2022年初升高物理衔接讲义--08-力的概念、重力(教师版含解析).docx

专题08 力的概念、重力
知识精讲

初中知识回顾：
一、力
1、力：力是物体对物体的作用。
2、物体间力的作用是相互的。 (一个物体对别的物体施力时，也同时受到后者对它的力)。
3、力的作用效果：力可以改变物体的运动状态，还可以改变物体的形状。(物体形状或体积的改变，叫做形变。)
4、力的单位是：牛顿(简称：牛)，符合是N。1牛顿大约是你拿起两个鸡蛋所用的力。
5、实验室测力的工具是：弹簧测力计。
6、弹簧测力计的原理：在弹性限度内，弹簧的伸长与受到的拉力成正比。
7、弹簧测力计的用法：(1)要检查指针是否指在零刻度，如果不是，则要调零；(2)认清最小刻度和测量范围3)轻拉秤钩几次，看每次松手后，指针是否回到零刻度，(4)测量时弹簧测力计内弹簧的轴线与所测力的方向一致；⑸观察读数时，视线必须与刻度盘垂直。(6)测量力时不能超过弹簧测力计的量程。
8、力的三要素是：力的大小、方向、作用点，叫做力的三要素，它们都能影响力的作用效果。
9、力的示意图就是用一根带箭头的线段来表示力。具体的画法是：
(1)用线段的起点表示力的作用点；
(2)延力的方向画一条带箭头的线段，箭头的方向表示力的方向；
(3)若在同一个图中有几个力，则力越大，线段应越长。有时也可以在力的示意图标出力的大小，
10、重力：地面附近物体由于地球吸引而受到的力叫 重力。重力的方向总是竖直向下的。
11、重力的计算公式：G=mg，(式中g是重力与质量的比值：g=9.8 牛顿/千克，在粗略计算时也可取g=10牛顿/千克)；重力跟质量成正比。
12．重心：重力在物体上的作用点叫重心。
高中知识预习：
一 力的概念：力是物体对物体的作用
1．力的基本特征

特别需要指出的是：力是物体对物体的作用，它是不能离开物体而独立存在的，当一个物体受到力的作用时，则必定有另一个物体来产生这一作用力,不存在没有受力物体或施力物体的“力”。同时，被作用的物体也会产生一个大小相等、方向相反的反作用力去作用于另一物体。
力的三要素：力的大小，方向，作用点，都能够影响力的作用效果.用带箭头的线段把力的三要素表示出来的做法叫做力的图示.力的示意图：只表示力的方向，作用点.
[注意]：效果不同的力，性质可能相同；性质不同的力，效果可能相同.
2．力的分类：
(1)按力的性质分类：如重力(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)按力的效果分类：如压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力 ……
(3)按产生条件分：场力(非接触力)、接触力
二、常见的三类力
1.重力：重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。(注意：重力是万有引力的一个分力，另一个分力提供物体随地球自转所需的向心力，在两极处重力等于万有引力。由于重力远大于向心力，一般情况下近似认为重力等于万有引力。)
(1)重力的大小：重力大小等于mg，g是常数，通常等于9.8N/kg。
(2)重力的方向：竖直向下。

(3)重力的作用点——重心：重力总是作用在物体的各个点上，但为了研究问题简单，我们认为一个物体的重力集中作用在物体的一点上，这一点称为物体的重心．(重力的等效作用点)
[注意]：①质量均匀分布的物体，重心的位置只跟物体的形状有关(外形规则的重心，在它们几何中心上)；质量分布不均匀的物体，重心的位置除跟物体的形状有关外，还跟物体内质量分布有关.

②采用二次悬挂法可以确定任意薄板的重心.

③重心可在物体上，也可在物体外(质心也是一样).
④物体的重心和质心是两个不同的概念，当物体远离地球而不受重力作用时，重心这个概念就失去意义，但质心依然存在，对于地球上体积不大的物体，重心与质心的位置是重合的.
⑤物体的形状改变，物体的重心不一定改变.

课程要求

1．知道力是物体之间的相互作用，在具体问题中能找出施力物体和受力物体。
　　1．知道重力是由于物体受到地球的吸引而产生的。
　　2．知道重力的大小和方向，知道用悬绳挂着的静止物体，用静止的水平支持物支持的物体，对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力，大小等于物体受到的重力。会用公式G=mg(g=9．8N/kg)计算重力。
　　4．知道重心的概念以及均匀物体重心的位置。
5．知道力有大小和方向，在具体问题中能画出力的图示或力的示意图。
典例剖析

[典例1]下列关于力的说法中正确的是(　　)
A．甲用力把乙推倒，说明甲对乙有力的作用，乙对甲没有力的作用
B．只有有生命或有动力的物体才会施力，无生命或无动力的物体只会受力，不会施力
C．任何一个物体，一定既是受力物体，也是施力物体
D．两个力的大小都是5N，则这两个力一定相同
解析　甲推乙的同时，乙也在推甲，力的作用是相互的，A错；不论物体是否有生命或是否有动力，它们受到别的物体作用时都会施力．例如马拉车时，车也拉马；书向下压桌子，桌子也向上支撑书，B错；由于自然界中的物体都是相互联系的，找不到一个孤立的、不受其他物体作用的物体，所以每一个物体都受到别的物体的作用，是受力物体，同时也对其他物体施力，即又是施力物体，C对；力是矢量，比较两个力是否相同，除了比较其大小还要比较其方向，D错．
答案　C
[典例2]关于力，下列说法正确的是(　　)
A．有的物体自己就有力，如爆炸的手榴弹，所以这个力可以没有施力物体
B．力不能离开物体而存在
C．不接触的物体之间一定没有力的作用
D．有的物体只是施力物体而不是受力物体
答案　B
解析　此题可根据力的产生条件来判断，抓住“力是物体与物体之间的相互作用”，要想有力，必须同时存在施力物体和受力物体，两者缺一不可．一个物体在对其他物体施加力的同时一定受到其他物体力的作用，即是施力物体同时又是受力物体，故A、D错误．C项则歪曲了力产生的条件，只要两物体发生相互作用即可产生力，不一定非得接触，故C错误．
[典例3]关于重力和重心，下列说法正确的是(　　)
A．当物体漂浮在水面上时重力会减小
B．放置在水平面上的物体对水平面的压力就是物体的重力[来源:学,科,网]
C．物体的重心位置总是在物体的几何中心上
D．物体的重心位置可能随物体形状的变化而改变
解析　物体的重力与物体所处状态无关，A错；物体对水平面的压力与物体的重力的施力物体及受力物体不同，B错；物体的重心位置与物体的形状及质量分布有关，只有质量分布均匀、形状规则的物体的重心才在其几何中心，C错，D对．
答案　D
[典例4]关于物体所受的重力，以下说法正确的是(　　)
A．物体只有在地面上静止时才受到重力作用
B．物体落向地面时，它受到的重力大于它静止时所受到的重力
C．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
D．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
答案　D
解析　物体所受的重力是由于地球对物体的吸引而产生的，重力的大小为G＝mg.可见对同一物体(m一定)，在同一地点(g一定)，重力大小是相同的，而与物体的运动状态无关，因此选项A、B、C均错误，只有选项D是正确的．
[典例5]下列关于重心的说法中正确的是(　　)
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．重心与物体的形状和物体的质量分布有关
答案　D
解析　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物体的几何中心，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，由二力平衡的知识可知，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不在物体上，C错误．
[典例6]如图所示，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下的A点，现将液体倒出一些，则关于整体重心位置的变化，下列说法正确的是(　　)

A．下降 B．上升 C．不变 D．不确定
答案　D

对点精练

一、单选题
1．小物块静止放在斜面上，斜面对小物块的支持力大小为3N，下面四个图中正确的是(　　)
A． B．
C． D．
【答案】A
【解析】
斜面对小物块的支持力大小为3N，作用点应该在小物块上，且方向应该垂直于斜面向上，故BCD错误，A正确。故选Ａ。
2．下列各组物理量中，全部是矢量的是(　　)
A．速度、时间、加速度、位移
B．位移、速度、力、加速度
C．位移、速度、加速度、质量
D．速度、加速度、力、时间
【答案】B
【解析】矢量为既有大小，又有方向的物理量，如速度、加速度、位移、力等；标量是只有大小没有方向的量，如时间，质量、长度等。
A．速度、位移、加速度是矢量，时间是标量，故A错误；
B．四个量都是矢量，故B正确；
C．位移、速度、加速度是矢量，质量是标量，故C错误；
D．速度、加速度、力是矢量，时间是标量，故D错误。
故选B。
3．对力的概念的理解，下列说法正确的是(　　)
A．一个力必定联系着两个物体，其中任意一个物体既是受力物体，又是施力物体
B．力离不开受力物体，但可以没有施力物体
C．射出枪口的子弹，能打到很远的距离，因为子弹离开枪口后受到一个推力的作用
D．只要两个力的大小相等，它们产生的效果一定相同
【答案】A
【解析】A．力的作用是相互的，一个力必定联系着两个物体，其中任意一个物体既是受力物体，又是施力物体，故A正确；
B．力离不开受力物体一个力必定同时存在施力物体和受力物体，故B错误；
C．射出枪口的子弹，能打到很远的距离，是由于惯性，不是因为子弹离开枪口后受到一个推力的作用，故C错误；
D．根据力的三要素，力的作用效果不仅跟力的大小有关，还跟力的方向和作用点有关，故D错误。
故选A。
4．下面说法正确的是(　　)
A．物体的运动状态没有发生改变，说明物体不受到力的作用
B．重心的位置不一定在物体上，但形状规则的质量分布均匀的物体的重心一定在物体上
C．同一物体从地球移到月球其重力大小不变
D．一个力必定联系着两个物体，其中任意一个物体既是受力物体，又是施力物体
【答案】D
【解析】A．物体的运动状态没有发生改变，说明物体所受合力为零，并不代表不受到力的作用，例如静止在水平桌面上的物体，受自身重力和桌面的支持力作用，其合力为零，运动状态不变。故A错误；
B．重心的位置不一定在物体上，形状规则的质量分布均匀的物体的重心一定在物体的几何中心处，也不一定在物体上，如足球。故B错误；
C．同一物体从地球移到月球其质量不变，因为地球和月球表面的重力加速度不同，所以重力大小会发生变化。故C错误；
D．根据力的相互性，可知一个力必定联系着两个物体，其中任意一个物体既是受力物体，又是施力物体。故D正确。
故选D。
5．足球运动员把足球踢向空中。若不计空气阻力，我们用G表示重力，F表示脚对球的作用力，则下列表示足球在空中飞行时的受力图，正确的是(　　)
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】由题意可知足球在空中飞行时只受到重力G，方向竖直向下，故选A。
6．下列说法中正确的是(　　)
A．“风吹草动”，草受到了力，但没有施力物体，说明没有施力物体的力也是存在的
B．运动员将足球踢出，球在空中飞行是因为球受到一个向前的推力
C．甲用力把乙推倒，只是甲对乙有力，而乙对甲没有力
D．两个物体发生相互作用不一定相互接触
【答案】D
【解析】A．物体间力的作用是相互的，施力物体同时也是受力物体，故A错误；
B．运动员将足球踢出，球在空中飞行时不再受向前的推力，故B错误；

C．物体间力的作用是相互的，甲用力推乙时，甲对乙有力的作用，乙对甲也有力的作用，故C错误；
D．两个物体发生相互作用时可以不相互接触，如磁铁吸引铁钉，故D正确。
故选D。
7．下列关于力的叙述正确的是(　　)
A．力可以脱离物体而单独存在 B．物体的重心一定在物体上
C．有摩擦力就一定有弹力 D．静摩擦力的大小与压力成正比
【答案】C
【解析】A．力是物体与物体之间的作用，不能脱离物体而单独存在，故A错误；
B．只有形状规则且质量分布均匀的实心物体的重心才一定在物体上，故B错误；
C．根据摩擦力产生的条件可知有摩擦力就一定有弹力，故C正确；
D．滑动摩擦力的大小与压力成正比，静摩擦力不具有此规律，故D错误。
故选C。
8．如图，将卡车上的货物由甲位置移到乙位置，卡车(连同货物)的(　　)

A．重力大小不变，重心位置不变
B．重力大小改变，重心位置不变
C．重力大小不变，重心位置改变
D．重力大小改变，重心位置改变
【答案】C
【解析】根据G=mg可知重力大小不变，重心位置与物体形状和质量分布情况有关，当货物由甲位置移到乙位置，重心位置改变。
故选C。
9．如图所示，一个空杯子静止在水平桌面上，现对空杯缓慢加水，直至水加满，则此过程中，杯连同杯中水的共同重心将(　　)

A．一直下降 B．一直上升
C．先上升后降低 D．先降低后上升
【答案】D
【解析】空杯子的重心在杯子中心偏点下，对空杯缓慢加水的过程中，重心位置不断下降，随着水的不断增加，整个重心又要上升，故重心的位置先下降后上升，ABC错误，D正确。故选D。
10．田径比赛中的跳高项目，经历了“跨越式”、“剪式”、“滚式”、“俯卧式”、“背越式”5次技术性的革命。目前运动员普遍采用“背越式”技术，获得较好成绩的原因是(　　)
A．采用“背越式”技术，起跳时人体重心可以提高更多
B．在五种技术中“背越式”最易掌握，成绩比较稳定
C．“背越式”掌握得好的运动员，过杆时重心在横杆上擦杆而过
D．“背越式”掌握得好的运动员，过杆时重心在横杆下钻过去
【答案】D
【解析】A．“背越式”技术是使重心降低，故A项错误；
B．“背越式”需要控制好身体的弧线，并掌握好过杆时机，其难度较大，不易掌握，故B项错误；
CD．采用“背越式”技术，人体两端向下弯曲状，当人体从杆上通过时，重心在杆下，故C项错误，D项正确。故选D。
11．如图所示为仰韶文化时期的某款尖底瓶，该瓶装水后“虚则欹(“欹”通“倚”。斜倚，斜靠)、中则正、满则覆”。下面有关瓶(包括瓶中的水，下面选项中的瓶均同此处)的说法正确的是(　　)

A．瓶所受重力就是地球对瓶的吸引力 B．瓶处于静止状态时，瓶子都是竖直的
C．装入瓶中的水越多，瓶的重心一定越高 D．瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作用点
【答案】D
【解析】A．重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，严格来说，重力是地球对物体吸引力的一个分力，所以重力不等于物体受到的地球的吸引力，A错误；
B．由题意瓶处于静止状态时，水比较少时，则是倾斜的，B错误；
C．瓶本身的重心位置不变，水比较少时，随水的增加，整体的重心位置可能先减小然后才逐渐升高，C错误；
D．根据重心的定义可知，瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作用点，D正确。
故选D。
12．如图所示，n块厚度为d的相同的砖块，靠在一起平放在地面上，今将它们一块一块向上叠起来，这堆砖的重心升高了多少？(　　)

A． B． C． D．
【答案】B

【解析】当砖块在地面上时，重心高度为，将它们一块一块向上叠起来重心高度为，这堆砖的重心升高了故选B。
二、多选题
13．有关力的概念，下列说法正确的是(　　)
A．力不可能离开物体而独立存在 B．受力物体不一定是施力物体
C．一个力的发生至少涉及一个物体 D．重力的大小和方向与物体的运动状态无关
【答案】AD
【解析】A．有力的作用必然存在施力物体与受力物体，故力不可能离开物体而独立存在，A正确；
B．由于力的作用是相互的，一个物体作为受力物体的同时也是施力物体，B错误；
C．一个力的发生至少涉及两个物体，C错误；
D．重力的大小为
方向总是竖直向下，均与物体的运动状态无关，D正确。
故选AD。
14．如图所示，一条长的链子对称地挂在光滑圆环上，若稍有扰动，链子从右侧滑下，至链子刚离开圆环的过程，以下说法正确的是(　　)

A．链子重心下移了 B．链子重心下移了
C．下滑过程中链子重心先上移再下移 D．下滑过程中链子重心一直下移
【答案】BD
【解析】AB．初始时链子重心距圆环下端10cm，刚离开圆环时链子重心距圆环下端20cm，链子重心下移了，故A错误，B正确；
CD．下滑过程中，可看作将链子左侧下端移到链子右侧下端，则重心一直下移，故C错误，D正确。
故选BD。
三、解答题
15．磁悬浮地球仪利用电流的磁效应使地球模型漂浮在半空中，主要由地球模型和磁悬浮底座组成。如图所示，质量的地球模型和的磁悬浮底座放在水平玻璃面上。整体处于静止状态。取重力加速度大小，求：
(1)地球模型所受的重力：
(2)底座对玻璃面的压力。

【答案】(1)4N，方向竖直向下；(2)10N，方向竖直向下
【详解】
(1)由

解得

方向竖直向下。
(2)对磁悬浮地球仪整体受力分析有

又由牛顿第三定律知

解得

方向竖直向下。
16．近几年来，人类对月球的探索从未停止。假设将来我国质量为60kg的宇航员乘宇宙飞船登上了月球，已知地球表面的重力加速度，月球表面的重力加速度，则：
(1)该宇航员在地球上的质量为多少？所受重力大小为多少？
(2)该宇航员在月球上的质量为多少？所受重力大小为多少？
【答案】(1)60kg，588N；(2)60kg，96N
【解析】
(1)宇航员在地球上的质置为60kg，所受重力大小为
(2)质量是物体所含物质的多少，与物体所处的位置无关，因此宇航员在月球上的质量仍为60kg，所受重力大小为

阅读材料5：不倒翁
1.不倒翁的力学原理  

最初，不倒翁在形状上像一个老人，扳倒后能自动竖立起来，因而又称“扳不倒儿”。不倒翁空心壳体，重量很轻；下半身是一个实心的半球体，重量较大，不倒翁的重心就在半球体之内。下面的半球体和支承面之间只有一个接触点，这个半球体在支承面上滚动时，接触点的位置就要发生改变。不倒翁收到歪理作用时，会失去平衡，而在外力除去后，它又能自行恢复到平衡状态，甚至将他横放，一松手它就又会站立起来。下面我们就具体来分析一下不倒翁的不倒的力学原理。
(1)不倒翁平衡时的受力情况。不倒翁在桌面上，受到两个外力的作用：一个是重力G，即地球对不倒翁的吸引力；另一个是支持力N，即桌面对球体的反作用力。根据物体的平衡条件，只要这两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上，不倒翁就能够保持平衡的状态。从力矩平衡角度来分析，重力此时通过支点，不产生力矩。如图甲所示。因此不倒翁是直立的。
(2)不倒翁倾斜时的受力情况。不倒翁倾斜时受到两个力矩作用。我们把外力F的力矩称为干扰力矩，另一个是重力力矩我们称之为抵抗力矩。由于干扰力矩不倒翁倾斜，接触点随之右移到O1形成新的支点。此时重力作用线未过支点O1，因此形成力矩，这就是抵抗力矩如图乙所示。
正是由于抵抗力矩的形成和加强，抵抗和遏制了外力的干扰作用。抵抗力矩的方向和干扰力矩的方向刚好相反，同时不倒翁倾斜程度越大，重心作用线偏移新支点的距离就越大，抵抗力矩也不断增大。当抵抗力矩等于干扰力矩时，不倒翁就进入新的平衡状态(倾斜平衡状态)。当外力F撤去是，干扰力矩消失，不倒翁在抵抗力矩的作用下逐渐恢复到原来的平衡状态。
2．不倒翁的制作
最常见的不倒翁是纸身、泥底，即用纸浆灌模或用废纸粘糊成形，再用泥土 制成半圆形的底座，将二者粘合好之后，再在外表糊上净纸，施以彩绘而成；也有的用木头做底，底部中心固定上铁块和小石子；还有用小葫芦挖净内瓤，内部灌铅做成的“葫芦”；今天还有用鸡蛋壳、旧乒乓球做成的小不倒翁。所有的这些不倒翁都有相同的特点：上半身为空心壳体、下半身是一个实心的半球体，底部为圆形。
制作材料：半球塑料壳、细铁丝、小磁铁、橡皮泥、白色硬纸、彩笔、胶水、小刀。 
制作方法： 
(1)在半球塑料壳底部中央填充一定量的橡皮泥并固定小铁丝。 
(2)用两个小磁铁夹住细铁丝，使得小磁铁可以上下滑动，以此实现整体重心的上下调节。 
(3)把白色硬纸剪成一扇形，扇形的弧长应稍大于半球的圆周长，并将扇形两边对接做成一圆锥形。 
(4)将纸圆锥与半球粘接起来，用彩笔在乒乓球上画出头像，白色的锥形帽子上描出不倒翁的五官图样或其他图样。
(5)上下调节小磁铁位置，感受重心位置变化与不倒翁平衡时的稳定性关系。