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2021年初中物理竞赛基础版系列讲义-07力的概念 重力

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第7讲 力的概念 重力
7.1 学习提要
7.1.1 力的概念
1. 力的定义
力是物体对物体的作用。例如:用手压篮球时,球会凹进去,手对球有力的作用;人推着自行车前进,人对车有力的作用。
2. 力的作用效果
(1)力可以使受力的物体发生形变。如手捏面团,面团变形等。
(2)力可以改变受力物体运动的速度大小或方向。例如:足球守门员用力将球扑出去时,足球受到守门员力的作用,其运动方向发生了改变。
3. 力的三个属性
(1)力的物质性:力是施力物体对受力物体的作用,任何力都不能离开物体而单独存在。
(2)力的相互性:力是两个物体间的相互作用,受力物体在受到施力物体作用的同时,必然会给施力物体一个反作用。施力物体和受力物体是相对而言的,施力物体同时也是受力物体。物体间的相互作用力,即作用力与反作用力是一对同时产生、同时消失、大小相等、方向相反的力,且力的性质也相同。
(3)力的方向性:力是有方向的,比较两个力是否相同,不但要比较他们的大小,还需要比较他们的方向是否一致。
4. 力的单位
力的符号是F。在国际单位制(SI)中,力的单位是牛顿,简称牛,用N表示。
5. 力的三要素及图示法
力对物体产生的作用效果与力的大小、方向和作用点有关。因此通常我们把力的大小、方向、作用点就叫做力的三要素。
用一根带箭头的比例线段可以把力的三要素表示出来:箭头的指向表示力的方向,比例线段的长短表示力的大小,线段的起点表示力的作用点。这就是力的图示法。例如:用3N 的水平拉力F向右拉A物体,则力F可用图7-1的图示法表示。

此外,还有一种表示力的方法,叫做力的示意图,它只表示出力的方向和作用点,不严格表示力的大小。
6. 力的测量
测量力的仪器叫做测力计,常用的测力计是弹簧测力计,如图7-2所示。该测力计的测量范围是0~5牛,最小分度是0.2牛,使用前要观察指针是否与零刻线对齐,并进行调零,弹簧测力计是利用弹簧的伸长量与弹簧受到的拉力的大小成正比的原理制成的。使用弹簧测力计测力时,不能超出弹簧测力计的测量范围。

7.1.2 重力
1. 重力的概念
由于地球的吸引,而使地球表面附近的物体受到的力叫做重力,重力符号通常用G,表示地球表面附近的物体不论是否与地球之间接触都会受到重力作用,重力的施力物体是地球。
2. 重力的方向
重力的方向竖直向下,与水平面垂直,在一根线的下端悬挂重物,重物静止时总是竖直下垂的,我们把它叫做重垂线,与重垂线平行的线和面都是竖直的,与重垂线垂直的线或面都是水平的,在生产和生活中,我们通常用重垂线来检验一条线是否竖直或一个面是否水平。
3. 重力的大小
在地球确定的位置,物体所受重力的大小与物体的质量成正比,G=mg(其中g是常数,单位是N/Kg,读作牛每千克,一般取g为9.8 N/kg)。在地球不同的位置,物体所受的重力一般不同,在两极较大,赤道较小;在地面较大,高空较小。
4. 重力的作用点
物体所受重力的作用点叫做物体的重心,形状规则,质量分布均匀的物体,其重心在它的几何中心。一般情况下物体的重心不一定在物体上。

7.2 难点解释
7.2.1 对重力的理解
物体所受的重力是由于所在星球对它的吸引而产生的。同一物体在不同星球上受到的重力大小不同,所以在不同星球上同一物体的质量保持不变,根据g=G/m在不同星球上g值得大小不同,其大小反映了物体所在星球对物体吸引作用的强弱。例如,登月宇航员在月球上受到的重力大约只有在地球上的六分之一,所以月球上的g值大约只有地球上的六分之一。
7.2.2 力的分类
在生活中我们经常用“拉力、推力、动力、阻力、支持力、压力、重力、摩擦力”等名称来说常见的力,其实这些都是按力的作用效果来命名的。在中学物理中,更多是按力的性质进行分类,常见的三类是重力、弹力、摩擦力。

7.3 例题解析
7.3.1 施力物体与受力物体和力作用的相互性
例1 人用力蹬地面起跳时,使人能够跳起的力的施力物体是什么?受力物体又是什么?
【点拨】人受到向上的力的作用使人跳起。
【解析】人起跳时用力蹬地面,给地面一个向下的作用力,同时地面也会给人一个向上的反作用力,是这个反作用力使人弹起。反作用力与作用力大小相等,所以向下蹬地面的力越大,地面给人的向上的反作用力就越大。
【答案】施力物体是地球受力物体是人。
【反思】在日常生活中,人们对力的感觉往往来自自身肌肉的紧绷或松弛,容易把常说的“用力蹬地面跳起”理解为使人跳起的力是由人施加给地面的力。
例2 游泳运动员游泳时,_______和_______之间发生了力的作用,运动员向后拨水,运动员向前游的力是_________对________的作用力,这个力的施力物体是__________,受力物体是__________。
【点拨】运动员受到向前的作用力。
【解析】对物体进行受力分析时,首先要明确研究对象是哪个物体。游泳时,相互作用的是运动员和水,研究对象是运动员,当运动员向后拨水时由于力的作用是相互的,水受到运动员的作用力的同时也会施加给运动员一个方向相反、大小相等的反作用力。水对运动员的作用力使运动员前进。
【答案】运动员,水,水,运动员,水,运动员
【反思】运动员游泳时用力是为了得到水对运动员的反作用力。

7.3.2 力的作用效果
例3 用力压弹簧,弹簧变短了,用力拉橡皮筋,橡皮筋伸长了,这表明__________。
【点拨】弹簧变短和橡皮筋变长的共同点在于“变”
【解析】用力压弹簧,弹簧变短了,用力拉橡皮筋,橡皮筋伸长,受到力的作用的物体不论变长或变短,其共同之处是物体形状发生改变。
【答案】力能使物体发生形变。
【反思】通过分析物理现象,找出本质共同的规律(结论),并准确表达出来。


7.3.3 重力的计算
例4 用一个质量为200克的金属球,它在地球表面所受重力的大小为_________N,把它放在太空飞船上,测得重力为0牛,此时它的质量为_______Kg。(g=9.8N/kg)
【点拨】注意重力与质量的区别,质量是物体的一种属性,重力是地球对物体的作用力
【解析】G=mg=0.2kg×9.8N/kg=1.96N。质量是物体的属性,不随物体所处位置的变化而变化,所以在外太空完全失重的情况下,虽然所受重力变为0,但质量不变,仍为0.2kg。
【答案】1.96,0.2
【反思】质量是物体的一种属性,不随物体的位置而改变,但重力只是星球对表面物体的一种作用力,重力的大小与物体的位置有关。

7.3.4 力的图示
例5 一个重为4N的均匀金属球,放置在水平地面上静止不动,请用力的图示法表示金属球所受重力G。
【点拨】形状规则、质量分布均匀的物体,其重心在它的几何中心上;重力的方向竖直向下;重力的大小G=4N。
【解析】金属球所受重力的作用点是它的球心,重力的大小为4N,方向竖直向下,我们可以选2N作为一个比例标度。
【答案】如图7-3所示。
【反思】按合理步骤画出力的图示法。

7.4 强化训练
A 卷
1、力是_________的作用,物体间力的作用是________的。
2、一个中学生的重力约为490N,他的质量约为_________kg。
3、如图7-4所示的仪器是测量力的工具,叫做_______。它的最小分度值是
_________N,测量范围是________N。指针所指的读数是_____N。
4、由于_________而使物体受到的力叫做重力。重力的方向总是_______。在地球表面某一确定位置,物体的_________越大,重力越大。
5、为了表示质量为1kg的物体所受的重力是9.8N,物理学中把这个意思写作__________,读作_________________________。
6、请按力的作用效果将图7-5中的现象分成两类,并写明分类的理由。
一类为________(选填(a)、(b)、或(c)),理由为________________________。
另一类为_________(选填(a)、(b)、或(c)),理由为______________________。

7、关于力的概念,下列说法不正确的是( )
A. 力是物体对物体的作用
B. 没有物体,力也能够客观存在
C. 一个物体受到外力作用,一定有另一个物体对它施加这种作用
D. 力是不能离开施力物体和受力物体而独立存在的
8、下列关于力的说法中,不正确的是( )
A. 物体间力的作用是相互的
B. 物体只有直接接触才能发生力的作用
C. 只有一个物体是不会发生力的作用的
D. 地球和物体相互作用时,地球是施力物体,也是受力物体
9、马拉车匀速前进时,下列说法中正确的有( )
A. 马拉车的力与车拉马的力大小相等 B. 马拉车的力大于车拉马的力
C. 马拉车的力小于车拉马的力 D. 只存在马拉车的力,不存在车拉马的力
10、用弹簧测力计测量物体重力的大小时,以下说法中不正确的是( )
A. 弹簧测力计必须竖直放置
B. 弹簧测力计的质量必须远远小于物体的质量
C. 天平不是称量物体重力的仪器
D. 物体的重力必须在弹簧测力计的测量范围之内
11、下列关于重力的说法中,正确的是( )
A. 重力是物体的固有属性 B. 重力的方向总是垂直于支持面
C. 天平不是称量物体重力的仪器 D. 千克是重力的一种单位
12、关于重力,下列说法中正确的是( )
A. 只有静止的物体才受到重力
B. 只有在空中运动的物体才受到重力
C. 在空中运动的物体离开了地面,它不受重力
D. 在地球上的任何物体均受重力,与物体和地球是否接触无关


13、关于物体的重心,下列说法中正确的是( )
A. 重心是物体内最重的一点
B. 重心是物体各部分所受重力的合力的作用点
C. 任何形状规则的物体,它的重心必在其几何中心
D. 重心总是在物体上,不可能落在物体外面
14、以下物体的重力最接近1N的物体是( )
A. 一张100元的纸币 B. 一包方便面
C. 一个中学生 D.一辆出租车
15、踢出去的足球在空中飞行时,如忽略空气阻力,则足球( )
A. 只受重力作用 B. 只受踢力的作用
C. 受重力和踢力的作用 D. 不受力
16、下列关于重力的说法正确的是( )
A. 重力就是物体对支持面的压力
B. 重力是由于地球的吸引而产生的,它的方向竖直向下
C. 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
D. 物体对支持面的压力一定等于物体的重力
17、重为250N的物体静止在水平地面上,请用力的图示法在图7-6中画出该物体所受的重力。
18、请用力的图示法在图7-7中画出重为8N的物体所受的重力。

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