2021-2022学年高中物理-第4章-相互作用-第1节-重力与重心教案-鲁科版必修1.doc

2021-2022学年高中物理 第4章 相互作用 第1节 重力与重心教案 鲁科版必修1

2021-2022学年高中物理 第4章 相互作用 第1节 重力与重心教案 鲁科版必修1

年级：
姓名：

- 12 -

第1节　重力与重心
[学习目标]　1．[物理观念]知道力是物体间的相互作用，会用力的图示和示意图来描述力．　2．[科学思维]知道重力的大小、方向和测量方法．　3．[科学思维]理解重心的概念及影响物体重心位置的因素．

一、力的描述
1．力
物体和物体间的相互作用，力的单位是牛顿，符号：N．
2．力的图示：用一条带箭头的按一定比例画出的线段来表示力．

3．力的示意图：只画出带箭头的线段来表示力，箭头表示力的方向，对线段的长度没有严格要求．
4．标矢性：力不但有大小，而且有方向，是矢量(选填“矢量”或“标量”)．
二、重力及其测量
1．重力
(1)定义：由于地球吸引而使物体受到的力．
(2)重力的大小：可用公式G＝mg计算得出，式中g是常数，g＝9.8 N/kg．
(3)重力的方向：总是竖直向下．
2．重力的测量：重力的大小可以用弹簧测力计测出，测量时物体必须保持静止．体检时常用磅秤来测量体重．
三、重心与稳定
1．重心：物体的各部分都受重力作用，从效果上看可认为各部分所受到的重力作用集中于一点，这一点称为物体的重心．
2．决定物体重心位置的因素
(1)物体的形状．
(2)物体的质量分布．
3．确定物体重心的方法
(1)形状规则、质量分布均匀的物体，重心在其几何中心上．
(2)对不规则的细棒和薄板，可用支撑法或悬挂法确定其重心．
4．物体重心与稳定的关系：重心越高，物体的稳定性越差；重心越低，物体的稳定性越好．

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)只要两个力的大小、方向相同，这两个力的作用效果就相同． (×)
(2)重力的大小会随位置变化，方向总是竖直向下，所以方向不变． (×)
(3)重心的位置可以不在物体上． (√)
(4)物体的稳定程度与重心高低有关． (√)
(5)一个物体的重心是唯一确定的，与形状变化无关． (×)
(6)同一物体在地球上和在月球上质量是一样的，但重力不同． (√)
2．下列说法正确的是(　　)
A．拳击手一拳击出，没有击中对方，这时只有施力物体，没有受力物体
B．力离不开受力物体，但可以没有施力物体．例如：向上抛出的小球在上升过程中受到向上的力，但找不到施力物体
C．只有相互接触的物体间才会有力的作用
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
D　[拳击手未击中对方，说明拳击手和对方之间没有相互作用，因为没有受力物体的力是不存在的，所以此时不存在说拳击手是施力物体的问题，A错误；力是相互的，物体受到力的作用就必须有施力物体，B错误，D正确；力既可以是接触力，也可以是非接触力，如重力就可以存在于没有接触的物体之间，C错误．]
3．(多选)关于重力的概念，下列说法正确的是(　　)
A．重力的施力物体是地球
B．重力的方向总是垂直接触面向下
C．重力就是地球对物体的吸引力，其方向必定指向地心
D．重力的大小不是总等于弹簧测力计竖直时对物体的拉力
AD　[重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，它的施力物体是地球，选项A正确；重力是由于地球对物体的吸引而产生的，其大小一般小于地球对物体的吸引力，方向是竖直向下并不一定指向地心，选项B、C错误；用弹簧测力计竖直悬挂物体，只有当物体处于静止(或匀速直线运动)状态时，弹簧测力计的读数才等于物体的重力的大小，选项D正确．]

力的描述
1．力的四性的认识
物质性
(1)力是物体对物体的作用，没有脱离物体而独立存在的力
(2)对于一个指定的力，一定同时存在受力物体和施力物体
相互性
(1)物体之间力的作用是相互的．只要一个物体对另一个物体施加了力，那么另一个物体也一定同时对这个物体施加了力
(2)力总是成对出现的．施力物体同时又是受力物体，受力物体同时又是施力物体
矢量性
力不仅有大小，而且有方向，是矢量
独立性
任何一个力都独立地产生作用效果，使物体发生形变或使物体运动状态改变
2．力的作用效果
(1)

(2)力的作用效果与力的大小、方向、作用点都有关系．
(3)分析力的作用效果是判断物体是否受力的最基本方法．
【例1】　(多选)下列关于力的说法中正确的是(　　)
A．力是物体之间的相互作用
B．没有施力物体的力有可能存在
C．一个物体受到力的作用，一定有另一个物体直接接触它且施加了这种作用
D．当两个物体间发生力的作用时，其中的任一物体既是施力物体，也是受力物体
思路点拨：力的概念是力学“大厦”建立的基础，深刻理解力的概念的内涵与外延，是解答本题的关键．
AD　[力是物体之间的相互作用，离开了物体，力是不可能存在的，故A正确；力是物体间的相互作用，即一个物体受到力的同时，必对施力物体施加力的作用，受力物体和施力物体一定同时存在，故B错误；两个物体相互施加力时，不一定直接接触，如地球和太阳之间存在相互作用力，但地球与太阳并不直接接触；两块相距一定距离的磁铁之间存在相互作用的吸引力或排斥力，但两块磁铁并非直接接触，故C错误；两个物体间发生相互作用时，其中一个物体对另一个物体施加了力，同时另一个物体必对这个物体也施加了力，力的作用是相互的，不存在只对外界施加力而不受外界作用力的物体，即任意物体是施力物体的同时也是受力物体，故选项D正确．]
【例2】　如图所示，物体A对物体B的压力是10 N，试画出这个力的图示和示意图．

解析：画力的图示，要严格按照以下步骤进行．
(1)选定标度：此题选单位长度的线段表示2 N的力．

甲　　　　乙　　　　　丙
(2)从力的作用点沿力的方向画一线段，线段长短根据选定的标度和力的大小成正比，线段上加刻度，如图甲所示，也可以如图乙所示，从O点(用O点代替B物体)竖直向下画一段五倍于标度的线段．
(3)在线段上加箭头表示力的方向．
画力的示意图：从作用点或从B的中心处沿力的方向画一线段，并加上箭头，表示方向，然后标明N＝10 N即可，如图丙所示．
答案：见解析

力的图示与力的示意图的作图技巧
(1)画力的图示，要严格按以下步骤进行．
①选标度：以某一长度表示一定大小的力．
②画线段：从力的作用点沿力的方向画一线段，长短根据标度和力的大小确定．
③定刻度.
④画箭头.
(2)力的图示一定要画在受力物体上，标度选取适当，所画线段的长度应是标度的整数倍.
(3)力的示意图与力的图示不同，力的示意图是便于分析受力，画准力的方向，带箭头的线段上没有标度，线段的长度只定性表示力的大小.

[跟进训练]
1．在世界壮汉大赛上有一项拉汽车前进的比赛，如图所示中某壮汉正通过绳索拉汽车运动，则汽车所受拉力的施力物体和受力物体分别是(　　)

A．壮汉、汽车 B．壮汉、绳索
C．绳索、汽车 D．汽车、绳索
C　[汽车所受拉力是绳索对汽车施加的作用力，故其施力物体是绳索，受力物体是汽车．选项C正确．]
2．(多选)一个人用斜向下的力推小车前进，力的大小为40 N，方向与水平方向成30°，下图为画出的推小车的力的图示，其中正确的是(　　)

A　　　　　B　　　　C　　　　D
BD　[选项A没有标度，选项C方向错误，故选B、D．]

重力及其测量
1．重力的大小和方向
(1)在同一地点，重力的大小与质量成正比．
(2)在不同地点，某一物体的重力的大小与物体所处的纬度位置有关，在纬度越高的位置，所受重力越大；其重力的大小还与物体的海拔高度有关，在同一地点，位置越高，重力越小．
(3)重力的大小与物体的运动状态无关，与物体是否受其他力也无关．
(4)重力的方向总是竖直向下，竖直向下不是垂直于支撑面向下，也不是指向地心．
2．重力的测量
(1)在实验室里，重力的大小可以用弹簧测力计测出．物体静止时弹簧测力计的拉力的大小等于物体受到的重力．
(2)用弹簧测力计测量重力时，物体必须保持静止或匀速直线运动状态．
3．重力与质量
项目
重力
质量
区别
性质
由于地球的吸引而使物体受到的力
物体本身的一种属性
变化情况
随着地理位置的不同而发生变化
不随地理位置的改变而发生变化
测量工具
弹簧测力计
天平
矢量与标量
矢量
标量
联系
G＝mg
【例3】　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
思路点拨：①重力是由地球吸引而产生的，与物体运动状态无关．
②明确物体的重力和对地面的压力的施力物体和受力物体．
D　[物体是否受重力与物体运动状态无关，A错误；物体对地面的压力与物体的重力的施力物体和受力物体不同，故不是一个力，B错误；杆秤的原理是杠杆原理，只能测质量不能测重力，C错误；在同一地点g为常数，由G＝mg可知，重力与质量成正比，D正确．]
[跟进训练]
3．(多选)在地球上，关于重力，下列说法中正确的是(　　)
A．重力就是地球对物体的吸引力，其方向一定指向地心
B．重力的方向就是物体自由下落的方向
C．重力的大小可以用弹簧测力计或杆秤直接测出
D．在不同地点，同一物体所受的重力可能不同
BD　[重力是由于地球对物体的吸引产生的，但由于地球自转的影响，通常情况下重力只是地球对物体的引力的一部分，重力的方向竖直向下但并不一定指向地心，选项A错误；将物体由静止开始释放，只在重力作用下物体自由下落，所以重力的方向就是物体自由下落的方向，选项B正确；杆秤称量的是物体的质量而非重力，选项C错误；由公式G＝mg可知，重力G的大小由质量m和重力加速度g共同决定，由于不同地点g值可能不同，因此在不同地点，同一物体所受的重力可能不同，选项D正确．]
4．(多选)下列关于重力的说法中正确的是(　　)
A．自由下落的石块速度越来越大，说明石块所受的重力越来越大
B．抛出的石块运动轨迹是曲线，说明石块所受的重力的方向在改变
C．物体受到重力的大小和方向与物体的运动状态无关
D．物体所受重力的方向一定竖直向下
CD　[物体受到的重力的大小与物体的运动状态无关，重力的方向始终是竖直向下的，则C、D正确，A、B错误．]

重心与稳定
1．对重心的理解
(1)重心的意义：重心是物体所受重力的作用点，任何物体都有重心，且只有一个重心．
(2)重心的位置
①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．如：我们用的直尺、铅球、魔方等实心物体，以及篮球、排球等空心物体，它们的重心都在几何中心．
②质量分布不均匀的物体，重心的位置由物体的形状和质量分布共同决定，可以用“支撑法”或“悬挂法”确定．
2．重心与稳定
(1)物体的稳定程度与物体重心的高低和物体底面积的大小有关系．物体的重心越低，物体的底面积越大，则物体越稳定．
(2)物体倾倒的条件：作用在物体重心上的重力的作用线落在它的支持底面外侧时，物体将会自然倾倒．若要使物体不倾倒，应使作用在物体重心上的重力的作用线落在支持底面之内．
【例4】　矩形均匀长薄板AB边长为60 cm，BC边长为10 cm．在O点以细线挂起并处于平衡状态．AO段长为35 cm，如图所示，则悬线与AB边的夹角为________．

思路点拨：①由于本题中的薄板是均匀的，故其重心在几何中心上．
②由于薄板受拉力和重力而处于平衡状态，所以二力一定在同一直线上，即拉力的作用线的延长线一定经过重心．
解析：均匀矩形薄板的重心在对角线的交点上，悬挂时悬线的延长线应过重心．应注意O点不是AB的中点，E点才是AB的中点．要根据几何关系求出OE及O′E的长度，再根据OE与O′E互相垂直来计算夹角．如图所示，AE＝30 cm，AO＝35 cm，所以OE＝5 cm．由BC＝10 cm可得O′E＝5 cm．由此可见OE＝O′E＝5 cm，又因为OE与O′E 互相垂直，所以α＝45°．

答案：45°
[跟进训练]
5．下列说法正确的是(　　)
A．形状规则的物体的重心，一定在物体的几何中心上
B．物体的重心一定在物体上
C．地球对物体的吸引力就是物体的重力
D．物体的重力是由于地球对物体的吸引而产生的
D　[物体重心的位置不但与物体的形状有关，还和物体质量的分布情况有关，选项A错误；物体的重心不一定在物体上，如质量分布均匀的圆环的重心在其圆心，但不在圆环上，选项B错误；重力是由于物体受到地球的吸引而产生的，但重力并不是地球对物体的吸引力，选项C错误，D正确．]
6．关于重心，下列说法正确的是(　　)
A．重心就是物体上最重的一点
B．重心就是物体的几何中心
C．直铁丝被折弯后，重心便不在中点，但一定还在铁丝上
D．重心是物体的各部分所受重力的等效作用点
D　[重心是重力的等效作用点，并不是只有重心才受重力，故选项D正确，选项A错误．质量分布均匀、有规则形状的物体的重心才在其几何中心，故选项B错误．物体的重心不一定在物体上，粗细均匀的铁丝被弯成圆时，其重心在圆心处，而不在铁丝上，故选项C错误．]
7．不倒翁不倒的原因，是它的重心设计巧妙．下列说法中正确的是(　　)

A．重心在不倒翁的几何中心上
B．不倒翁的重心很高
C．不倒翁的重心很低
D．不倒翁的重心不在物体上
C　[由于物体在其他条件不变的情况下，重心越低，物体的稳定性越大，不倒翁的重心一定很低，C对，A、B、D均不对．]

1．[物理观念]重力、重心．
2．[科学思维]力的性质和作用效果，重心与稳定．
3．[科学方法]力的图示法和示意图．

1．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，所以有的力没有施力物体
B．力不能离开物体而存在
C．有的物体只是施力物体而不是受力物体
D．不接触的物体间一定没有力的作用
B　[手榴弹爆炸时是火药燃烧产生的高温高压气体与弹片发生相互作用，A错；根据力的定义，力是物体与物体间的相互作用，B对，C错；物体间有力作用时不一定直接接触，如重力，D错．]
2．关于重力与重心，下列说法正确的是(　　)
A．物体在空中下落时受到的重力比静止时受到的重力大
B．规则物体的重心一定在其几何中心
C．放在桌面上的物体对桌面的压力，其实就是该物体的重力
D．重心是物体内各部分所受的重力的合力的等效作用点
D　[空中下落时物体重力与静止时物体重力相同，故A错误；规则物体的重心不一定在它的几何中心上，还与物体的质量分布有关，当物体的质量分布均匀时，规则物体的重心，一定在它的几何中心上，故B错误；压力是由于相互挤压而产生的，与重力的性质不同，二者不是同一种力，故C错误；重心是物体内各部分所受的重力的合力的等效作用点，故D正确．]
3．(多选)关于物体的重心，以下说法中正确的是(　　)
A．物体的重心不一定在物体上
B．重心即重力的等效作用点
C．一块砖平放、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动作时，其重心的位置不变
ABC　[重心可以不在物体上，故A正确；重心即重力的等效作用点，故B正确；重心与物体的质量分布和几何外形有关，质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上，不会随其空间位置的改变而改变，故C正确；质量分布变化或形状变化的物体，其重心位置会发生变化，故D错误．]
4．如图所示，已知各物体的质量都相等且都处于静止状态，试在图上分别画出它们所受重力的示意图．

甲　　　　　　　　　　乙

丙　　　　　　　　　丁
解析：重力的方向竖直向下，重力的作用点位于物体的重心上，质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上．重力的示意图如图所示．

甲　　　　　　　　　乙

丙　　　　　　　　丁
答案：见解析