人教版高一物理必修一第3章相互作用1课件.ppt

第三章 相互作用 〔 情 景 切 入 〕 “ 它不是物，但不能离开物而存在；它不孤独，总是成双成对地出现；它不让你看见，但你能觉察到它的作用效果；它不能象数那样相加，而是遵循另外的法则。 ” 你知道这是什么吗？它就是我们即将要学习的 —— 力。 自然界的力现象无处不在，无奇不有。那么，在生活中接触到的力有些什么特点呢？如何发挥力的作用，避免力的危害？本章将探讨这些问题。 〔 知 识 导 航 〕 (1) 本章重点介绍了三种相互作用力 —— 重力、弹力、摩擦力，以及矢量合成的基本法则 —— 平行四边形法则，为今后学习高中力学奠定了基础。 (2) 本章知识分为两部分：一是力的概念，是贯穿于力学乃至整个物理学的重要概念，重力、弹力、摩擦力是常见的几种相互作用力；二是共点力的合成与分解，体现出利用等效方法研究物理学的思想。 (3) 本章重点：重力、弹力、摩擦力的产生和方向判定、大小计算及共点力的合成与分解。 本章难点：应用平行四边形定则求解共点力的合成与分解。 〔 学 法 指 导 〕 (1) 对于本章内容的学习，不但要熟练掌握基本概念和规律，同时要把握知识间内在的联系，形成知识体系，这样才能抓住重点，突破难点，做到融会贯通、举一反三，最终达到熟练掌握、灵活应用的目的。 (2) 在学习三种常见力时，应当多与生活中的事例相结合，在感性认识的基础上正确建立这些力的概念。比如，静摩擦力的大小、方向、产生或消失都会随其他力的变化而变化；对于弹力的学习，要通过具体实例的分析、练习，掌握各种常见的弹力如拉力、压力、支持力的方向。对弹簧的弹力大小，会定量分析。 (3) 对物体进行正确的受力分析，是学习高中物理第一个需要掌握的基本功，是解决力学问题的关键。 力的合成与分解所遵守的平行四边形定则，是所有矢量合成与分解都遵守的普遍法则，必须熟练掌握。 在理解和掌握各种常见力的基础上，多做一些受力分析的习题，在练习中要注意养成良好的受力分析习惯，提高受力分析的正确性、规范性。在练习中掌握建立物理模型的方法 ( 把实际问题转化为物理问题 ) ，掌握受力分析的方法 ( 整体法和隔离法 ) 以及处理力的合成与分解问题的方法 ( 力的图示法、代数计算法、正交分解法等 ) 提高分析综合能力、运用数学知识解决物理问题的能力。 1　重力　基本相互作用 ※ 理解力的概念，知道力的作用效果，能分清受力物体和施力物体 ※※ 掌握力的图示方法，能正确画出力的图示或示意图 ※※ 知道重力产生的原因，掌握重力的大小和方向，知道重心的概念 ※ 初步了解自然界中四种基本相互作用 1 课前预习 2 课内探究 3 素养提升 4 课堂达标 5 课时作业 课 前 预 习 1 ．力的定义：力是物体和物体间的 ______________ 。 2 ．力的作用效果 (1) 使物体的运动状态 ______________ ； (2) 使物体发生 ______________ 。 3 ．力的标矢性：力是 ____________ ，即有 ________ 又有 __________ ，力的大小可以用 ___________ 测量。国际单位制中，力的单位是 ________ ，简称 ______ ，符号是 _______ 。 力和力的图示 相互作用 发生变化 形变 矢量 大小 方向 测力计 牛顿 牛 N 4 ．力的三要素： ___________ 、 __________ 和 ______________ 。 5 ．力的表示 (1) 力的图示：能表示出力的 ________ 、 ________ 和 _________ 。 (2) 力的示意图：只能表示出力的 __________ 和 ______________ 。 大小 方向 作用点 大小 方向 作用点 方向 作用点 1 ．成因：由于 ______________ 而使物体受到的力。 2 ．大小： G ＝ ______________ 。 3 ．方向：总是 ______________ 。 4 ．重心：物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，我们可以认为各部分受到的重力作用集中于 ______________ ，这 ______________ 叫作物体的重心。物体重心的位置与物体的 ______________ 及物体内 ______________ 有关。 重力 地球的吸引 mg 竖直向下 一点 一点 形状 质量的分布 1 ．万有引力：存在于 ______________ 的物体之间，作用强度随距离增大而减弱。 2 ．电磁相互作用：存在于 ______________ 间，作用强度随距离增大而减弱。 3 ．强相互作用：存在于 ________________ 间。作用范围只有约 10 － 15 m 。距离增大时，作用急剧减小。 4 ．弱相互作用：存在于 ______________ 间，其作用范围与强相互作用相同，但强度只有强相互作用的 10 － 12 倍。 四种基本相互作用 一切有质量 电荷间和磁体 原子核内部粒子 微观粒子 『 判一判 』 (1) 力可以离开施力物体或受力物体单独存在。 ( 　　 ) (2) 施力物体同时也是受力物体。 ( 　　 ) (3) 只有相互接触的物体间才有力的作用。 ( 　　 ) (4) 地球上所有物体的重力的施力物体都是地球。 ( 　　 ) (5) 重力的方向也可以表达为指向地心。 ( 　　 ) (6) 重心是物体重力的作用点，重心一定在物体上。 ( 　　 ) × √ × √ × × C 解析： 力的作用是相互的，只要有力产生必然存在着施力物体与受力物体，甲运动员击空了，但在其击拳过程中，在其拳头、胳膊与躯干的相互作用系统内由于相互作用而产生力，身体内部的力也是拳头停止的原因。 答案： 跳高运动员在越过相同高度的横杆时， “ 背越式 ” 运动员的重心比 “ 跨越式 ” 运动员的重心升高的高度小，因此运动员越过相同高度的横杆， “ 背越式 ” 跳法要比 “ 跨越式 ” 容易些，所以采用 “ 背越式 ” 的运动员要比采用 “ 跨越式 ” 的运动员成绩好。 课 内 探 究 如图所示是羽毛球网击打羽毛球的瞬间。 (1) 羽毛球网击打羽毛球时对球产生了巨大的冲击力，球对球网有没有作用力？ (2) 通过上面的例子分析力的两个作用效果分别是什么？ 提示： (1) 有　 (2) 改变了物体的运动状态；使物体发生了形变。 探究一　对力的理解　 1 ．力的产生方式：物体间力的产生方式有两种 (1) 直接接触，如推力、拉力； (2) 不直接接触，如重力、磁铁间的相互作用力。 2 ．力的特性 (1) 力的物质性：有力发生则一定存在着施力物质和受力物质。 (2) 力的相互性：施力物体给予受力物体作用力的同时必然受到受力物体的反作用力。即力总是成对出现的。 (3) 力的矢量性：力是矢量，不但有大小而且有方向。因此要确切地表示一个力，必须既指明其大小，又指明其方向。可以用有方向的线段表示力。 (4) 力的瞬时性：有力则有加速度，力消失，加速度亦消失。 特别提醒： (1) 并非有生命的物体才是施力物体，也并非先有施力物体后有受力物体。　 (2) 任何一个力都独立地产生作用效果，使物体发生形变或使物体运动状态发生变化。 D 解题指导： 只有深刻地理解力的概念，明确力的物质性和相互性，才能准确解释和分析物体间发生的力的作用。 解析： 甲对乙施力的同时，乙对甲也施力，只不过甲的 “ 拳头 ” 比乙 “ 被打的部位 ” —— 如肚子、胸部，更能承受打击罢了，所以乙感到痛而甲未感到痛， A 错； “ 风吹草动 ” 的施力物体是空气， B 错；力不可以离开物体，磁铁对铁钉的作用是通过磁铁产生的磁场发生的，磁场离不开磁铁，故 C 错；网球飞出后受重力和阻力，施力物体是地球和空气，故 D 正确。 解析： 不直接接触的物体之间也可能有力的作用，比如物体受到的重力，故 A 错误；因为力是一个物体对另一个物体的作用，所以力不可以脱离物体而单独存在，只有施力而不受力的物体是不存在的，故 B 错误， C 正确；力的大小、方向相同，力的作用效果不一定相同，还与力的作用点有关，故 D 错误，故选 C 。 C 绳子对鱼竿的拉力可以用力的图示或示意图来表示。图中画出的是拉力的图示还是示意图？ 提示： 示意图。 探究二　力的图示与力的示意图　 1 ．力的图示与力的示意图的区别 (1) 力的图示能表示力的三要素，精确表示力时经常用到。 (2) 力的示意图只能表示力的作用点和方向，在对物体的受力情况进行分析时经常用到。 2 ．力的图示和力的示意图的画法比较 作图步骤 力的图示 力的示意图 选标度 选定标度 ( 用某一长度表示多少牛的力 ) 无需选标度 画线段 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 特别提醒： (1) 标度的选取应根据力的大小合理设计。一般情况下，线段应取 2 ～ 5 段整数段标度的长度。　　　 (2) 要用同一标度画同一物体受到的不同的力。 解析： 画力的图示时，要按照以下步骤进行： (1) 选标度：本题选 2 mm 的线段表示 2 N 的力。 (2) 从作用点沿力的方向画一线段，线段长短按标度和力的大小来画，线段标上刻度。如下图中 (a) 所示，从 O 点竖直向下画一条三倍于标度 (15 mm) 的线段。 (3) 在线段上加上箭头表示力的方向。 为了简便，也可照图 (b) 来画。压力的施力物体是木块，受力物体是桌子。 画力的示意图时，只需要画出力的作用点和方向，对线的长短没有严格要求。如图 (c) 为木块所受重力和支持力的示意图，也可照图 (d) 那样用一点表示木块，画出重力和支持力的示意图。 如图所示，树上的苹果会落向地面；建筑工地上工人常用重垂线来检测墙壁是否竖直。为什么树上的苹果总要落向地面？为什么使用重垂线能检测墙壁是否竖直呢？ 探究三　对重力和重心的理解　 提示： 物体落向地面是因为受到了竖直向下的重力作用；重垂线能检测墙壁是否竖直的原理，是因为重力的方向是竖直向下的，重锤静止时，悬挂重锤的细线方向一定是竖直方向的，如果墙壁与细线平行，就说明墙壁是竖直的，没有倾斜。 1 ．重力的概念：由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力。 (1) 地球上的物体都受到重力作用，不管质量大小，也不论有无生命，凡是由分子、原子构成的物体皆受重力作用。 (2) 重力是由于地球的吸引而产生的，但重力的大小不一定等于地球对物体的吸引力，重力一般小于地球对物体的吸引力。在有的情况下，认为物体所受的重力与地球对物体的吸引力大小相等，原因是两者相差很小。 (3) 重力是非接触力。 (4) 重力的施力物体是地球。 2 ．重力的测量：在实验室里，重力的大小可以用测力计测量；工业上用电子吊秤可以称更重的物体。 测量原理：二力平衡时，两个力大小相等。 测量条件：物体处于静止或匀速直线运动时。 测量方法：用测力计将待测物体悬挂起来处于静止状态，测力计的读数在数值上等于重力的大小。 3 ．重力的大小：由于 G ＝ mg ，在同一地点，重力的大小与质量成正比；在不同地点，如从两极到赤道或离地面越高， g 值均减小，从而使同一物体的重力也有所不同；物体的重力与其运动状态无关。 4 ．重力的方向：重力总是竖直向下的。竖直向下不能说成垂直向下，垂直要看接触面，重力和水平面垂直，与斜面并不垂直。物体在自由释放后总是竖直向下的，就说明了重力的方向。 5 ．对重心的理解 (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，也可以在物体外。 ② 决定因素： a ．物体质量分布情况。 b ．物体的形状。 (3) 重心与物体形状、质量分布情况的关系 特别提醒： 关于重心理解的三点注意： (1) 重心不是重力的真实作用点，重力作用于整个物体，重心是重力的等效作用点。 (2) 重心不是物体上最重的一点，也不一定是物体的几何中心。 (3) 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。重心的位置可以不在物体上。 B 解析： 物体的重力的计算式为 G ＝ mg ，物体的质量 m 是恒定的，但 g 的取值与地理位置有关。对同一地点， g 的取值相同。随着物体所处的地理位置纬度的升高， g 值将增大，随高度的增加， g 将减小。因此，不能认为物体的重力是恒定的，故选项 A 错，选项 B 正确。由公式可知，物体所受的重力与物体的质量和 g 值有关，与物体是否受其他力及运动状态均无关，故选项 C 错误。用测力计竖直悬挂重物只有静止 ( 或匀速运动 ) 时，物体对测力计的拉力才等于物体的重力，故选项 D 错误。 D 解析： 飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞翔的燕子上，和马跑得快慢没关系，和马蹄的大小没关系，而是因为飞燕对马的支持力和马的重力在一条竖直线上；根据马的形态，马的重心不会在飞燕上，故 A 、 B 、 C 错误， D 正确，故选 D 。 素 养 提 升 1 ．适用条件：物体呈薄板形状，如薄木板、玻璃条等。 2 ．原理：二力平衡时，两个力等大反向。 悬挂法测物体重心的方法 解析： 可用悬挂法确定物体的重心位置。 ① 如图甲所示，在 A 点把物体悬挂起来，物体静止时，物体的重心一定在通过 A 点的竖直线 AB 上。 ② 如图乙所示，在 C 点把物体再悬挂一次让其静止，则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 就是物体重心的位置。 课 堂 达 标 课 时 作 业