教科版高中物理必修第一册 第三章 相互作用 1 力 重力 课件(共53张PPT)

(共53张PPT)
1．力　重力
　　　　
第三章　相互作用
1．了解力是物体对物体的作用，力的作用是相互的，认识力能使物体发生形变或使物体运动状态发生改变。
2．知道力的三要素，会画力的图示和力的示意图。
3．知道重力的产生原因、重力的方向以及重力的大小与物体质量的关系。
4．知道物体重心的含义，会分析重心的位置。
素养目标
知识点一　力
自主学习
情境导入　仔细观察下列图片，回答以下问题
(1)如图甲，运动员站在跳板上，跳板会发生弯曲，跳板对运动员有作用力吗？
提示：有
(2)如图乙，在水平冰面上将冰壶推出后，为什么
运动员可以通过刷冰来控制冰壶的运动呢？
提示：减少摩擦力的作用
教材梳理　(阅读教材P62—P63完成下列填空)
1．力
(1)定义：物体与物体之间的一种____________。
(2)作用效果
①使物体的____________发生变化，即物体的________(大小或方向)发生变化；
②使物体产生________。
相互作用
运动状态
速度
形变
(3)标矢性：力是________，既有大小，又有方向。力的大小可用______ ________等工具测量。
(4)三要素：________、方向、__________。
(5)表示方法
①力的图示：能表示出力的________、________和作用点；
②力的示意图：只能表示出力的__________和________。
矢量
弹簧
测力计
大小
作用点
大小
方向
作用点
方向
2．力的分类
(1)按力的性质可分为：重力、弹力、摩擦力。
(2)按力的作用效果可分为：拉力、压力、支持力、动力、阻力等。
(3)按力的作用方式可分为：接触力和非接触力。重力为非接触力，弹力、摩擦力为接触力。
课堂探究
师生互动　甲、乙两图描述的是某小朋友拉车的情景。
任务1.哪幅图对力的表示更准确？
提示：题图甲。
任务2.两幅图表示力的方法有何不同？
提示：题图甲是力的图示，用一条带箭头的线段表示力，用线段的长度描述力的大小，箭头表示力的方向，箭尾所在位置表示力的作用点；题图乙是力的示意图，它只描述力的方向和作用点，不能描述力的大小。
角度1　对力的理解
　　　拳击比赛中，当选手甲用拳头击中选手乙时，下列说法正确的是
A．选手甲没有受到力的作用
B．选手甲先对选手乙施加力的作用，后受到选手乙对他的作用力
C．双方既是受力者，也是施力者
D．选手乙只能是受力者
例1
√
力是相互的，相互作用的两个物体判断谁为施力物体，谁为受力物体时，是由研究对象决定的，即研究对象为受力物体，另一个就是施力物体，在没有确定研究对象的情况下，双方既是施力物体，同时也是受力物体，A、D错误，C正确；选手甲对选手乙的力与选手乙对选手甲的力是同时出现的，B错误。
角度2　力的图示和示意图
　　　如图所示，物体A对物体B的压力为20 N。
(1)怎样画出A对B的压力的图示？
答案：见解析
例2
①选取标度。选取5 mm长的线段表示5 N的力，如图甲
所示。
②从力的作用点O沿竖直方向画一线段，线段的长度为
标度的4倍，即取20 mm长，并在线段上加上刻度。
③在线段末端加上箭头，表示力的方向，如图甲所示。
(2)怎样画出A对B的压力的示意图？
答案：见解析
从力的作用点O沿力的方向画一条适当长度的带箭头的线段，如图乙所示，主要表示出力的作用点和方向，线段的长度与力的大小不存在严格的比例关系。
1．力的三个性质
(1)物质性：力是物体对物体的相互作用，没有脱离物体而独立存在的力。一个力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。力总是成对出现，施力物体同时又是受力物体，受力物体同时又是施力物体。
(3)矢量性：力不仅有大小，而且有方向，是矢量。
2．力的作用效果
3．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 画同一物体受力的图示时要选同一标度(用某一长度的线段表示一定大小的力) －
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的线段
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
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知识点二　重力
自主学习
情境导入　“雨从天际来，水往低处流”，地球表面的一切物体都受地球的影响。
(1)地球表面的物体受地球的什么影响？
提示：会受到地球的吸引
(2)如果没有风力的影响， “雨从天际来”中的雨滴的运动方向是怎样的？
提示：竖直向下
教材梳理　(阅读教材P63—P65完成下列填空)
1．重力及其大小和方向
(1)定义：由于________的吸引而使物体受到的力。
(2)大小：G＝______。
(3)方向：竖直向下。
地球
mg
2．重心
(1)物体的重心
物体的各部分都受到重力的作用，从________上看，可认为物体各部分受到的重力____________________，即为物体的重心。
(2)决定物体重心位置的因素
①物体的________；
②物体______________。
(3)重心位置的确定方法
①质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其____________上。
②形状不规则的薄形板物体，可用支撑法或__________来确定重心。
效果
集中作用在某一点
形状
质量的分布
几何中心
悬挂法
3．重力的测量
(1)测量工具：弹簧测力计、托盘秤或电子秤等。
(2)测量原理：二力平衡时，两个力大小相等。
(3)测量方法：用弹簧测力计将待测物体悬挂起来处于静止状态，或将物体放在托盘秤或电子秤上，托盘秤或电子秤的读数在数值上等于重力的大小。
课堂探究
师生互动　如图所示，职业跳高运动员经常采用“背越式”，没有从事专业训练的运动员，往往采用的方式是“跨越式”。
任务1.质量为m的运动员所受重力的大小是多少？跳高过程中重力的方向是否改变？
提示：mg　不变
任务2.运动员从起跳到落地的过程中，其重心相对整个身体的位置是否变化？
提示：变化
任务3.背越式跳高时，运动员的重心是否有可能不在身体上？
提示：有可能
角度1　对重力的理解
　　　(2024·湖北武汉武钢三中期中)下列关于重力的叙述正确的是
A．重力就是地球对物体的吸引力
B．重力的方向总是垂直向下的
C．重力的大小可以用天平直接测量
D．重力是由于物体受到地球的吸引而产生的
例3
√
重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，是地球对物体吸引力的一部分，故A错误，D正确；重力的方向总是竖直向下(垂直水平面向下)的，故B错误；天平直接测量的是物体的质量，故C错误。
对重力的理解
1．重力的大小
重力的大小G＝mg，只与质量和当地的重力加速度g有关，与物体的运动状态无关。
2．重力加速度g与物体所处的纬度和高度有关。
(1)g随纬度的升高而增大，在赤道处g最小，在两极处g最大；
(2)在同一地点g随高度的升高而减小。
3．重力的方向
重力的方向始终竖直向下．不能将重力的方向描述为“垂直向下”“向下”或“指向地心”等。
针对练．(2024·湖北武汉二中高一期中)歼－20战机是我国研制出的第五代重型战斗机。它以具备高隐身性、高机动性以及先进的航电系统让世界震惊。关于歼－20战机的受力分析，下列说法正确的是
A．歼－20战机受到的重力指向地心
B．歼－20战机受重力的同时，它也对地球产生吸引力
C．歼－20战机向前运动的推力无施力物体
D．歼－20战机匀速飞行时，不受重力作用
√
歼－20战机所受重力的方向竖直向下，不一定指向地心，A错误；地球对歼－20战机有吸引力，同时歼－20战机对地球也有吸引力，B正确；任何力都有施力物体，歼－20战机向前的推力来自于向后喷出的高温气体，C错误；在地球附近的物体都受重力作用，D错误。
角度2　对重心的理解
　　　如图为仰韶文化时期的一款尖底瓶，该瓶装水后“虚则欹，中则正，满则覆”(瓶未装水时倾斜、装适量水时直立，装太满时又倾倒)。现持续有水流入瓶中，过一段时间瓶会翻转一次，下面有关瓶(包括瓶中的水)的说法正确的是
A．瓶所受重力就是地球对瓶的吸引力
B．决定瓶能否翻转的主要因素是瓶与水整体重心的位置
C．瓶的重力只作用在瓶的重心上
D．装入瓶中的水越多，瓶的重心一定越高
例4
√
瓶所受重力就是地球对瓶的吸引力的一个分力，A错误；有水流入过一段时间，瓶会翻转一次，说明主要原因是装的水到一定量之后，导致瓶与水整体的重心往上移动，竖直向下的重力作用线偏离中心转轴，导致瓶不能稳定平衡，发生翻转，但瓶本身的重心位置不变，B正确，D错误；重心是重力的等效作用点，重力作用在瓶的各个部分，C错误。
对重心的理解
1．重心是物体各部分所受重力的等效作用点，并不是只有物体的重心才受到重力作用。
2．重心的位置除跟物体的形状有关外，还跟物体的质量分布有关。
(1)质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心。
(2)重心的位置可以在物体上，也可以在物体外。
针对练1．(2024·重庆朝阳中学期末)中国结是一种中国特有的手工编织工艺品，它所显示的情致与智慧是中华古老文明的一个侧面。一质量为m的中国结用细绳悬挂于O点处于静止状态，如图所示，重力加速度为g，下列说法正确的是
A．细绳OA一定竖直
B．中国结的重心一定在它的几何中心
C．中国结的重心可能不在OA直线上
D．细绳OA对中国结的拉力是mg
√
由二力平衡知识可知，用一根细绳悬挂的中国结静止时，细绳的拉力与中国结自身的重力等大反向，重力的方向竖直向下，拉力的方向竖直向上，故OA一定是竖直的，中国结的重心一定在OA直线上，A正确，C错误；由于中国结的形状不是完全对称的，质量分布不均匀，故中国结的重心不一定在它的几何中心，B错误；细绳OA对中国结的拉力大小等于mg，但拉力与重力是两种不同性质的力，故D错误。
针对练2．(人教P62T7改编)如图为公园里一种自动冲水装置。一个可以转动的容器正接住从水龙头流出的水，经过一段时间，容器失去平衡而翻倒，容器中的水被全部倒出，倒完水的容器又恢复到原来的位置重新接水，决定容器能否翻转的主要因素是
A．容器及水总重力的大小
B．水管每秒出水量的大小
C．水流对容器撞击力的大小
D．容器与水整体的重心位置
√
容器中的水装到一定体积时，容器与水整体的重心位置发生变化，容器失去平衡而翻倒，容器中的水被全部倒出，倒完水的容器又能自动恢复到原来的位置重新接水，如此往复。故选D。
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随堂演练
1．(人教必修第一册P61T1 (2)改编)(多选)下列关于力的叙述正确的是
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
C．力的产生离不开受力物体，但可以没有施力物体
D．不接触的物体间也可以产生力的作用
√
√
力的产生离不开施力物体和受力物体，所以如果找不到施力物体或受力物体，这个力就不存在，B正确；力是物体对物体的作用，只要有力就有施力物体和受力物体，A、C错误；不接触的两物体间也可以产生力的作用，如磁铁吸引铁钉，D正确。
2．(鲁科必修第一册P75T2)用弹簧测力计竖直悬挂一静止小球，下列说法正确的是
A．小球对弹簧测力计的拉力就是小球所受的重力
B．小球对弹簧测力计的拉力的大小等于小球所受重力的大小
C．小球所受拉力的施力物体是地球
D．小球所受重力的施力物体是弹簧测力计
√
小球对弹簧测力计的拉力与小球所受的重力等大反向，但拉力不是重力，故A错误，B正确；小球所受拉力的施力物体是弹簧测力计，故C错误；小球所受重力的施力物体是地球，故D错误。
3．(人教必修第一册P58图3.1－3改编)下列关于重心的说法正确的是
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，物体处于完全静止状态，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
√
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，A错误，D正确；用一条绳子把一个物体悬挂起来，物体处于完全静止状态时，物体的重力与绳子的拉力平衡，由二力平衡可知，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，可以在物体上，也可以在物体外，C错误。
4．(人教必修第一册P58图3.1－4改编)(多选)一个重20 N的物体沿斜面下滑，关于该物体所受重力的图示，下列四个图中正确的是
√
√
物体的重力为20 N，标度设为5 N或2.5 N均可，方向竖直向下，作用点在重心，A、D正确，B、C错误。
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课 时 测 评
1．下列说法正确的是
A．因为有一定距离的磁铁间有相互作用力，所以力可以离开物体而独立存在
B．力是物体对物体的作用，所以只有直接接触的物体间才有力的作用
C．力不能脱离物体而单独存在
D．力的大小可以用天平测量
√
有一定距离的磁铁间有相互作用力说明物体不需要相互接触就能产生力的作用，力是物体与物体之间的作用，力不能脱离物体而单独存在，故A、B错误，C正确；力的大小可以用弹簧测力计测量，不能用天平测量，故D错误。
2．2023年12月2日，中国某运动员在2023－2024赛季国际雪联单板及自由式滑雪大跳台世界杯男子单板滑雪大跳台决赛中夺得冠军。运动员和单板在空中时，受到的力有
A．重力、冲力 B．重力、空气阻力
C．重力、空气阻力、冲力 D．空气阻力、冲力
√
运动员和单板在空中时，受到重力和空气阻力，没有冲力，选项B正确。
3．下列说法正确的是
A．鸡蛋碰石头，虽然鸡蛋碎了而石头完好无损，但鸡蛋对石头的作用力和石头对鸡蛋的作用力是完全相同的
B．因为物体本身就有重力，所以重力没有施力物体
C．“风吹草低见牛羊”，草受到了力而弯曲，但未见到施力物体，说明没有施力物体的力也是可以存在的
D．任何一个物体，一定既是受力物体，也是施力物体
√
鸡蛋对石头的作用力和石头对鸡蛋的作用力大小相等，方向相反，A错误；重力是由于地球的吸引而产生的，施力物体是地球，B错误；力不能脱离物体而单独存在，“风吹草低见牛羊”，草受到了力而弯曲，风是施力物体，C错误；任何一个物体，一定既是受力物体，也是施力物体，D正确。
4．(2024·广东佛山一中期中)如图是一质量分布均匀的铅球的重力的图示，下列说法正确的是
A．力的图示中重力的作用点在重心上，表示其他部分不受重力
B．力的图示中重力的方向垂直平面向下，若铅球在斜面上，则其重力垂直斜面向下
C．根据力的图示可读得铅球重力的大小为50 N
D．力的图示中标度是唯一的，必须是25 N
√
重心是物体各部分所受重力的等效作用点，并不是其他部分不受重力，物体的各部分都受到重力作用，A错误；重力的方向总是竖直向下的，当铅球在斜面上时其重力也是竖直向下的，B错误；根据力的图示，图中标度为25 N，表示重力的作用线为2个标度的长度，可读得铅球重力的大小为50 N，C正确：力的图示中，标度根据实际需要设定，并不是唯一的，D错误。
5．足球运动员已将足球踢向空中，如图所示，下列描述足球在向斜上方飞行过程中某时刻的受力图中，正确的是(G为重力，F为脚对球的作用力，f为空气阻力)
√
足球在斜向上飞行的过程中受到重力G和空气阻力f作用，不再受脚的作用力F作用，故B正确，A、C、D错误。
6．(2024·江苏省三校联考)在空易拉罐中注入适量的水后，将易拉罐倾斜放置在水平桌面上，结果易拉罐“倾而不倒”，如图所示。下列说法正确的是
A．注水后，易拉罐的重心位置升高了
B．易拉罐的重心位置在过易拉罐与桌面接触点的竖直线上
C．若将注水后的易拉罐水平放置，则其重心位置不变
D．若将空易拉罐压瘪，则其重心位置不变
√
注水后，易拉罐重心下移，故A错误；易拉罐受到的重力(方向竖直向下)与桌面对它的支持力大小相等、方向相反，因此易拉罐的重心位置在过易拉罐与桌面接触点的竖直线上，故B正确；将注水后的易拉罐水平放置，易拉罐里的水质量分布改变，其重心位置改变，故C错误；将空易拉罐压瘪后，易拉罐的形状改变，其重心位置改变，故D错误。
7．关于如图所示的两个力F1和F2，下列说法正确的是
A．F1＝F2，因为表示两个力的线段一样长
B．F1＞F2，因为表示F1的标度较大
C．F1＜F2，因为F1只有两个标度的长度，而F2具有三个标度的长度
D．无法比较，因为两个力的标度的大小未知
√
在力的图示中，所表示力的大小取决于图中标度的大小和线段的长度，仅由线段的长度无法比较F1和F2的大小，故D正确。
8．在给瘪了的篮球充气的过程中，关于篮球的重心和重力，下列说法正确的是
A．篮球的重心位置不变，重力几乎不变
B．篮球的重心位置在变，重力几乎不变
C．篮球的重心位置和重力都在变化
D．篮球的重心位置不变，重力改变
√
重心和物体的形状和质量分布有关，篮球的形状在变化，则篮球的重心位置在变化；由于充入的空气所受重力与篮球所受重力相比可以忽略不计，则充气后篮球重力几乎不变，故选项B正确。
9．把一个薄板状物体悬挂起来，静止时如图所示。则对于此薄板状物体所受重力的理解，下列说法正确的是
A．重力就是地球对物体的吸引力
B．重力大小和物体运动状态有关
C．重力的方向总是指向地心的
D．薄板的重心一定在直线AB上
√
重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，不是地球对物体的吸引力，故A错误；重力的大小与物体的运动状态无关，故B错误；重力的方向竖直向下，不一定指向地心，故C错误；因为绳对薄板的拉力与薄板受的重力为一对平衡力，必在一条直线上，所以薄板的重心一定在直线AB上，故D正确。
10．(7分)如图所示，某同学推出的铅球在空中飞行时，所受的重力为40 N，方向竖直向下。
(1)画出重力的图示；
答案：见解析
①选定标度。选4 mm长的线段表示10 N的力。
②用一个圆表示铅球，从圆心沿竖直方向向下画一条线段，线段的长度按选定的标度和力的大小画，线段上加上刻度，如图甲所示。
③在线段末端加上箭头表示力的方向。
(2)画出重力的示意图，并说明施力物体和受力物体。
答案：见解析
如图乙所示，用一个圆表示铅球，从圆心沿竖直方向向下画一条线段，并加上箭头，表示方向。
重力的施力物体是地球，受力物体是铅球。
11．(8分)如图所示，质量分布均匀的正方形薄板ABCD，边长为a，当薄板绕过C点垂直于纸面的水平轴转动时，其重心最多可升高多少？
翻转前后，板的重心都在其几何中心。初状态重心高度h0＝　a。当正方形薄板重心最高时，对角线AC位于竖直方向上，则翻转后，板的重心高度h＝ 　a。重心位置升高Δh＝h－h0＝　　　a。
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