体。(科学思维)【解析】电灯所受拉力的施力物体是绳子，所受重力的施力物体是地球。答案：见解析
【补偿训练】1.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】画力的图示，要严格按照以下步骤进行。(1)选定标度：此题选单位长度的线段表示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
2.某人通过细绳用大小为50N的力F斜向上与水平方向成30°角拉物块A，试画出拉力F的图示，并指出受力物体与施力物体。
【解析】画力的图示时，先选好标度：以5mm长的线段表示10N的力，则拉力F共长25mm，用A点代表物块A，即力的作用点，最后标上箭头指明拉力的方向，即得力F的图示。为了准确无误地表示拉力的方向，图中的虚线是必要的辅助线。
答案：图示见解析 细绳拉物块A，受力物体是物块A，施力物体是细绳。
三 重力和重心的性质1.重力的性质：(1)产生：重力是由于地球的吸引而产生的，但由于其自转的影响，重力一般不等于地球对物体的引力。
(2)大小：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，同一物体的重力随所处纬度的升高而增大，随海拔高度的增大而减小。(3)方向：重力的方向总是竖直向下，不能将重力的方向表述为“垂直地面向下”或“指向地心”等。
2.重心的性质及确定方法：(1)重心的特点：重心是重力的等效作用点，并非物体的其他部分不受重力作用。(2)重心的位置及决定因素。①位置：重心的位置可以在物体上，也可以不在物体上。
②决定因素：a.物体质量分布情况。b.物体的形状。
【思考·讨论】情境：乐轩同学携带一重要实验仪器，坐动车从北京去了上海，若中途仪器一直妥善保管，到达上海后：
讨论：(1)不考虑其他因素影响，该仪器的重力、质量是否变化？(物理观念)提示：同一物体在不同地点重力可能不同，但质量一定相同，所以由于纬度变化，仪器的重力变化，但仪器的质量不变。
(2)乐轩同学坐车时和行走时的重心相对身体的位置相同吗？他的重心可以在身体外部吗？(物理观念)提示：重心位置随身体姿势的变化而变化，行走时和坐车时，重心相对身体的位置不同。若他的身体姿势变化，他的重心也可以在身体外部。
【典例示范】(2019·漳州高一检测)下面关于重心位置的说法正确的是世纪金榜导学号()A.汽车上的货物卸下后，汽车的重心位置降低了B.物体在斜面上下滑时，物体的重心相对该物体降低了
C.对于形状规则的物体，重心一定在物体的几何中心D.对于重力一定的物体，无论其形状如何变化，其重心位置不变
【解析】选A。重心位置随质量的变化而改变，选项A正确。重心位置与运动状态无关，物体的重心相对自身位置不变，选项B错误。质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心，选项C错误。物体的形状改变，质量分布改变，重心位置也要发生变化，选项D错误。
【误区警示】重心位置的两点误区(1)重心不是物体上最重的一点，也不一定是物体的几何中心。(2)重心在物体上的相对位置与物体的位置、放置状态及运动状态无关。物体的形状改变、质量分布改变时，重心的相对位置一般会改变。
【素养训练】1.(2019·南安高一检测)如图所示，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()
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.战机匀速飞行时，它不受重力作用
【解析】选B。重力的方向竖直向下，而不一定指向地心，A错误；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引力，B正确；任何力都有施力物体，战机向前的推力来自于空气，C错误；地球附近的任何物体都受重力作用，D错误。
2.关于重力与重心，下列说法正确的是()A.重心就是物体内最重的一点，每个物体就一个重心B.一根质量均匀的柱形铁棒由直变弯，在形状改变后重心位置不变C.形状规则的物体，它的重心可能不在物体的几何中心上D.重心是物体所受重力的作用点，所以重心总是在物体上，不可能在物体外
【解析】选C。重心是重力的等效作用点，并不是物体内最重的一点，故选项A错误。重心位置与物体的形状和质量分布有关，质量分布均匀、形状规则的物体的重心必在其几何中心处，但形状发生改变后重心位置可能发生变化，重心可能不在物体上，故选项B、D错误。形状规则的物体重心的位置可能不在几何中心上，还受质量分布影响，故选项C正确。
【补偿训练】1.一个物体所受重力在下列哪种情况下要发生变化()A.把物体从赤道拿到南极B.把物体放到加速上升的电梯里C.把物体放到水里D.用一个气球使物体悬浮在屋子内
【解析】选A。重力加速度随着纬度的升高而增大，所以把物体从赤道拿到南极，其重力变大，故A正确；重力加速度与物体的运动状态和是否受其他力无关，在电梯或是水里或是用气球悬浮，重力加速度都没变，重力G=mg，即重力没有变化，故B、C、D错误。
2.下列关于重心的说法中正确的是()A.任何有规则形状的物体，它的重心一定与它的几何中心重合B.用一条绳子把一个物体悬挂起来，物体处于静止状态，该物体的重心不一定在绳子的延长线上C.任何物体的重心都在物体内，不可能在物体外D.重心的位置与物体的形状和物体的质量分布有关
【解析】选D。重心的位置与物体的形状和质量分布有关，只有形状规则、质量分布均匀的物体的重心才在它的几何中心处，A错误，D正确；用一条绳子把一个物体悬挂起来，物体处于静止状态时，物体的重力与绳子的拉力平衡，由二力平衡的知识可知，物体的重心一定在绳子的延长线上，B错误；重心是物体各部分所受重力的等效作用点，可以在物体内也可以在物体外，C错误。
【拓展例题】考查内容：重心位置的确定【典例】如图所示，一个被吊着的均匀球壳，其内部注满了水，在球的底部有一带阀门的细出水口。在打开阀门让水慢慢流出的过程中，球壳与其中的水的共同重心将会()A.一直下降B.一直不变C.先下降后上升D.先上升后下降
【解析】选C。在注满水时，球壳和水的共同重心在球心，随着水的流出，球壳的重心不变，但其中的水的重心下降，二者共同的重心在下降，当水流完时，重心又回到球心，故选项C正确。
【课堂回眸】
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