人教版高中物理必修第一册3.1 重力与弹力 导学案

2020人教版高中物理―必修一第三章1节学员姓名：年级：高一辅导科目：物理课时数：学科教师：授课日期2020授课时段组长签字授课类型TCT星级★★★★★★★★★教学目的1.理解力的概念，会画力的图示和力的示意图．2．知道重力产生的原因、重力的方向，会计算重力的大小．(重点)3．知道重心的概念及其确定方法．(难点)4．了解四种相互作用.重点难点1、知道重力产生的原因、重力的方向，会计算重力的大小．(重点)2、知道重心的概念及其确定方法．(难点)教学内容T同步课堂导入什么是重力？知识模块1、力和力的图示1．运动状态的变化物体的运动状态用速度来描述．只要物体的速度变化了，不管是大小还是方向改变了，都说这个物体的运动状态发生了变化．2．力的作用效果(1)使物体的运动状态发生变化；13/13 (2)使物体产生形变．3．力的矢标性力是矢量，既有大小又有方向．力的大小可以用弹簧测力计测量．国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，符号是N.4．力的表示(1)力的图示：能表示出力的大小、方向和作用点．(2)力的示意图：只表示出力的作用点和方向．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．(×)1．力可以离开物体而独立存在吗？【答案】 不可以．任何力都有它的施力物体和受力物体．2．要完整的表示某一力，需要表示出哪些方面？【答案】 需表示出力的大小、方向和作用点．探讨1：用力拉弹簧时，弹簧伸长了一定的长度，这体现了力的什么作用效果？【答案】 表明力可以使物体发生形变．探讨2：要用作图法准确地表示一个力，是作力的图示呢，还是作力的示意图？【答案】 采用力的图示法表示力较为准确．1．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13/13 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2.力的图示与力的示意图的画法作图步骤力的图示力的示意图选标度选定标度(用某一长度表示一定大小的力)—画线度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标方向在线段的末端标出箭头，表示方向在线段的末端标出箭头，表示方向经典例题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B．力的产生离不开受力物体，但可以没有施力物体C．力是物体对物体的作用，如果找不到施力物体或受力物体，这个力就不存在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单独存在【答案】 任何力都有它的施力物体和受力物体，只有施力物体而没有受力物体，或只有受力物体没有施力物体的力是不存在的，A、B错误；磁铁吸引铁钉，说明不接触的物体之间也可以产生力的作用，力不能离开物体单独存在，任何力都有它的施力物体或受力物体，C正确，D错误。 C2.如图311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.13/13 图311【答案】 (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．归纳和总结画力的示意图：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FN＝10N即可，如图丙所示．关于力的理解的两个误区1．误认为力可以没有施力物体或受力物体．实际上力是物体与物体间的相互作用，任何力同时具有施力物体与受力物体．2．误认为只有相互接触的物体间才存在作用力．实际上有些力可以发生在不接触的物体间，如重力、磁力等．C专题知识模块2、重力13/13 1．产生：由于地球的吸引而使物体受到的力．2．大小：G＝mg，其中g是自由落体的加速度，一般计算中g取9.8m/s2.3．方向：竖直向下．4．重心：从效果上可以认为物体各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫物体的重心．形状规则的均匀物体重心在其几何中心处，质量分布不均匀的物体，重心位置与形状和质量分布有关．1．重力就是地球对物体的吸引力．(×)2．重力的方向也可以表述为指向地心．(×)3．重心是物体重力的作用点，一定在物体上．(×)4．物体的重心可以用悬挂法确定．(√)试画出以下甲、乙两图中物体A、B所受重力的示意图．甲     乙图312【答案】 物体A、B所受重力的示意图如下：甲乙探讨1：重力的大小与物体的运动状态的变化有关吗？【答案】 无关．重力的大小是由物体的质量和物体所处的地理位置共同决定的．13/13 探讨2：物体的重心一定在物体的几何中心吗？【答案】 物体重心的位置与物体的形状及质量分布均有关，不一定在物体的几何中心．1．对重力的理解(1)重力与万有引力的关系重力是地球的万有引力在地球表面附近的一种表现，但由于地球自转的影响，重力并不等同于万有引力．(2)重力大小①同一地点，物体重力的大小与其质量成正比，即G＝mg，其中g为当地的重力加速度．②不同地点，同一物体在地面上所在位置的纬度越高，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总是竖直向下，竖直向下不等同于垂直于支撑面向下，也不等同于指向地球球心．2．对重心的理解(1)重心是重力的等效作用点，并非物体的全部重力都作用于重心．(2)重心的位置可以在物体上，也可以在物体外，如一个圆形平板的重心在板上，而一个铜环的重心就不在环上．(3)质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上；对形状不规则的薄物体，可用支撑法或悬挂法来确定其重心．经典例题3．下列关于重力的说法中正确的是(  )A．同一物体从赤道移到北极其重力大小变大，但重力方向不变B．同一物体从赤道移到北极其重力大小不仅变大，而且重力方向也变了C．物体的重力作用在重心上，把重心挖去物体就不会受到重力D．重力就是地球对物体的吸引力13/13 【答案】 纬度越大，g越大，根据G＝mg可知，同一物体从赤道移到北极其重力大小变大，方向在赤道和北极都是指向球心的，是发生改变的，故A错误、B正确；物体的重力作用在重心上，把重心挖去物体会有新的重心，受到重力作用，故C错误；重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，而不是地球的吸引力，故D错误． B4．关于重力与重心，下列说法正确的是(  )A．物体在空中下落时受到的重力比静止时受到的重力大B．规则物体的重心一定在其几何中心C．放在桌面上的物体对桌面的压力，其实就是该物体的重力D．重心是物体内各部分所受的重力的合力的等效作用点【答案】 空中下落的物体重力与其静止时的重力相同，故A错误．规则物体的重心，不一定在它的几何中心上，还与物体的质量分布有关；当物体的质量分布均匀时，规则物体的重心一定在它的几何中心上，故B错误．压力是由于相互挤压而产生的，与重力的性质不同，二者不是同一种力，故C错误．重心是物体内各部分所受的重力的合力的等效作用点，故D正确．5．如图313所示，矩形均匀薄板长AC＝60cm，宽CD＝10cm，在B点用细线悬挂，板处于平衡状态，AB＝35cm，则悬线和板边缘CA的夹角α为．图313【答案】 矩形均匀薄板的重心在其几何中心，如图所示，矩形板对角线AD和CE的交点O即为重心，根据二力平衡知识，重力G跟悬线拉力等大、反向且共线，则悬线延长线必过O点，过O点作OF⊥AC，垂足为F，由几何知识知，tanα＝＝＝＝1，所以α＝45°.归纳和总结悬挂法确定薄板的重心薄板形物体的重心可用悬挂法确定．如图314所示，13/13 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，图314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就是薄板的重心位置．知识模块3、四种相互作用1．万有引力：在宇宙中，相互吸引的作用力存在于一切物体之间，强度随物体间距离的增大而减弱．2．电磁相互作用：电荷和电荷，磁体和磁体间的相互作用．3．强相互作用：在原子核内把质子和中子紧密地保持在一起的作用力，它的作用范围约10－15m，超出这个界限该力已经不存在了．4．弱相互作用：在放射现象中起作用的力，作用范围与强相互作用相同，但强度只有强相互作用的10－6倍．1．万有引力只发生在天体与天体之间，质量小的物体(如人与人)之间无万有引力．(×)2．强相互作用只发生在宇宙天体等宏观物体之间．(×)3．强相互作用就是非常小的物体间的相互作用．(×)1．质子带正电，但质子(与中子一起)却能聚在一起构成原子核，这是为什么？【答案】 因为质子与质子间、质子与中子间、中子与中子间存在强相互作用．2．强相互作用有何特点？【答案】 只存在于原子核内部，是一种短程力，作用范围约10－15m，大小远大于万有引力．T能力课后作业13/13 1．下列关于重力的说法中，正确的是(  )A．只有静止的物体才受到重力作用B．一个挂在绳子上的物体，它受到的重力就是绳对它的拉力C．重力没有施力物体D．在地面上同一地点，质量大的物体受到的重力大【答案】 任何物体在地球附近都要受到重力作用，选项A错误；一个挂在绳子上的物体，物体对绳子的拉力大小等于它受到的重力的大小，选项B错误；重力的施力物体是地球，选项C错误；根据G＝mg，在地面上同一地点，质量大的物体受到的重力大，选项D正确．2．关于力的作用效果的说法中正确的是(  )A．物体的运动状态发生变化，一定受到外力作用B．物体的运动状态不发生变化，一定不受外力作用C．力对物体的作用效果完全由力的大小决定D．物体受到力的作用后，一定同时出现形变和运动状态发生变化现象【答案】 力是改变物体运动状态的原因，物体的运动状态发生变化，物体一定受到外力的作用，A正确；弹簧受外力被拉伸稳定后，发生了形变，但运动状态并没有发生变化，B、D不正确；力的作用效果由力的大小、方向、作用点三要素共同决定，C错误． A3．关于地球上的物体，下列说法正确的是(  )A．物体只有静止时才受到重力的作用B．物体只有落向地面时才受到重力作用C．物体落向地面时比物体上抛时所受到的重力大D．物体所受重力的大小与物体的质量有关，与物体是否运动无关【答案】 地球附近的物体都要受到重力作用，故A、B错误；物体落向地面时与物体上抛时所受到的重力大小相等，故C错误；物体所受重力的大小与物体的质量有关，与物体是否运动无关，故D正确． D4．图315表示的是小车所受外力F13/13 的图示，所选标度都相同，则对于小车的运动，作用效果相同的是(  )图315A．F1和F2B．F1和F4C．F1和F3、F4D．以上选项都不正确【答案】 只有两个力的大小和方向都相同时，作用效果才相同． B5．(多选)一个物体所受重力在下列哪些情况下会发生变化(  )A．把它从赤道拿到南极B．把它送到月球上去C．把它放到水里D．改变它的运动状态【答案】 根据重力的计算公式G＝mg知：它的大小不但与物体的质量有关，而且也与重力加速度的大小有关，而重力加速度的大小与地球上的位置、离地面的高度有关，不同的天体上重力加速度不同，所以正确的答案是A、B. AB6．如图316所示为两个力的图示，则以下说法中正确的是(  )图316A．F1＝F2，是因为表示两个力的线段一样长B．F1＞F2，是因为表示F1的标度大C．F1＜F2，是因为F1具有两个标准长度，而F2有三个标准长度D．无法比较，是因为两图示没有标明一个标准长度所表示的力的大小是多少【答案】 因两图都没有标度，所以无法确定力的大小． D13/13 7．如图317所示，压缩弹簧对拇指的弹力为15N，作出拇指受力的图示．图317【答案】 8．图318甲、乙中A的重量均为10N，画出它们所受重力的图示．图318【答案】 9．(多选)设想由于某种原因，地球对物体的引力减小了一半，那么对漂浮在水面上的船来说，下列说法中正确的是(  )A．船受到的重力减小一半B．船受到的重力不变C．船的吃水深度减小一半D．船的吃水深度不变【答案】 物体的质量不变，引力减小一半，说明重力加速度减小为原来的一半，故船受到的重力和浮力都减小一半，船的吃水深度不变，A、D正确，B、C错误． AD10.如图319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BC13/13 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319A．B点B．D点C．E点D．G点【答案】 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． C11．一个质量为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？【答案】 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.12．如图3110所示，把一个平放着的、边长为l的均质立方体绕bc棱翻转，使对角面AbcD处于竖直平面内，则它的重心位置升高了多少？13/13 图3110【答案】 均质立方体的重心位于中心，也就是对角面AbcD两对角线Ac、bD的交点O，立方体平放时O点离地面的高度h＝.当把立方体绕bc棱翻转到使对角面AbcD处于竖直平面内时，O点离地的高度等于O点到bc棱的距离，即等于对角面边长Ab或cD的一半，故后来O点离地的高度h′＝l，所以翻转后这个均质立方体的重心位置升高了Δh＝h′－h＝l－l＝l. l13/13