重力 基本相互作用

重力基本相互作用重力是一种宏观物质之间相互作用的基本力量，它是普适的、无方向性的，可以说它是一种自然力。

在现代物理学中，重力被认为是宇宙中所有物质之间的相互吸引力，它是宇宙的基本相互作用之一根据爱因斯坦的广义相对论理论，重力是由物质所构成的时空弯曲而产生的。

简单地说，质量越大的物体会产生更强的引力，并且会使周围空间弯曲。

其他物体在这个弯曲的时空中沿着这个曲线运动，而看起来就像是被吸引力所作用。

除了爱因斯坦的理论之外，牛顿的引力理论也是描述重力相互作用的经典理论。

根据牛顿的万有引力定律，两个物体之间的引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。

这一理论在大部分情况下都能够很好地描述重力的基本相互作用，例如行星的运动和物体在地球表面上的自由落体。

重力的基本相互作用不仅限于宏观物体之间，它也存在于微观领域。

在量子力学中，重力被看作是一种基于量子的粒子--引力子所传递的相互作用力。

然而，由于量子重力理论尚未完全发展，我们对于重力的量子性质还了解有限。

据我们所知，重力是唯一不能被屏蔽的基本力之一、电磁力可以通过屏蔽器屏蔽，强核力和弱核力则只在原子核尺度上起作用。

而重力则无法被任何物质屏蔽，无论是固体、液体还是气体都无法遮蔽或削弱重力相互作用。

这也是为什么我们在地球上可以感受到地心引力的原因。

人类利用重力的相互作用进行了许多有用的应用。

例如，我们在建筑、桥梁和道路设计中考虑到地球引力的影响，以确保结构的稳定性。

此外，重力也在航天器发射和行星探测器的轨道规划中起着关键作用。

我们还利用重力进行地质勘探，例如通过测量地球重力场来研究地壳的密度分布。

尽管我们对重力的本质和量子行为还有很多未解之谜，但重力的基本相互作用在宇宙中无处不在。

从行星的形成到星系的演化，再到黑洞的吸积，重力都在塑造着宇宙的形状和结构。

深入研究重力的基本相互作用对于我们理解宇宙的本质和进一步探索宇宙的发展具有重要意义。

《重力基本相互作用》讲义一、什么是重力当我们把一个物体抛向空中，它总会落回地面；当我们站在地球上，能稳稳地站立而不会飘向太空，这背后都有重力在发挥作用。

重力，简单来说，就是物体由于地球的吸引而受到的力。

它的方向总是竖直向下的。

想象一下，你手里拿着一个苹果，松开手，苹果就会掉落。

这就是重力在拉着苹果向地面靠近。

重力的大小与物体的质量成正比。

质量越大的物体，受到的重力也就越大。

比如，一个大铁球要比一个小皮球受到的重力大得多。

我们可以用一个公式来计算重力的大小，即：G ＝ mg，其中 G 表示重力，m 表示物体的质量，g 是重力加速度，通常取 98N/kg（在一些粗略的计算中，也会取 10N/kg）。

二、重力的特点1、普遍性重力在我们的日常生活中无处不在。

无论是在地球上的高山、平原，还是在深海、天空，只要物体在地球附近，就会受到重力的作用。

2、方向性重力的方向始终是竖直向下的。

这一点非常重要，在建筑施工中，工人师傅们常常利用铅垂线来确保建筑物的竖直方向，就是依据重力的这个特点。

3、大小与距离的关系物体距离地球中心越远，受到的重力越小。

比如，在太空中的宇航员，他们所受到的重力就比在地面上小很多，处于一种近似失重的状态。

三、重力的测量在实验室中，我们通常使用弹簧测力计来测量物体所受的重力。

将物体挂在弹簧测力计的挂钩上，当物体静止时，弹簧测力计的示数就等于物体所受的重力。

在实际生活中，我们也会用到秤来测量物体的重力。

比如，常见的电子秤、台秤等，它们实际上是通过测量物体对秤盘的压力，再根据压力与重力的关系来得出物体的重力。

四、重力的作用效果重力会使物体产生两种不同的作用效果。

一是使物体下落。

比如，雨滴从天空落下，苹果从树上掉落，都是重力作用的结果。

二是使物体发生形变。

当我们把一个重物放在海绵上时，海绵会被压陷下去，这就是重力使海绵发生了形变。

五、基本相互作用重力属于自然界中的四种基本相互作用之一。

这四种基本相互作用分别是：引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。

重力基本相互作用知识集结知识元重力知识讲解一、重力的产生：由于受到地球的吸引而使物体受到的力叫重力．二、重力的特点1．地球上的一切物体都受到重力的作用．2．重力是非接触力：抛出去在空中运动的物体与静止时所受重力是不变的．3．重力的施力物体是地球．三、重力的三要素1．重力的大小：重力与质量的关系是G=mg，通常取g=9.8N/kg，g是重力加速度，所以高中2．它的物理意义是：1kg的物体所受重力的大小是9.8N．粗略计算时阶段更常写为g=9.8m/sg=10m/s2．g不是不变的，它与地理位置有关，在地球上，一般距离地心越远，g越小，相同距离时，越靠近两极越大．重力的大小可以用弹簧测力计测出，其大小在数值上等于物体静止时对水平支持物的压力或对竖直悬绳的拉力．2．重力的方向：总是竖直向下，与当地的水平面垂直，可由铅锤线确定．重力的方向不受其他作用力的影响，与运动状态也没有关系．注意：切不可说成垂直向下，因为平面不一定水平，其垂直向下的方向也不同，另外，重力的方向也不一定指向地心（后面学万有引力时会学到）．3．重力的作用点：重力的作用点在物体的重心上．重心是重力的等效作用点，并不是重力的实际作用点，也不一定在物体上．物体重心的位置由物体的形状及质量分布情况所决定，与物体的放置状态无关，与物体的运动状态无关．例题精讲重力例1.关于重力，下列说法正确的是（）A．球体的重心一定在球心上B．物体上只有重心处才受到重力作用C．物体向上抛出时受到的重力小于它静止时受到的重力D．同一物体在同一地点，无论运动状态如何，其所受重力都一样大例2.如图所示，“马踏飞燕”是汉代艺术家高度智慧、丰富想象、浪漫主义精神和高超的艺术技巧的结晶，是我国古代雕塑艺术的稀世之宝，飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上，是因为（）A．马跑得快的缘故B．马蹄大的缘故C．马的重心在飞燕上D．马的重心位置和飞燕在一条竖直线上例3.一个物体所受的重力在下列情形下要发生变化的是（）A．把它从赤道拿到两极B．在同一地点，把它放入水中C．在同一地点，把它放入密闭的容器中D．在同一地点，让它由静止到运动基本相互作用知识讲解一、力的概念：力是物体间的相互作用．其国际单位是牛顿，简称牛，符号是N．二、任何力都有四个基本属性，即物质性、相互性、瞬时性和方向性．1．力的物质性：物质性指力不能离开施力物体和受力物体而独立存在，即只要有力，必须同时存在施力物体和受力物体．一个力应对应两个物体．注意：力的作用可以是直接作用也可以是间接作用，两个物体不一定要接触．2．力的相互性：相互性指力是物体与物体间的相互作用，施力物体同时也是受力物体．注意：力总是成对出现的：物体间的作用是相互的，这两个力同时产生，同时消失，而且性质相同．这一对力称为一对相互作用力或称为一对作用力与反作用力．3．力的瞬时性：瞬时性指物体间的相互作用（力）随这种相互作用的施加与否而瞬时同步有无．4．力的方向性：方向性指力是有大小和方向的物理量，我们把这种既有大小又有方向的物理量称为矢量，所以力是矢量．三、力的作用效果1．力可以使物体发生形变，也可以改变物体的运动状态，即改变物体运动速度的大小和方向．2．力的作用效果可以分为两种：（1）静力效果——使物体的形状发生变化（形变），如把物体拉伸、压缩、转、剪切等．（2）动力效果——改变物体的运动状态，如使物体从静止开始运动，从运动变为静止（或使物体的运动速度从小变大、从大变小）；或使物体的运动方向发生变化等．四、力的分类1．按性质分：重力、万有引力、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力、核力……（按现代物理学理论，物体间的相互作用分四类：长程相互作用有引力相互作用、电磁相互作用；短程相互作用有强相互作用和弱相互作用．宏观物体间只存在前两种相互作用．）2．按效果分：压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力、合力、分力……例题精讲基本相互作用A．有受力物体，就必定有施力物体B．力只能产生在相互接触的物体之间C．施力物体施力在先，受力物体受力在后D．力是一个物体就能产生的，而并不需要其他物体的存在A．有的力有施力物体，有的力没有施力物体B．自由下落的物体所受重力为C．相互接触的物体间一定有弹力D．影响力的作用效果的因素有力的大小、方向和作用点A．重力的方向总是垂直向下B．重力的方向总是跟支持重物的支持面垂直C．重力的方向总是竖直向下D．重力的方向总是跟支持面对重物的支持力方向相反当堂练习单选题练习1.关于物体的重心，下列说法中正确的是（）A．重心就是物体上最重的一点B．形状规则的物体的重心，一定在它的几何中心C．重心是物体所受重力的作用点，故重心一定在物体上D．用细软线将物体悬挂起来，静止时重心一定在悬线所在直线练习2.下列关于重力的说法，正确的是（）A．物体所受重力的方向总是指向地球球心B．用测力计测小球的重力时，测力计对小球的拉力就是小球的重力C．物体只有在落向地面时才受到重力作用D．同一个物体，在地球的赤道和两极，其重力大小是不同的练习3.关于重力的概念有关说法正确的是（）A．重力的方向总是竖直向下的B．重力的大小不随物体位置的变化而变化C．上升中的气球不受重力作用D．重力的方向总是与物体的接触面垂直A．力可以脱离物体而存在B．自由下落的石块速度越来越大，说明石块所受重力越来越大C．物体的重心就是重力的等效作用点D．物体只有重心这一点才会受到重力作用练习5.下列关于重力的说法正确的是（）A．自由下落的石块，速度越来越大，说明石块受的重力越来越大B．飞机在空中飞行时不会掉下来，说明飞机在空中飞行时不受重力作用C．抛出的石块在空中做曲线运动，说明石块在空中所受重力方向不断变化D．将一石块竖直上抛，在上升和下降过程中，石块所受重力大小、方向都不变练习6.一个圆球形薄壳容器所受重力为G，用一细线悬挂起来，如图所示．现在容器里装满水，若在容器底部有一个小阀门，将小阀门打开让水慢慢流出，在此过程中，对容器和容器内的水组成的系统，下列说法正确的是（）A．系统的重心慢慢下降B．系统的重心先上升后下降C．系统的重心先下降后上升D．有可能绳的方向不竖直练习7.在体育运动中，人的身体重心位置随着姿势的变化而改变，下列姿势中身体重心位于体外的是（）A．B．C．D．练习8.如图所示，两辆车在以相同的速度做匀速运动；根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是（）A．物体受重力的作用，实际上都集中于物体上一点B．重力的方向总是垂直向下的C．物体重心的位置与物体形状或质量分布有关D．力是使物体运动的原因练习9.下列关于重力的几种观点中，你认为正确的是（）A．一个物体放于水中称量时弹簧秤的示数小于物体在空气中称量时弹簧秤的示数，因此，物体在水中的重力小于在空气中的重力B．据G=mg可知，两个物体相比较，质量较大的物体的重力一定较大C．当物体放于水平面上时，重力方向垂直于水平面向下，当物体置于斜面上时，其重力方向垂直于斜面向下D．“神舟九号”将于2012年6月发射，“神舟九号”（距地面高度可忽略不计）在加速上升时的重力与静止在地面上时的重力相同练习10.一个物体重2N，在下列情况中它受到的重力还是2N的是（）①它从屋顶落到地上②将它放入水中，它浮于水面上③将它放到月球上去④将它悬挂在墙上．A．②④B．②③C．③④D．①③④练习11.假设物体的重力消失了，下列判断不正确的是（）练习12.以下各个力中，根据力的性质命名的力是（）练习13.下列有关力的说法中正确的是（）练习14.关于物体的重心，下列说法中不正确的是（）练习15.在竖直悬挂的轻质弹簧下端挂一个钩码，弹簧伸长了4cm，如果在该弹簧下端挂两个这样的钩码（弹簧始终发生弹性形变），弹簧的伸长量为（）练习16.如图所示，轻质弹簧相连接的物体A、B置于光滑有挡板的30°斜面上，弹簧的劲度系数为k，A、B的质量分别为m1和m2，两物体都处于静止状态．现用力拉A使其沿斜面缓慢向上运动，直到物块B刚要离开挡板，在此过程中，A物体移动的距离为（）A．B．C．D．练习17.下列说法中不正确的是（）A．受到摩擦力作用的物体，一定也受到弹力B．摩擦力的方向与物体运动的方向可能相同，也可能相反C．静摩擦力的大小与接触面的正压力成正比D．滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反练习18.如图所示，弹簧秤一端固定在墙壁上，另一端与小木块A相连，当用力加速抽出长木板B的过程中，观察到弹簧秤的示数为3.0N，若匀速抽出木板B，弹簧秤的示数大小（）A．一定大于3.0N B．一定小于3.0NC．一定等于3.0N D．一定为零练习19.如图所示，皮带运输机把货物运到高处，货物在皮带上没有滑动，则货物受到的摩擦力（）A．是滑动摩擦力，方向沿皮带向下B．是滑动摩擦力，方向沿皮带向上C．是静摩擦力，方向沿皮带向下D．是静摩擦力，方向沿皮带向上多选题练习1.如图所示，置于水平桌面上的弹簧秤，左端通过细线与固定木板相连，右端用细线经定滑轮悬挂着一质量为0.4kg的物块，则弹簧秤示数和其所受合力大小分别为（）A．0，0 B．0，4.0NC．4.0N，0 D．4.0N，4.0N练习2.如图所示G A=100N，G B=40N，弹簧的劲度系数为500N/m，不计绳重和摩擦，物体A 静止在地面上，则（）A．物体A对地面的压力为60N B．物体A对地面的压力为100N C．弹簧的伸长量为8cm D．弹簧的伸长量为20cm练习3.图中a、b、c为三物块，M、N为两个轻质弹簧，R为跨过光滑定滑轮的轻绳，它们连接如图并处于静止状态（）A．可能N处于拉伸状态而M处于压缩状态B．可能N处于压缩状态而M处于拉伸状态C．可能N处于不伸不缩状态而M处于拉伸状态D．可能N处于不伸不缩状态而M处于压缩状态填空题练习1.某同学利用如图1所示的装置探究弹簧弹力F与弹簧形变量x的关系．在实验过程中，弹簧的形变始终在弹性限度内．如图2所示，该同学在坐标纸上以x为横轴、F为纵轴建立坐标系，并在图中标出了与测量数据对应的坐标点．（1）请描绘出F-x图线；（2）由图象可知，弹簧的劲度系数k=________N/m．练习2.某学习小组利用如图1所示的装置做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验．实验中，先测出不挂钩码时弹簧的长度，再将5个钩码逐个加挂在弹簧下端，稳定后测出相应的弹簧总长度，将数据填在表中．（弹力始终未超过弹性限度，取g=9.8m/s2）（1）上表记录数据中有一组数据在测量或记录时有错误，它是第______组数据．（2）根据实验数据将对应的弹力大小计算出来并填入表内相应的空格内（保留3位有效数字）．（3）在坐标纸中作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度L之间的关系图线．（4）根据图线求得该弹簧的劲度k=__________N/m．（保留2位有效数字）（5）若考虑弹簧自重对第一组数据的影响，弹簧劲度系数k的实验值________真实值．（填“大于”、“小于”或“等于”）练习3.某同学探究“弹力与弹簧伸长量的关系”的步骤如下：A．将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧；B．弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，长度计为L0，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为L x；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次L1至L6，数据如下表：C．根据数据计录表格作出如下的图线，纵轴是砝码的质量m，横轴是弹簧长度与L x的差值x．回答如下问题：（1）表中有一个数值记录不规范，代表符号为________．（2）由图可知弹簧的劲度系数为__________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为________g （结果均保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s2）．练习4.某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数k．做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上．当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0；弹簧下端挂一个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L1；弹簧下端挂两个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L2…；挂七个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L7．测量记录表：（1）实验中，L3和L7两个值还没有测定，请你根据如图将这两个测量值填入记录表中．（2）为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值：d1=L4-L0=6.90cm，d2=L5-L1=6.90cm，d3=L6-L2=7.00cm，d4=L7-L3还没有算出．根据以上差值，可以求出每增加50g砝码的弹簧平均伸长量△L．△L用d1、d2、d3、d4表示的式子为：△L=_______．（3）计算弹簧的劲度系数k=________N/m．（g取9.8m/s2）练习5.某同学利用如图甲所示的装置做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验．（1）将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧．弹簧轴线和刻度尺都应在________（选填“水平”或“竖直”）方向．（2）他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线．由图线可得弹簧的原长x0=______cm，劲度系数k=________N/m，他利用本实验原理把弹簧做成一把弹簧秤，当示数如图丙所示时，该弹簧伸长的长度△x=______cm．练习6.在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验中，将弹簧测力计竖直悬挂，待弹簧测力计静止时，长度计为L0，弹簧测力计下方挂上砝码时，长度记为L x，在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1-L7，记录数据如下表：（1）甲同学用图象法处理实验数据，如图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，则横轴应是弹簧长度与______的差值（填“L0”或“L x”）．由图可知弹簧的劲度系数为__________N/m，通过图和表可知砝码盘的质量为________g（结果保留两位有效数字，重力加速度取g=9.8m/s2）．（2）乙同学用公式法处理实验数据，即用F=k△L计算k，为充分利用每一组数据，该同学将所测得的数据按如下方法逐一求差（逐差法），分别计算出三个差值：△L1=L4-L0=8.00cm；△L2=L5-L1=8.05cm；△L3=L6-L2=8.00cm；请你给出第四个差值：△L4═_______cm．根据以上差值，可以求出每增加m=10g砝码的弹簧平均伸长量△L；再由F=k△L计算出k，请用L x、L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7和mg表示出k=____________________．练习7.在探究“弹力和弹簧伸长的关系”时，小张同学用如图甲所示的实验装置进行实验．将该弹簧竖直悬挂，在自由端挂上钩码，通过改变钩码的个数，记录钩码的质量m和弹簧上指针在刻度尺上的读数x．（1）小张同学根据实验数据在坐标纸上用描点法画出x-m图象如图乙所示，由图象可求得该弹簧的劲度系数k=____________N/m（当地的重力加速度g=9.8m/s2，结果保留3位有效数字）．（2）在本次实验中，考虑到弹簧自身有重量，测得弹簧劲度系数k的值与真实值相比较____________（填“偏大”、“偏小”或“没有影响”）．练习8.某学校物理探究小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中．（1）将弹簧的上端O点固定悬吊在铁架台上，旁边置一刻度尺，刻度尺的零刻线跟O点对齐，在弹簧的下部A处做一标记，如固定一个指针．在弹簧下端的挂钩上挂上钩码（每个钩码的质量都是50g），指针在刻度尺上指示的刻度为x．逐个增加所挂钩码的个数，刻度x随挂钩上的钩码的重量F而变化，几次实验测得相应的F、x各点描绘在图2中．请在图中描绘出x随F变化的图象．由图象得出弹簧的劲度系数k A=________N/m（结果取2位有效数字）；此弹簧的弹力大小F弹跟弹簧伸长量△x的关系是_______________．（2）如果将指针固定在A点的下方P处，再作出x随F变化的图象，得出弹簧的劲度系数与k A相比，可能是______．A．大于k A B．等于k A C．小于k A D．无法确定（3）如果将指针固定在A点的上方Q处，再作出x随F变化的图象，得出弹簧的劲度系数与k A相比，可能是______．A．大于k A B．等于k A C．小于k A D．无法确定．练习9.在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”时，某同学把两根轻弹簧按如图1所示连接起来进行探究．（1）某次测量结果如图2所示，指针示数为______________cm．（2）在弹性限度内，将50g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数L A和L B如表格所示．用表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为____________N/m，弹簧Ⅱ的劲度系数为____________N/m（取g=10m/s2，结果均保留三位有效数字）．钩码数 1 2 3 4L A/cm 15.71 19.71 23.70 27.70L B/cm 29.96 35.76 41.55 47.34练习10.如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系．（1）为完成实验，还需要的实验器材有__________．（2）实验中需要测量的物理量有___________________________________________．（3）图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F-x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为__________ N/m．图线不过原点的原因是由于____________．（4）为完成该实验，设计的实验步骤如下：A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组（x，F）对应的点，并用平滑的曲线连接起来；B．记下弹簧不挂钩码时其下端的刻度尺上的刻度l0；C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个…钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码；E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式．首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；F．解释函数表达式中常数的物理意义；G．整理仪器．请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：__________________．。