人教版高中物理必修一高一同步练习第三章第一、二节

高中物理学习材料 （灿若寒星**整理制作） 2011-2012学年高一物理必修1（人教版）同步练习第三章 第一、二节 一. 教学内容： 第三章 相互作用 第一节 重力 相互作用 第二节 弹力

二. 知识要点： 理解力是物体间的相互作用，知道力能改变物体的运动状态和发生形变。能用力的图示准确地描述一个力。知道重力产生的原因及其定义。掌握力的三要素，理解重心的含义；了解四种基本相互作用。 理解形变的概念，理解常见的弹力方向，理解胡克定律。

三. 重点、难点解析： （一）力的概念 1. 力的概念和力的图示 （1）力的定义：人们把物体之间作用叫做力。 物体运动状态的变化：只要物体的速度变了，不管是大小还是方向改变，都说明这个物体的运动状态发生了变化。 ① 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，必有同时存在施力物体和受力物体。 ② 相互性：指力是存在于物体之间的，一个力总是联系着两个物体，施力物体同时也是受力物体，受力物体同时也是施力物体．如果不考虑主动和被动关系，有相互作用的两个物体，无所谓施力物体与受力物体。应注意，相互作用的物体有些是接触的，有些是不接触的。如磁铁可以隔着一本书吸引铁钉。 （2）力的三要素和图示 ① 力的大小、方向、作用点称作力的三要素。力的大小可用测力计（弹簧秤）测量。 ② 力的单位，国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，符号是N。 力是矢量，它不但有大小，而且有方向。如：物体受的重力方向竖直向下，物体在液体中受到的浮力竖直向上，马拉车的力向前；地面对车的阻力是向后的，力的方向不同，作用效果是不同的。如：与物体运动方向相同的力，加快物体的运动；与物体运动方向相反的力，阻碍物体的运动。 因此，要把一个力完整的表示出来，既要说明力的大小，还要说明力的方向。 注意：两个力相等，必须大小相等，方向相同。 ③ 力的图示 为了更形象、直观地表达力，我们可以用一根带箭头的线段来表示一个力的大小、方向和作用点（即力的三要素），这种表示力的方法，叫做力的图示。 画力的图示的步骤： a. 选定标度（用多长的线段表示多少牛的力）。 b. 从作用点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的长度，并在线段上加刻度。 c. 在线段的一端加箭头表示力的方向，箭头或箭尾表示力的作用点，力的方向所沿的直线叫做力的作用线。 （3）力的示意图：即只画出力的作用点和方向，表示物体在这个方向上受到了力。 注意：力的图示与力的示意图不同，力的示意图只表示物体受哪些力的作用及力的方向如何，不需要选定标度严格画出线段的长度 （4）力的分类 力的分类有两种，按性质和效果分： ① 根据力的性质命名：如重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等。 ② 根据力的效果命名：如拉力、压力、动力、阻力等。 根据效果命名时，不同名称的力，性质可能相同．如物体在上升过程，重力是阻力，物体下落时，重力为动力。所谓动力，其效果是加快物体运动的，而阻碍物体运动的力则叫阻力。同一性质的力，效果可能不同。如摩擦力可以是动力，也可以是阻力。 （5）对力的概念的理解 对力的概念“力是物体对物体的作用”应从如下几个方面去理解。 ① 力是不能离开物体而独立存在的，即没有物体，就谈不上力的作用。 ② 一个物体谈不上力的作用。有力的作用就必须有施力物体和受力物体，不存在只有施力物体而没有受力物体的力，也不存在只有受力物体而没有施力物体的力。而且，受力物体所受的力的施力物体不可能是它自身。 如人造地球卫星都是通过运载火箭升空的，运载火箭升空时要受到推力作用，这个推力的施力物体是什么?火箭向下喷出燃烧产生的气体，气体反作用于火箭，故这个推力的施力物体是气体。 ③ 力是直接产生于施力物体和受力物体之间的，不存在需要第三个物体传递的情况． ④ 力的作用是相互的。施力物体对受力物体有力的作用的同时，也受到受力物体对它的反作用力，因此力总是成对出现的，且施力物体也必定同时是受力物体。 ⑤ 力是矢量，力不仅有大小，而且有方向，力的作用效果由力的三要素决定。 ⑥ 物体之间发生相互作用时并不一定要相互接触。

（二）四种基本相互作用 1. 提出问题 维系宇宙的是什么?原子之所以成为原子是什么原因?原子核内的质子、中子，是谁把它们“捏”在一起? 这就是自然界中的四种基本相互作用：万有引力作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。 （1）万有引力 ① 定义：相互吸引的作用存在于一切物体之间，强度随距离增大而减弱，物理学中称其为万有引力。 ② 万有引力作用：把行星和恒星聚在一起，组成太阳系、银河系和河外星系。 ③ 重力是万有引力在地球表面附近的一种表现。 （2）电磁相互作用 ① 电荷之间存在相互作用：同种电荷相斥，异种电荷相吸。 ② 磁体之间存在相互作用：同名磁极相排斥，异名磁极相吸引。 ③ 电磁相互作用：电荷间的相互作用、磁体间的相互作用，本质上是同一种相互作用的不同表现，所以称为电磁相互作用。 注意：a. 电磁相互作用是自然界中的一种基本相互作用。 b. 电磁力与万有引力相似，与距离的平方成反比。 （3）强相互作用 ① 原子核由带正电荷的质子和不带电的中子组成。 ② 质子之间存在核力。 ③ 强相互作用：能使原子核紧密保持在一起的强大作用力。 注意：强相互作用是短程力，作用范围在10－15m内，即原子核的大小。 （4）弱相互作用 ① 放射现象：原子核能够自发放射出射线的现象。 ② 弱相互作用：放射现象中起作用的基本相互作用，称为弱相互作用。 注意：a. 弱相互作用的范围也很小；b. 强相互作用的强度是弱相互作用的1012倍。

（三）重力 （1）重力的定义：由于地球的吸引而使物体受到的力。 说明： 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。 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于物体的吸引力。 ③ 重力是非接触力，同一物体在空中运动与静止时所受重力相等。 ④ 重力的施力物体是地球。 （2）重力的大小 能说物体对测力计的拉力就是物体的重力，因为这两种力本质是不同的；其他的测量工具：测体重的磅秤，测工业重物的电子吊秤，测物料和车辆的电子地上衡等。 （3）重力的方向 重力的方向总是竖直向下，可利用铅锤线确定其方向。 注意：①“竖直向下”，既不能说成“垂直向下”，也不能说成“指向地心”。“竖直向下”是垂直于当地的水平面向下而“垂直向下”可以垂直于任何支持面向下；只有在两极或赤道时，重力的方向才指向地心，其他位置并不指地心。②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。③如图是地球表面上物体所受重力方向的示意图。 （4）重心 ① 重心的概念：一个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所受重力的作用都集中于一点，这一点叫做物体的重心。 引入重心的概念后，研究具体的物体时，可以把整个物体各部分的重力用作用于重心的一个力来表示，于是原来的一个物体就可以用一个有质量的点来表示。 ② 重心的确定 a. 质量分布均匀的物体，重心位置只跟物体的形状有关。 若物体的形状是中心对称的，对称中心就是重心。 b. 质量分布不均匀重物的重心，重心位置除跟物体的形状有关外，还跟物体的质量分布情况有关。 如：起重机重心位置随吊升货物的多少和位置变化而变化。 ③ 薄板重心的确定 薄板形物体的重心可用悬挂法确定，如图所示，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。在薄板上任选一C点；然后在C点把物体悬挂起来，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。

注意：a. 重心不是最重的点 各部分所受重力的效果，与只在重心处受到各部分重力的合力是等效的，因此可以认为物体各部分所受重力集中于重心。但实际上物体的各部分都受重力，重力并不只作用于重心上，重心也不是物体上最重的点。 b. 物体的重心可以不在物体上 由于重心是一个等效作用点，它就可以不在物体上．例如：质量分布均匀的球壳，其重心在球心，并不在壳体上。

（四）弹力 1. 弹性形变和弹力 （1）弹性形变 束在头上的橡皮筋，凹陷的沙发，拨动的琴弦……与原来的形状是不同的，我们说它们发生了形变。这种物体在力的作用下形状或体积的改变叫形变。 形变包括两方面即形状的改变和体积的改变，形状的改变：指受力时物体的外观发生变化，如橡皮条拉紧时，由短变长；跳水馆中的跳板本来是水平伸直的，当运动员在上面跳时，平直的板变得弯曲；撑杆跳高时，运动员手中的撑杆由直变曲。 体积的改变：指受力物体的体积发生变化。 如用力压排球，排球的体积变小；用力压海绵，海绵的体积变小。 弹性形变：有些物体在形变后能够恢复原状，如弹簧、橡皮筋等，这样的形变叫弹性形变。 （2）弹力 ① 弹力的概念：发生弹性形变的物体由于要恢复原状而对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。 ② 弹性限度：若物体形变过大，超过一定限度，撤去作用力后，物体不能完全恢复原来的形状。这个限度叫弹性限度。 说明：a. 任何物体都能发生形变，不能发生形变的物体是不存在的，不过有的形变比较明显，可以直接看见；有的形变极其微小，要用仪器才能显示出来；当一本书放到桌面上后，桌面一定被书压得凹了一些。由于书对桌面的压力较小，桌面的形变微小，肉眼几乎看不出来。可以设想一下，当在桌面上放一大铁球或人站在桌面上时，桌面的形变是容易被发现的。 b. 显示微小形变的方法有多种，如放大法等。 最简单的方法是：把一个圆玻璃瓶装满水，瓶口用中间插有细管的瓶塞塞上（如图所示），用手按压玻璃瓶，细管中的水就会上升；松开手，水面又降回原处。这说明什么问题?如果换成扁玻璃瓶，当你按压不同位置时，又会出现什么现象?

答：说明按压玻璃瓶，玻璃瓶发生形变，容积减小，水被挤压上升，松开手，即撤去外力，弹性形变恢复原状，容积恢复，水面落回原处。 若换成扁玻璃瓶，按压“凸”面，细管中水面下降；若按压“扁”面，细管中水面上升。（请思考：为什么?做一做） ③ 弹力的产生 在图中用手向右拉弹簧，弹簧因形变（伸长）而产生弹力F，它的作用在手上，方向向左。因此，弹力的施力者是发生形变的物体，受力者是使它发生形变的其他物体。

④ 弹力的产生条件 a. 物体间直接接触； b. 接触面处发生弹性形变。 2. 几种弹力 课本在桌面上，课本和桌面接触处，均发生微小形变，它们产生了相互作用的弹力、压力和支持力；