第3.1节 生活中常见的力（1）：重力-【帮课堂】2024-2025学年高一物理同步学与练（沪科版2020上海必修第一册）

第三章 相互作用与力的平衡 第3.1节 生活中常见的力（1）：重力 课程标准 ①知道重力和重心的概念； ②掌握重力大小的计算G=mg，理解重力是物体产生重力加速度的原因； ③知道影响重力的因素；知道位移的概念； ④理解重心是物体重力等效作用点的概念。 物理素养 物理观念：知道重力的方向以及重力的大小与物体质量的关系； 科学思维：通过“重心”概念的引入渗透“等效代换”的物理方法； 科学探究：能通过探究活动体验力的作用效果与力的大小、方向、作用点三个因素有关； 科学态度与责任：养成用科学的质疑的态度去学习知识的习惯，善于在学习的过程中提出问题。 一、力和力的示意图 1. 力的定义：力是物体相互间的相互作用，力的作用效果使物体的形状和运动状态发生改变。 力的相互作用一般特指物理相互作用，比如听音乐使人心情放松也是相互作用但不是力。 2. 力的基本特征： (1)力的物质性：力不能离开物体而独立存在，有力就一定有“施力”和“受力”两个物体。 (2)力的作用效果：①形变；②改变运动状态。 古希腊哲学家亚里士多德认为：力的作用效果是维持物体的运动。（×） (3)力的相互性：力的作用是相互的。 (4)力的三要素：①力的大小；②力的方向；③力的作用点。 3. 力的单位：在国际单位制中力的单位是牛顿，符号为N．力的大小可以用测力计测量。 4. 力的表示： (1) 力的图示：用一条带箭头的有向线段表示力，线段的长度表示力的大小，同时有明确的标度和比例线段，箭头表示力的方向，箭尾表示力的作用点，作用点要画在受力物体上。常用字母F表示，如下图： (2) 力的示意图： 在很多情形下，我们只是关心力的方向，而不太关心力的大小，或者说分析问题过程中不知道力的具体大小。这时只需在物体上沿力的方向画一个带箭头的线段来表示力，这样的图叫做力的示意图。 高中阶段，通常用力的示意图进行物体的受力分析，下图为常见的力的示意图： 5. 一维力的问题中力的处理方法 因为力是矢量，通常在解题中，也是规定一个正方向，和正方向相同的力用正值代入，和正方向相反的力用负值代入。正负代表方向，不代表大小。 例1. 关于力，以下说法中错误的是（　　） A．力是物体之间的相互作用 B．力不但有大小，而且有方向 C．力可以用一根带箭头的线段来表示 D．性质不同的力，效果一定不同 二、重力 1. 定义：重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。物体所受重力的施力物体是地球。 2. 重力不等于物体受到的地球的吸引力；物体所受的重力与它所处的运动状态、速度大小无关。 3. 方向：竖直向下。注意不是垂直向下。 4. 大小：重力G跟物体的质量m成正比，即G＝mg，g的单位是1N/kg=1m/s2 重力加速度g与物体所处的纬度和高度有关，在赤道处，g最小，在两极处，g最大(同一高度)； 海拔越高，g越小，海拔越低，g越大。 5．重力的作用点：重心 (1)概念：一个物体的各部分都要受到重力的作用，从效果上看，我们可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心。 (2)重心的位置： 物体重心的位置与物体的形状及物体的质量分布情况有关，与物体的放置状态、运动状态无关。 质量分布均匀的规则物体的重心在其几何中心。 (3)重心可以不在物体上，如下图： (4) 对于薄板状物体的重心，可以应用二力平衡的知识通过“悬挂法”悬挂法确定。 如图，先在A点将薄板状物体悬挂起来，静止时通过A点画一条竖直线AB； 再选另一处D点将其悬挂起来，静止时过D点画一条竖直线DE，AB和DE的交点C即为重心位置。 例2. 判断正误下列关于重力的说法中正确的是（　　） (1)．只有静止在地面上的物体才会受到重力 (2)．重力是由于地球的吸引而产生的，它的方向竖直向下 (3)．质量大的物体受到的重力一定比质量小的物体受到的重力大 (4)．物体对支持面的压力必定等于物体的重力 (5)．物体在向上抛出时受到的重力小于它静止时所受到的重力 (6)．同一物体在同一地点，不论其运动状态如何，它所受到的重力都是一样大的 (7)．重心就是物体的几何中心 (8)．可以用悬挂法确定形状不规则薄板的重心 (9)．物体的重力作用在其重心上，所以重心一定在物体上 (10)．如果把同一个物体从杭州运到北京，其所受重力会发生变化 例3. 有一质量均匀分布的圆形薄板，若将其中央挖掉一个小圆，则薄板的余下部分（　　） A．重力减小，重心随挖下的小圆板移走了 B．重力和重心都没改变 C．重力减小，重心位置没有改变 D．重力减小，重心不存在了 【考点01】 重心的位置 例4. 如图所示，一个空心均匀球壳里面注满水，球的正下方有一小孔，在水由小孔缓慢流出的过程中，空心球壳和水的共同重心将会（　　） A．一直下降 B．一直上升 C．先升高后降低 D．先降低后升高 例5.如图所示，总长度为L的匀质软链绕在一小滑轮上，开始时两边一样长，稍有扰动后铁链将向一侧滑下．忽略滑轮的大小，当铁链刚离开滑轮时，它的重心比原来下降了多少？ 1．下列关于力的说法，正确的是（　　） A．甲用力把乙推倒，说明甲对乙的力的大小大于乙对甲的力的大小 B．力有时能脱离物体而独立存在 C．任何一个受力物体，也一定是施力物体 D．只有相互接触的物体间才能产生作用力 2．下面关于力的说法正确的是（　　） A．单个孤立的物体有时也能产生力的作用 B．力在某些情况下可能不成对出现 C．知道力的大小和方向就完全知道了一个力 D．两个相互作用的物体中，任何一个物体既是施力物体，同时也是受力物体 3．下列关于力的说法，正确的是（　　） A．射出的炮弹向前飞行的过程中，受到推力和重力的作用 B．物体相互作用时，先有施力物体，后又受力物体 C．力是使物体发生形变或使物体运动状态改变的原因 D．被踢出后的足球在地面上向前滚动，是由于受到向前的牵引力作用 4．下列说法正确的是（　　） A．用手压弹簧，手先给弹簧一个作用，弹簧压缩后再反过来给手一个作用 B．运动员将垒球抛出后，垒球的运动状态仍在变化，垒球仍为受力物体，但施力物体不是运动员 C．被运动员踢出的在水平草地上运动的足球受到沿运动方向的踢力的作用 D．带正电的甲球吸引带负电的乙球，那么乙球也吸引甲球，但是磁铁吸引铁块，而铁块不会吸引磁铁 5．下列说法正确的是（　　） A．物体的重心位置一定在物体上 B．重力仅有受力物体，没有施力物体 C．同一个物体放在北极时所受的重力大于放在赤道时所受的重力 D．放置在水平面上的物体对水平面的压力就是物体所受的重力 6．如图所示，“马踏飞燕”是汉代艺术家高超的艺术技巧的结晶，是我国古代青铜艺术的稀世之宝，骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上，是因为（　　） A．马蹄大 B．马是空心的 C．马的重心在飞燕上 D．马的重心位置所在的竖直线通过飞燕 7．有一圆形的均匀薄板，若将其中央再挖掉一个小圆板成一个圆环，如图所示，下面说法正确的是（　） A．重心向外侧偏移，重力减小 B．重力和重心都没有变 C．重力减小，重心位置没有变 D．重力减小，重心位置不存在 8．如图所示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”。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．装入瓶中的水越多，瓶的重心一定越高 C．瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作用点 D．瓶的重心一定在两条绳子连线的交点上 9．如图所示，把一边长为L的匀质立方体，绕bc棱翻转，当AbcD平面处于竖直位置时，它的重心位置升高了（   ） A． B． C． D．以上都不对 10．如图所示，质量为M，半径为R的均匀圆形薄板可以绕光滑的水平轴A在竖直平面内转动，AB是它的直径，O是它的圆心．现在薄板上挖去一个直径为R的圆，则圆板的重心将从O点向左移动 　R的距离。 11. 如图，圆桶形容器内装有一定量的某种液体，容器和液体整体的重心正好位于液面上的A点，现倒出一些液体，则关于整体重心位置的变化正确的是（　　） A. 升高 B. 不变 C. 下降 D. 不能确定 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三章 相互作用与力的平衡 第3.1节 生活中常见的力（1）：重力 课程标准 ①知道重力和重心的概念； ②掌握重力大小的计算G=mg，理解重力是物体产生重力加速度的原因； ③知道影响重力的因素；知道位移的概念； ④理解重心是物体重力等效作用点的概念。 物理素养 物理观念：知道重力的方向以及重力的大小与物体质量的关系； 科学思维：通过“重心”概念的引入渗透“等效代换”的物理方法； 科学探究：能通过探究活动体验力的作用效果与力的大小、方向、作用点三个因素有关； 科学态度与责任：养成用科学的质疑的态度去学习知识的习惯，善于在学习的过程中提出问题。 一、力和力的示意图 1. 力的定义：力是物体相互间的相互作用，力的作用效果使物体的形状和运动状态发生改变。 力的相互作用一般特指物理相互作用，比如听音乐使人心情放松也是相互作用但不是力。 2. 力的基本特征： (1)力的物质性：力不能离开物体而独立存在，有力就一定有“施力”和“受力”两个物体。 (2)力的作用效果：①形变；②改变运动状态。 古希腊哲学家亚里士多德认为：力的作用效果是维持物体的运动。（×） (3)力的相互性：力的作用是相互的。 (4)力的三要素：①力的大小；②力的方向；③力的作用点。 3. 力的单位：在国际单位制中力的单位是牛顿，符号为N．力的大小可以用测力计测量。 4. 力的表示： (1) 力的图示：用一条带箭头的有向线段表示力，线段的长度表示力的大小，同时有明确的标度和比例线段，箭头表示力的方向，箭尾表示力的作用点，作用点要画在受力物体上。常用字母F表示，如下图： (2) 力的示意图： 在很多情形下，我们只是关心力的方向，而不太关心力的大小，或者说分析问题过程中不知道力的具体大小。这时只需在物体上沿力的方向画一个带箭头的线段来表示力，这样的图叫做力的示意图。 高中阶段，通常用力的示意图进行物体的受力分析，下图为常见的力的示意图： 5. 一维力的问题中力的处理方法 因为力是矢量，通常在解题中，也是规定一个正方向，和正方向相同的力用正值代入，和正方向相反的力用负值代入。正负代表方向，不代表大小。 例1. 关于力，以下说法中错误的是（　　） A．力是物体之间的相互作用 B．力不但有大小，而且有方向 C．力可以用一根带箭头的线段来表示 D．性质不同的力，效果一定不同 【答案】D 【解析】A、力是物体之间的相互作用，A正确； B、力是矢量，不但有大小，而且有方向，B正确； C、力可以用一根带箭头的线段来表示，C正确； D、性质不同的力，可以产生相同的效果，D错误；本题选错误的，故选D。 二、重力 1. 定义：重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。物体所受重力的施力物体是地球。 2. 重力不等于物体受到的地球的吸引力；物体所受的重力与它所处的运动状态、速度大小无关。 3. 方向：竖直向下。注意不是垂直向下。 4. 大小：重力G跟物体的质量m成正比，即G＝mg，g的单位是1N/kg=1m/s2 重力加速度g与物体所处的纬度和高度有关，在赤道处，g最小，在两极处，g最大(同一高度)； 海拔越高，g越小，海拔越低，g越大。 5．重力的作用点：重心 (1)概念：一个物体的各部分都要受到重力的作用，从效果上看，我们可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心。 (2)重心的位置： 物体重心的位置与物体的形状及物体的质量分布情况有关，与物体的放置状态、运动状态无关。 质量分布均匀的规则物体的重心在其几何中心。 (3)重心可以不在物体上，如下图： (4) 对于薄板状物体的重心，可以应用二力平衡的知识通过“悬挂法”悬挂法确定。 如图，先在A点将薄板状物体悬挂起来，静止时通过A点画一条竖直线AB； 再选另一处D点将其悬挂起来，静止时过D点画一条竖直线DE，AB和DE的交点C即为重心位置。 例2. 判断正误下列关于重力的说法中正确的是（　　） (1)．只有静止在地面上的物体才会受到重力 (2)．重力是由于地球的吸引而产生的，它的方向竖直向下 (3)．质量大的物体受到的重力一定比质量小的物体受到的重力大 (4)．物体对支持面的压力必定等于物体的重力 (5)．物体在向上抛出时受到的重力小于它静止时所受到的重力 (6)．同一物体在同一地点，不论其运动状态如何，它所受到的重力都是一样大的 (7)．重心就是物体的几何中心 (8)．可以用悬挂法确定形状不规则薄板的重心 (9)．物体的重力作用在其重心上，所以重心一定在物体上 (10)．如果把同一个物体从杭州运到北京，其所受重力会发生变化 【答案】(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)× (8)√ (9)× (10)√ 例3. 有一质量均匀分布的圆形薄板，若将其中央挖掉一个小圆，则薄板的余下部分（　　） A．重力减小，重心随挖下的小圆板移走了 B．重力和重心都没改变 C．重力减小，重心位置没有改变 D．重力减小，重心不存在了 【答案】C 【解析】质量均匀分布的圆形薄板，重心在其几何中心，其中央挖掉一个小圆，质量仍然均匀分布，关于圆心对称，即形状规则，故其重心仍然在圆心；质量减小，故重力减小；故C正确。 【考点01】 重心的位置 例4. 如图所示，一个空心均匀球壳里面注满水，球的正下方有一小孔，在水由小孔缓慢流出的过程中，空心球壳和水的共同重心将会（　　） A．一直下降 B．一直上升 C．先升高后降低 D．先降低后升高 【答案】D 【解析】装满水时重心在球心处，随着水从小孔不断流出，重心位置不断下降，当水流完后，重心又上升到球心处，故重心的位置先下降后上升，故ABC错误，D正确。 例5.如图所示，总长度为L的匀质软链绕在一小滑轮上，开始时两边一样长，稍有扰动后铁链将向一侧滑下．忽略滑轮的大小，当铁链刚离开滑轮时，它的重心比原来下降了多少？ 【答案】重心比原来下降了； 【解析】开始时铁链的重心在中点位置，故离滑轮高度为，全部落下时，重心的高度离滑轮为， 故重心下降高度h＝﹣＝ 1．下列关于力的说法，正确的是（　　） A．甲用力把乙推倒，说明甲对乙的力的大小大于乙对甲的力的大小 B．力有时能脱离物体而独立存在 C．任何一个受力物体，也一定是施力物体 D．只有相互接触的物体间才能产生作用力 【答案】C 【解析】A、甲对乙的力与乙对甲的力是相互作用力，等大反向，故A错误； BC、力不能脱离物体而独立存在，力一定存在施力物体和受力物体，施力物体同时也是受力物体，受力物体同时也是施力物体，故B错误，C正确； D、两个磁体不接触，也会产生力的作用，故D错误。 2．下面关于力的说法正确的是（　　） A．单个孤立的物体有时也能产生力的作用 B．力在某些情况下可能不成对出现 C．知道力的大小和方向就完全知道了一个力 D．两个相互作用的物体中，任何一个物体既是施力物体，同时也是受力物体 【答案】D 【详解】A．力的产生需要施力物体和受力物体同时存在，单个孤立物体是不可能产生力的，故A错误； B．力是物体间的相互间的相互作用，施力物体和受力物体一定是成对出现的，故B错误； C．力有三要素，大小、方向和作用点，故C错误； D．物体间的作用是相互的，施力物体给受力物体施加作用力的同时也在承受着受力物体的反作用力，此时施力物体自己本身也是受力物体，故D正确。 3．下列关于力的说法，正确的是（　　） A．射出的炮弹向前飞行的过程中，受到推力和重力的作用 B．物体相互作用时，先有施力物体，后又受力物体 C．力是使物体发生形变或使物体运动状态改变的原因 D．被踢出后的足球在地面上向前滚动，是由于受到向前的牵引力作用 【答案】C 【解析】A．炮弹飞行是由于惯性，不受推力，故A错误； B．作用力和反作用力同时产生，不存在先后，故B错误； C．力的作用是相互的，力不能离开物体的单独存在，且每一个力都必须有施力物体和受力物体，且二者同时产生；物体的运动不需要力来维持。故C正确； D．足球滚动是由于惯性，不受牵引力。故D错误。 4．下列说法正确的是（　　） A．用手压弹簧，手先给弹簧一个作用，弹簧压缩后再反过来给手一个作用 B．运动员将垒球抛出后，垒球的运动状态仍在变化，垒球仍为受力物体，但施力物体不是运动员 C．被运动员踢出的在水平草地上运动的足球受到沿运动方向的踢力的作用 D．带正电的甲球吸引带负电的乙球，那么乙球也吸引甲球，但是磁铁吸引铁块，而铁块不会吸引磁铁 【答案】B 【解析】A、力不具有先后性，总是成对出现，同时产生，同时消失，故A错误； B、当球被抛出后，垒球受到重力作用，施力物体是地球，故B正确； C、被运动员踢出的在水平草地上运动的足球，手和脚对球不再有作用力，球之所以继续运动，是由于球具有惯性，球的运动状态之所以发生变化是因为球又受到重力、阻力等其他力的作用，故C错误； D、正负电荷相互吸引，而磁铁吸引铁块，同时，铁块也吸引磁铁，力总是相互的，故D错误。 5．下列说法正确的是（　　） A．物体的重心位置一定在物体上 B．重力仅有受力物体，没有施力物体 C．同一个物体放在北极时所受的重力大于放在赤道时所受的重力 D．放置在水平面上的物体对水平面的压力就是物体所受的重力 【答案】C 【解析】A、物体的重心的位置与物体的形状和质量的分布有关，重心不一定在物体上，例如圆环的重心就不在圆环上，故A错误； B、任何一个力都有施力物体，重力的施力物体是地球，故B错误； C、地面的重力加速度随纬度的增大而增大，故同一个物体，在地球的赤道处受到的重力小于在北极处受到的重力，故C正确； D、物体对水平地面的压力的施力物体是物体，受力物体是水平地面；重力的施力物体是地球，受力物体是物体，压力与重力的施力物体和受力物体都不同，所以物体对水平地面的压力不是重力，故D错误。 6．如图所示，“马踏飞燕”是汉代艺术家高超的艺术技巧的结晶，是我国古代青铜艺术的稀世之宝，骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上，是因为（　　） A．马蹄大 B．马是空心的 C．马的重心在飞燕上 D．马的重心位置所在的竖直线通过飞燕 【答案】D 【解析】ABD、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，而是因为马处于平衡状态，飞燕对马的支持力和马的重力在一条竖直线上，AB错误，D正确。 C、根据马的形态，马的重心不会在飞燕上，故C错误。 7．有一圆形的均匀薄板，若将其中央再挖掉一个小圆板成一个圆环，如图所示，下面说法正确的是（　） A．重心向外侧偏移，重力减小 B．重力和重心都没有变 C．重力减小，重心位置没有变 D．重力减小，重心位置不存在 【答案】C 【解析】质量均匀分布的圆形薄板，重心在其几何中心； 其中央挖掉一个小圆，质量仍然均匀分布，关于圆心对称，即形状规则，故其重心仍然在圆心； 由于质量减小，故重力减小；故C正确。 8．如图所示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”。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．装入瓶中的水越多，瓶的重心一定越高 C．瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作用点 D．瓶的重心一定在两条绳子连线的交点上 【答案】C 【详解】A．瓶所受重力就是地球对瓶的吸引力的一个分力，故A错误； B．瓶本身的重心不变的，随着装入瓶中的水的增加，瓶的重心位置可能先减小然后再逐渐升高，故B错误； C．根据重心的定义，瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作用点，故C正确； D．瓶的重心可能在两条绳子连线的交点上，不确定，故D错误。 9．如图所示，把一边长为L的匀质立方体，绕bc棱翻转，当AbcD平面处于竖直位置时，它的重心位置升高了（   ） A． B． C． D．以上都不对 【答案】C 【详解】abcd平面处于水平面时，物体的重心高度为 当AbcD平面处于竖直位置时，物体的重心高度为 重心升高的高度为 故选C。 10．如图所示，质量为M，半径为R的均匀圆形薄板可以绕光滑的水平轴A在竖直平面内转动，AB是它的直径，O是它的圆心．现在薄板上挖去一个直径为R的圆，则圆板的重心将从O点向左移动 　R的距离。 【答案】 【解析】设圆板的重心将从O点向左移动x； 割去的圆形薄板面积为原来面积的，假设将割去的圆形薄板可补上，在重心处可以将物体支撑起来，故：（M﹣M）g•x＝Mg• 解得：x＝ 11. 如图，圆桶形容器内装有一定量的某种液体，容器和液体整体的重心正好位于液面上的A点，现倒出一些液体，则关于整体重心位置的变化正确的是（　　） A. 升高 B. 不变 C. 下降 D. 不能确定 【答案】A 【详解】将容器和液体整体分为两部分，部分1为即将倒出的部分液体（图中红的部分)，其重心在它的几何中心B点，可知B点在A点下方；部分2为倒出液体后的剩余液体和容器（图中蓝色部分)，因为这两部分的重心在A点，则部分2的重心必在A点上方设为C点，并且部分1的质量增加，B点下移，则C会上移，故A正确，BCD错误。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$