2020-2021学年高中物理新教材鲁科版必修第一册学案：第3章 第1节　重力与重心 Word版含解析

1、第1节重力与重心学习目标：1.物理观念(1)知道力是物体间的相互作用(2)知道重力大小、方向、测量方法和重心2.科学思维会做力的图示和力的示意图，知道重心与稳定的关系3.科学探究会探究找物体重心的方法，并会解决有关重力的实际问题4.科学态度与责任培养学习物理的兴趣，养成实事求是的科学态度一、力的描述1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2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3标矢性：力不但有大小，而且有方向，是矢量(选填“矢量”或“标量”)注意：力的作用是相互的，有施力物体必有受力物体，有受力物体必有施力物体二、重力及其测量1重力(

2、1)定义：由于地球的吸引而使物体受到的力(2)重力的大小：可用公式gmg计算得出，式中g是比例系数，g9.8n/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，这样物体对测力计的拉力大小才等于物体受到的重力大小体检时常用磅秤来测量体重说明：重力的方向总是竖直向下，不是垂直向下，也不一定指向地心三、重心与稳定1重心：物体的各组成部分都受重力作用，从效果上看，可认为各部分所受到的重力集中作用于一点，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

3、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，物体的稳定性越好提醒：重心是重力的等效作用点，可以在物体上，也可以在物体外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)一个物体的重心是唯一确定的，与形状变化无关(×)(4)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(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

4、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3关于重力的产生，下列说法正确的是()a只有静止的物体才受重力b只有在空中运动的物体才受重力c绕地球运动的卫星，因不受重力作用，故不会掉在地面上d在地面附近的物体，

5、无论质量大小，都受重力作用d地球上的物体都受到重力的作用，有无重力与物体的运动状态、质量大小无关，a、b错误，d正确；绕地球运动的卫星受重力作用，大小等于地球对它的吸引力，c错误 力的描述拳击比赛有很好的观赏性，因此受到很多人的青睐某次比赛中拳击手一拳击出，没有击中对方探究：(1)甲同学说“这时只有施力物体，没有受力物体”，这种说法对吗？(2)乙同学说“这时拳头施了力，但没有受到力，说明力的作用不是相互的”这种说法对吗？提示：(1)不对(2)不对力是相互的，这是拳头和手臂之间的相互作用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

6、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

7、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

8、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正确力的作用是相互的(1)相互作用的物体，可能接触，也可能不接触，但作用力必然是成对出现的(2)并非有生命的物体才是施力物体，也并非先有施力物体后有受力物体(3)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的运动状态发生变化【例2】如图所示，甲中在木箱的p点，用一与水平方向成30°角斜向上的150 n的力拉木箱；乙中在木块的q点施一与竖直方向成60°角斜向上的20 n的推力，把木块抵在墙壁上试作出甲、乙两图中所给力的图示，并作出

9、丙中电灯所受重力和拉力的示意图甲乙丙思路点拨：根据力的图示的画法，正确选取标度画出力的图示解析(1)此题可按以下步骤对p点的拉力进行作图：选定一段长4 mm的线段表示50 n的力从作用点p沿力的作用方向画一线段，根据选定的标度与力的大小确定线段的长度，并在线段上加刻度，如图甲.在线段的尾端加上箭头表示力的方向(2)可按同样的步骤画出q点推力的图示如图乙，作图时，注意q点推力的方向(3)画丙图中力的示意图时，可按以下步骤进行：选定电灯为研究对象从作用点沿拉力方向(沿绳的方向)画出一适当长度的线段，在线段的末端标出箭头表示拉力的方向这就是绳对电灯拉力的示意图，同样沿重力方向(竖直向下)画出一适当长

10、度的线段，在线段的末端标出箭头表示重力的方向，这就是电灯所受重力的示意图，注意表示拉力与重力的线段长度应该相等，如图丙所示 甲乙丙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选标度：以某一长度表示一定大小的力画线段：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定刻度画箭头(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【一题多变】在上题中，请作出甲图中拉力的示意图和乙图中推力的示意图解析力的示

11、意图比较简单，从作用点沿力的方向画出一条适当长度的线段，在末端标出箭头表示力的方向甲乙答案见解析跟进训练1用图示法画出力，并指出施力物体和受力物体(1)空气对气球的20 n浮力；(2)小孩用与水平方向成30°角斜向右上方、200 n的拉力拉小车解析(1)空气对气球的浮力为20 n，施力物体是空气，受力物体是气球力的图示如图甲所示(2)小孩用与水平方向成30°角斜向右上方、200 n的拉力拉小车，施力物体是小孩，受力物体是小车力的图示如图乙所示甲乙答案见解析重力及其测量利用弹簧测力计测量物体的重力是物理学中的主要方法且弹簧测力计使用方便，因此中学物理中普遍使用弹簧测力计来测重

12、力某次测量结果如图探究：(1)为什么要在静止时读数？(2)读数时是否需要估读到下一位？请读出示数是多大？则物体重力是多大？提示：(1)静止时示数稳定读数准确(2)需要估读到下一位；示数是2.05 n，重力是2.05 n.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

13、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重力和质量的区别与联系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gmg【例3】(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思路点

14、拨：记住重力的方向重力的大小不受运动状态的影响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错误重力的两个特点(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”是垂直于所在地的水平面向下，而“垂直向下”可以是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力的影响，与物体的运动状态也没有关系，在任何情况下均竖直向下跟进训练2关于重力的大小，下列说法正确的是()a由公式gmg知，物体所受的重力一定等于其质量的9.8倍b浮在水面上的大铁船，由于水的浮力作用，其所受重

15、力变小了，才漂在水面上c熟透的苹果往下落是因为受到重力作用，在天空飞行的飞机不掉下来，说明其所受重力等于零d静止于水平地面上的物体对地面压力的大小不一定等于其重力大小dg值不一定都等于9.8 n/kg，故a错；g值随位置的变化而变化，同一地理位置，物体重力不变，b错；地球附近的物体都受到地球的吸引，即都受重力作用，c错；若静止于水平地面上的物体还受到竖直方向上的拉力，其对地面的压力就不等于重力，故d对重心与稳定跳高是一项比较传统的运动项目，是运动员征服高度的运动项目，是人类不屈不挠、勇攀高峰的象征跳高姿式一般有下面四种：滚式跨越式剪式背越式探究：(1)在同样都是跳过相同高度时，这四种姿式中哪一

16、个重心最低？(2)他们的重心一定在人体上吗？提示：(1)背越式重心最低(2)重心不一定在人体上例如背越式重心在横杆以下，即不在人体上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而轴对称的碗、碟等，它们的重心在对称轴上它们的重心可用二力平衡的方法找到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

17、)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：由于本题中的薄板是均匀的，故其重心在几何中心上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

18、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oe的长度，再根据oe与oe互相垂直来计算夹角如图所示，ae30 cm，ao35 cm，所以oe5 cm.由bc10 cm可得oe5 cm.由此可见oeoe5 cm，又因为oe与oe互相垂直，所以45°.答案45°重心的确定方法质量分布均匀，形状规则的物体的重心在其几何中心处形状不规则的物体的重心可以通过下面的方法来确定1利用二力平衡确定重心原理：二力平衡时，两个力等大反向方法一：(支撑法)轴对称的碗、碟等，它们的重心在中垂线上，可用二力平衡的方法确定方法二：(悬挂法)对于不

19、规则的薄板状物体，可以用悬挂法确定其重心的位置，依据的原理是二力平衡2当要确定一个由几个规则形状物体(质量分布均匀)组成的系统的重心时，可以先把这个系统分成几个具有规则形状的部分，把这几个规则形状部分的重心都找出来(由于质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心处，因此很容易找到)，再确定整个系统重心的位置跟进训练3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

20、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4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1物理观念：力、重力、重心的概念2科学思维：做力的

21、图示、示意图，重力大小方向的确定，重心的理解3科学方法：等效法、二力平衡法找重心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2一个重20 n的物体沿斜面下滑，关于该物体重力的图示，下列所示的四个图中正确的是()abcda首先由重力的方向竖直向下，可判定b、c错因重力为20 n，标度为5 n，所以线段应有4