高中物理必修一-3.1重力、基本作用力.doc

3.1重力 基本相互作用一、力1.定义：在物理学中，人们把物体和物体之间的相互作用称为力。2.单位：牛顿，简称牛，符号是N。3.作用效果：（1）改变物体的运动状态；（2）使物体发生形变。4.性质：（1）矢量性：力不但有大小，还有方向。（2）物质性：力不能脱离物体而单独存在，只要有力发生，就一定有施力物体和受力物体。（3）相互性：物体之间的力的作用是相互的，施力物体同时也是受力物体。（4）独立性：力与力之间互相不影响，单独存在。5.三要素：大小、方向、作用点。6.分类：（1）按性质分类：重力、摩擦力、弹力、分子力、电磁力；（2）按效果分类：拉力、压力、动力、阻力等。问题1-1：用力挥拳，有施力物体而没有受力物体吗？解：不是，人是施力物体，空气是受力物体。问题1-2：力F1=1N，F2=-2N，哪个力大？解：F2大，力是矢量，“+”、“-”号表示二力方向相反。二、力的图示1.力的图示：用一根带箭头的线段来表示力，线段来表示力，线段的长短表示力的大小，箭头的指向表示力的方向，箭头（或箭尾）表示力的作用点。2.力的示意图：用一根带箭头的线段来表示力，箭头的指向表示力的方向，箭头（或箭尾）表示力的作用点。问题2：画力的图示和力的示意图时，有何不同？解：力的图示需要把力的三要素大小、方向、作用点用有向线段的方式均表示出来，力的示意图仅表示出方向和作用点即可。三、重力1.概念：地面附近一切物体多受到地球的吸引，由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。自然界中的各种物体之间存在着多种相互作用。例如，空中的物体落向地面，是因为地球与物体之间存在着相互吸引的作用。尽管地球不停自转，但海水不会洒向太空，也是因为地球和海水之间存在着相互吸引的作用。2.重力的大小：G=mg（g自由落体加速度）3.重力的方向：竖直向下的方向4.重力的测量：弹簧测力计（台秤）。5.重心：（1）定义：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的重力的作用点都集中于一点，这一点叫做物体的重心 （2）决定因素：物体的质量分布。质量分布均匀的物体，常称你均匀物体，重心的位置只跟物体的形状有关。形状规则的均匀物体，它的重心比较容易确定。例如，均匀细直棒的重心在棒的中点，均匀球体的重心在球心，均匀圆柱的重心在轴线的中点。物体的形状。质量不均匀的物体，重心的位置除了跟物体的形状有关，还跟物体内的质量有关。载重汽车的重心随着装货多少和装载位置而变化。起重机和提升重物整体的重心，随着提升物的重量和高度而变化。（3）悬挂法：薄片状物体可用悬挂确定重心（二力平衡）。问题3-1：可以说重力就是地球对物体的吸引力吗？解：重力是由于地球的吸引而产生的力，但不是地球对物体的吸引力。问题3-2：物体的重心一定在物体上吗？举例说明。解：重心不一定在物体上，例如：圆环的重心在环之外。问题3-3：重力的方向是指向地心吗/解：重力是由于地球的吸引而产生的力，但不是地球对物体的吸引力，故重力的方向不一定指向地心，而是竖直向下，或说是垂直于水平地面向下。四、四种基本相互作用1.万有引力：任何两物体间都普遍存在的一种相互吸引作用。相互作用强度随物体间距离的增大而减弱。从17世纪下半叶起，人们发现，相互吸引的作用存在于一切物体之间，直到宇宙的深处，只是相互作用的强度随距离增大而减弱。在物理学中，我们称它为万有引力。正是万有引力把行星和恒星聚在一起，组成太阳系、银河系和其他星系。引力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。2.电磁相互作用：电荷和电荷，磁体和磁体间的相互作用。电荷之间同样存在相互作用：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。类似地，两个磁体之间也存在相互作用：同名磁极互相排斥，异名磁极相互吸引。19世纪后，人们逐渐认识到。电荷间的相互作用、磁体间的相互作用，本质上市同一种相互作用的不同表现，这种相互作用称为电磁相互作用或电磁力。它也是自然界的一种基本相互作用。3.强相互作用：组成原子核的核子间的相互作用。作用范围小，与引力作用和电磁作用相比，受距离变化的影响更大。20世纪，物理学家发现原子核是有若干带正电荷的质子和不带电的中子组成的，而带正电的质子之间存在斥力，这种斥力比它们之间的万有引力大得多，似乎质子与质子团聚在一起是不可能的。于是他们认识到，一定有一种未知的强大的相互作用存在，使得原子核紧密地保持在一起。这种作用称做强相互作用。 与万有引力和电磁力不同，距离增大时，强相互作用急剧减小，它的作用范围只有约10-15m，既原子核的大小，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：发生在放射现象中，作用范围与强相互作用相同，但强度很弱，。19世纪末、20世纪初，物理学家发现，有些原子核能够自发地发出射线，这种现象称为放射现象。后来发现，在放射现象中起作用的还有另一种基本相互作用，称为弱相互作用。弱相互作用的作用范围也很小，与强相互作用相同，但强度只有强相互作用的10-12倍。强相互作用电磁力弱相互作用万有引力强相互作用是作用于强子之间的力，是所知四种宇宙间基本作用力最强的，也是作用距离第二短的（大约在 10(-15)10(-10) m 范围内，比弱相互作用的范围大）。