重力 基本相互作用

第三章相互作用第1节重力基本相互作用一个静止的球，我们踢它一脚，就可以把力作用在球上，使它开始运动，并产生速度；假如再去顶它一下，那就不只改变了它的运动方向，同时也改变了它的速度．力也可以使物体的形状改变，譬如撑杆跳时，可以使杆发生弯曲．力的性质和特点有哪些呢？【要点解析】要点一、力和力的图示1．力的概念力是物体与物体之间的相互作用．2．力的特征(1)力的物质性力不能离开物体而独立存在，无论是什么物体，它都要受到力的作用；而只要有力的存在，就必须有施力物体和受力物体．(2)力的效果性力的效果性可以体现在两个方面：①物体运动状态的变化即物体速度的变化．不管是速度的大小还是方向发生变化，都说这个物体的运动状态发生了变化；②物体形状的变化．当我们用手压锯条的时候，锯条变弯，我们就说锯条发生了形状的变化．(3)力的相互性力存在于施力物体和受力物体之间，力的作用是相互的，施力物体同时也一定是受力物体．我们将两个物体之间的作用力称为作用力与反作用力．(4)力的矢量性力是矢量，力既有大小，又有方向．力的方向不同，作用效果往往不同．所以，要把一个力完整地表示出来，既要说明力的大小又要说明力的方向．(5)力的瞬时性力可以发生突变，既可以瞬间产生，也可以瞬间消失．(6)力的三要素力的大小、方向、作用点，共同称为力的三要素．3．力的图示(1)力的测量：力的大小可以用测力计(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.(3)力的图示：物理学中用一根有向线段来形象、直观地表示力，线段的长度表示力的大小，箭头的指向表示力的方向，用箭头或箭尾表示力的作用点，这种表示力的方法叫做力的图示．(4)作力的图示需要“四定”：①定标——选定作图的标度，即单位长度的线段表示多大的力．有几个力时，应当兼顾各个力的大小，一般采用这几个力的最大公约数作为共同的标度．②定点——确定力的作用点画在何处．画一个方块或一个点表示受力物体，并确定力的作用点．③定线——从力的作用点开始，沿力的作用方向画一线段(根据所选标度和该力的大小确定线段的长度)，并在线段上加上刻度．④定向——在线段的末端加注箭头，指明力的方向，并且在箭头的旁边标出表示这个力的字母、数值和单位．要点二、重力和重心1．概念地面附近的一切物体都受到地球的吸引，由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力，重力也叫重量．理解重力要把握好以下几个方面：(1)本质：由于地球的吸引而使物体受到的力．(2)重力的施力物体是地球．(3)地球表面附近的一切物体，不论是静止还是运动的，不论是否与地面接触，都受重力作用，重力与运动状态和接触面的情况均无关．(4)重力的方向总是竖直向下的．(5)重力大小的计算公式是G＝mg.式中m是物体的质量，单位用kg，g是一个与地球位置有关的量，叫重力加速度(g值随地球纬度的增加而增大，随距地面高度的增大而减小)．通常情况下，g取9.8 N/kg，表示质量是1 kg的物体受到的重力是9.8 N.(6)重力的大小可以用弹簧秤测出．2．重心一个物体的各部分都要受到重力的作用．从效果上看，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．(1)重心是重力的等效作用点．(2)物体重心的位置跟物体的形状和物体内质量的分布都有关系，跟物体的放置情况和运动状态无关．(3)对于薄板状物体，可以用悬挂法找出其重心所在的位置．这种方法依据的主要原理是二力平衡条件一、力的理解例1 下列说法中不正确的是()A．甲用力把乙推倒，说明只是甲对乙有力的作用，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受到力，不会施力C．只有直接接触的物体相互作用才有力的作用D．小说《水浒》中的花和尚鲁智深是一位“大力士”，是说他有很大的力解析甲推乙的同时，乙也推甲，力的作用是相互的，故A错误．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，也就是说，受力物体一定同时也是施力物体，如马拉车，车也拉马，故B选项错．两个物体发生了力的作用，不一定需要直接接触，如磁铁隔着一段距离时也能吸引铁屑，故选项C错．物理学中的“力”与现实中的“力”是两个不同的概念，故选项D错误．答案ABCD(1)力的作用是相互的，施力物体同时也是受力物体．(2)力可以发生在接触和不接触的物体之间.二、力的图示例2 一个重20 N的物体沿着斜面下滑，如下图所示，关于物体所受重力的图示不正确的是()答案BC解析重力的方向总是竖直向下即垂直于水平面向下，不一定与接触面垂直；另外，选取不同的标度，力的图示会有所不同．根据上述原则可知A、D图示正确，B、C则不正确．三、重力的理解例3 如果重力消失了，将会发生的情况是()[A．天不会下雨，也不会刮风B．一切物体的质量都没有了C．用天平仍然可以测出物体的质量D．河水不会流动解析下雨、刮风以及河水流动都是由于物体受到重力作用而引起的，如果重力消失，这些自然现象都不会发生，故A、D正确．质量是物体本身的固有属性，与重力是否消失无关，故B错．如果重力消失，放在天平托盘上的物体对托盘天平无压力，所以天平也就无法测量物体的质量了，所以C错．答案AD四、重心的理解例4 关于物体的重心，下列说法正确的是()A．物体的重心一定在物体上B．用线竖直悬挂的物体静止时，线的方向一定通过重心C．一砖块平放、侧放或立放时，其重心在砖内的位置不变D．舞蹈演员在做各种优美的动作时，其重心在体内位置不变解析物体的重心是重力的等效作用点，不一定在物体上，所以A项错误；悬挂法确定物体重心时，线的方向一定通过重心，因此B项正确；物体重心与质量分布和形状有关，当质量分布不变、形状不变时，其重心不变，而形状改变时重心位置也改变，所以C项正确，D项错误．答案BC【对点演练】1.关于地面上物体的重力，下列说法正确的是()A．只有静止时，物体才受重力B．物体对地面的压力就是物体的重力C．弹簧测力计和杆秤都能称量物体的重力大小D．同一地点，物体的重力与其质量成正比2. 关于力的说法正确的是()A．力是改变物体运动状态的原因B．运动物体在运动方向上一定受到力的作用C．一个力必然涉及两个物体D．力的大小相等，作用效果不一定相同3. 下列有关力的一些说法正确的是()A．物体被竖直向上抛出后，因为受到一个竖直向上的升力作用才上升B．放在斜面上的物体会沿斜面下滑，是因为受了一个下滑力的作用C．放在水中的木块浮于水面，是因为受了一个浮力的作用D．运动员跳远腾空后，是因为受了一个强大的冲力作用，所以能前进几米4. 下列说法正确的是()A．甲打乙一拳，乙感到痛，而甲未感觉到痛，说明甲对乙施加了力，而乙未对甲施加力B．“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C．磁铁吸引铁钉时，磁铁不需要与铁钉接触，说明力可以脱离物体而存在D．网球运动员用力击球，网球受力飞出后，网球受力的施力物体不再是人5．下列说法中正确的是()A．自然界所有的相互作用力都可归纳为四种基本相互作用B．在四种基本相互作用中，万有引力是最强的C．四种基本相互作用的规律是完全独立的，不可能再统一了D．万有引力和电磁力是长程力，强相互作用和弱相互作用是短程力6．一饮料杯装满水，如图3－1－1所示，杯的底部有一小孔，在水从小孔不断流出的过程中，杯连同水的共同重心将()图3－1－1A．一直下降B．一直上升C．先升高后降低D．先降低后升高7．在图3－1－2中，质量分布均匀的物体A受到的重力都是8 N，试画出物体A所受重力的示意图．图3－1－28．一根密度和粗细均匀的直铜棒，它的重心在何处？水平放置、竖直放置和倾斜放置时，它的重心位置是否相同？为什么？如果把直铜棒变成弧形，它的重心位置是否改变？为什么？参考答案1.答案D解析重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力，故物体运动时也受到重力作用．由实验可知，在同一地点，物体的重力与其质量是成正比的．2.答案ACD3.答案C4.答案D5.答案AD6.答案D7.答案8.答案直铜棒的重心在棒的几何中心；当变换放置方式时，重心位置相同，这是因为物体重心与物体形状和物体的质量分布有关；形状发生了改变，所以，铜棒的重心位置也发生改变．。

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。

第三章相互作用第一节重力基本相互作用【学习目标】1.明确力的概念——力是物体间的相互作用2.知道重力及重心的概念3.掌握力的图示，会画力的示意图【知识点详细解析】知识点一、对力的理解要点诠释：1.力的定义力是物体与物体之间的相互作用2.力具有物质性、矢量性、相互性（1）力的物质性力不能离开物体而单独存在.力可以发生在相互接触的物体之间，也可以发生在不相互接触的物体之间.比如不接触的电荷、不接触的磁铁，这些物体间也同样有力.它们之间没有离开物质，它们之间存在着电场或磁场.（2）力的矢量性力有三要素：大小、方向和作用点.之所以称为要素，是因为这三个要素中的任一个发生变化，都会直接影响力的作用效果.力是矢量，因此求力时，不仅要写出力的大小，同时还要说明力的方向. （3）力的相互性提到力一定涉及两个物体.一个是施力物体，一个是受力物体.施力物体也一定是受力物体，关键看研究的对象是谁.A对B有力，B对A也一定有力.3.力的作用效果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．(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、扭转、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，根据力的作用效果，判断物体是否受力是受力分析的基本方法．4.力的图示与力的示意图：（1）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：①选定标度（用多长的线段表示多少牛的力）．②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．③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．(2)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．5.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，重力为阻力，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．知识点二、四种基本相互作用要点诠释：包括引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用.1、引力相互作用它是自然界的一种基本相互作用，地面物体所受的重力只是引力在地球表面附近的一种表现.众多的天体聚在一起形成星系，也是由于万有引力的作用.这种作用的强度随距离的增大而减弱.2、电磁相互作用电荷间的相互作用、磁体间的相互作用，本质是同一种相互作用的不同表现，这就是电磁相互作用或电磁力.电磁力随距离减小的规律与万有引力相似.3、强相互作用原子核是由若干带正电荷的质子和不带电的中子组成，而带正电的质子间存在斥力.能使得原子核紧密保持在一起的力就是强相互作用.它属于短程力.距离增大，强相互作用急剧减小，它的范围只有约10－15m，即原子核的大小，超过这个界限，这种相互作用实际上已经不存在了.4、弱相互作用有些原子核能自发地放出射线，在放射现象中起作用的就是弱相互作用.弱相互作用的范围也很小，其强度只有强相互作用的10-12.知识点三、重力要点诠释：(1)重力的定义：由于地球的吸引而使物体受到的力．①地球上的物体都受到重力作用，不论质量大小，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①重力与质量的关系：G＝mg，g是自由落体加速度，通常取g＝9.8N/kg，表示质量为1kg的物体受到的重力是9.8N.【说明】a．g会随地球上纬度的改变而改变，纬度越高，g值越大，两极最大，赤道最小，导致同一物体在不同纬度处所受重力不同．b．g值会随海拔高度改变．在同一纬度处，高度越大，g值越小，致使同一物体受到的重力随高度增加而减小．②重力的测量实验室里，重力大小可以用弹簧测力计测出．当弹簧测力计吊起物体静止时，物体对测力计的拉力才等于物体受到的重力．【注意】a．测量时物体必须保持静止（或匀速直线运动）状态．b．物体对测力计的拉力等于物体的重力，不能说物体对测力计的拉力就是物体的重力，因为这两种力的本质是不同的．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秤等．(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，其他位置并不指向地心．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下图中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．若物体的形状是规则的，重心在其几何中心上．b．质量分布不均匀的物体，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的变化而变化．【注意】①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．②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．【典型例题】类型一、力例1、下列关于力的说法正确的是（）A．先有施力物体，后才有受力物体B．拳击运动员一拳打出去却没有击中对方，看来力可以没有受力物体C．飞行的子弹能水平前进，也可以存在没有施力物体的力D．有施力物体就一定有受力物体【思路点拨】力的作用是相互的，必有施力物体和受力物体。

物理20-重力基本相互作用重力是一种基本相互作用，它是自然界中最普遍的力之一、重力的存在可以导致物体间的相互吸引和运动。

重力的概念最早由英国科学家牛顿提出，他根据理论和实验观察，得出了万有引力定律。

根据这个定律，两个物体之间的引力是与它们的质量成正比，并且与它们之间的距离的平方成反比。

数学表达式为F=G×(m1×m2)/r^2，其中F表示引力的大小，m1和m2分别是两个物体的质量，r是它们之间的距离，G是一个常数，被称为万有引力常数。

重力是一种长程力，它的作用范围没有明确的界限。

在日常生活中，我们可以感受到地球对我们身体的吸引力。

这种力使得我们能够保持在地球的表面上，并且决定了我们的体重。

事实上，重力是地球对所有物体的普遍吸引力，无论其大小。

除了地球对物体的引力之外，还存在着其他天体对物体的引力。

例如，太阳对地球的引力影响着地球的运动轨迹，导致地球绕太阳旋转。

类似地，地球对月球的引力使得月球围绕地球运动。

重力对于地球上的许多自然现象和技术应用都有着重要作用。

例如，地球的引力形成了大气层的存在，使得生命在地球上得以存在。

此外，重力还导致了许多地质现象，如地壳运动和山脉的形成。

在日常生活中，我们还可以利用重力实现各种技术应用，如水力发电和重力灯等。

尽管如此，重力的本质仍然存在许多未解之谜。

在量子力学的框架下，科学家们一直在寻找统一重力与其他基本相互作用的理论。

他们希望能够解释引力的微观机制，揭示宇宙的奥秘。

总之，重力是一种基本相互作用，它是自然界中最普遍的力之一、重力的存在导致物体间的相互吸引和运动，并且在地球上和宇宙中发挥着重要作用。

重力的研究对于我们理解宇宙的本质和开发新的技术应用具有重要意义。