41重力与重心课件41(鲁科版必修1)

1.观察以下图片思考：什么是力?力可以产生怎样的作用效果？提示：力是物体和物体之间的相互作用.树枝受到雪的压力，树枝垮下来，发生了形变；撑杆受到了运动员手臂的拉力，撑杆变得弯曲，发生了形变；开球时，人对球的作用力使得球从静止到运动，运动状态发生了变化；抱住球时，球从运动到静止，运动状态发生了变化.总之，力的作用效果是：力可以使物体的形状或者运动状态发生变化.2.当我们在研究踢足球、提水、举哑铃、推车等活动时，我们的研究对象是谁？施力物体和受力物体分别是谁？施力物体是否也要受力？如何理解施力物体和受力物体？提示：（1）四种现象中研究对象、施力物体和受力物体如下表所示：（2）四种现象中施力物体都是“人”，但“人”同时也受到足球、水桶、哑铃、车的作用力．所以施力物体同时也是受力物体，受力物体同时也是施力物体．（3）区分受力物体和施力物体要根据研究对象而定，力的作用是相互的，A与B发生相互作用时，要注意研究的是A对B的力还是B对A的力．3.在发生力的相互作用时，影响力的作用效果的因素有哪些？如何表示这些因素?提示：力的三要素共同决定力的作用效果；在物理学中可以准确地表示出力的三要素的方法是力的图示．4.力的图示和力的示意图的物理意义是什么？各在什么条件下应用？提示：（1）力的图示的物理意义是把抽象的力直观、准确和形象地表现出来，在准确分析物体所受到的某一个力或这个力的作用效果时应用力的图示.（2）力的示意图是定性表示物体的受力情况，一般在分析物体受几个力的作用时应用力的示意图，根据示意图可以确定物体受到几个力的作用，并能确定这几个力的方向.1.力的性质（1）物质性：有力发生时一定存在施力物体和受力物体.（2）相互性：施力物体对受力物体施力的同时，受力物体也对施力物体有力的作用.（3）矢量性：力不但有大小，也有方向.2.力的分类按力的性质和力的效果可分为两类：（1）性质力：根据力的产生原因可分为：重力、弹力、摩擦力、电磁力、分子力等.（2）效果力：根据力的作用效果可分为：支持力、拉力、压力、动力、阻力等.【知识归纳】画力的图示的步骤：①选定合适的标度②画一个方块或一个点表示受力物体，并确定力的作用点.③从力的作用点开始，沿力的作用方向画一线段(根据所选标度和力的大小确定线段的长度)，并在线段上加上刻度(垂直于力线段的小短线).④在表示力的线段的末端画上箭头表示力的方向.在箭头的旁边标出表示这个力的字母或数值.典例1重30N的木块浮在水面上，作出木块所受浮力的图示，并指出施力物体和受力物体；再画出木块所受重力和浮力的示意图.解答本题要注意以下两点：（1）力的图示是用带箭头的线段较准确地把力的大小、方向和作用点都表示出来的方法.力的图示要准确地表示出力的三要素.（2）力的示意图是粗略表示力的三要素的，但在画力的示意图时，也应大致表示出力的大小关系.【规范解答】由于木块浮在水面上，所受浮力的大小等于重力，也为30N，选取5mm的线段表示10N的力，把浮力的作用点画在木块的正中心，设这一点为O,从O点竖直向上画一条长为15mm的线段，表示浮力大小为30N，线段末端画出向上箭头表示浮力的方向向上，如图a所示.浮力的施力物体是水，受力物体是木块.木块受重力和浮力两个力作用，这两个力的示意图如图b所示.【变式备选】一小车在水平路面上向左运动，它受到了8N的水平向左的拉力和4N的阻力，请画出小车受到这两个力的图示.【解析】在作力的图示时，力的作用点可以画在重心上，并且要选取恰当的标度，本题中的两个力的大小分别为8N和4N，故可选取2N作为标度的大小，那么8N和4N的力的图示长度分别为标度的4倍和2倍.答案：如图所示1.物体的质量越大，重力就越大，完成下列表格，交流讨论质量和重力的关系.提示:2.用弹簧测力计可以测物体的重力，试分析弹簧测力计测重力的原理.提示：当弹簧测力计吊起物体处于静止时，物体受到重力和弹簧测力计的拉力作用，二力大小相等，弹簧测力计的示数指示物体重力的大小.3.思考：为什么同一物体在不同纬度所受的重力大小不同？在同一纬度的不同高度处呢？提示：重力的大小G=mg，在不同地点同一物体的质量不变，但g的值会随地球上纬度的变化而改变，从赤道到两极g的值变大，所以同一物体在不同纬度所受的重力大小不同.在同一纬度，g的值还会随海拔高度的增加而减小，所以同一物体在同一纬度的不同高度，重力大小也不同.4.重力的方向是怎样的？对重力的方向应该如何理解？提示：重力的方向总是竖直向下，不是垂直向下，也不一定是指向地心.只有在两极和赤道上，重力的方向才指向地心.5.如图是建筑工地常用的重锤，用来检测墙壁是否竖直，为什么使用重锤就能够检测墙壁是否竖直？提示：因为重力的方向是竖直向下的，所以，悬挂重锤的细线方向一定是竖直向下的，如果墙壁与直线平行，就说明墙壁是竖直的，没有倾斜.理解重力应注意以下三点:（1）重力虽然是由地球对物体的吸引而产生的，但不能说重力就是地球对物体的吸引力，重力一般不等于地球对物体的吸引力.(2)地球表面附近的一切物体，不论是静止的，还是运动的，不论是否与地面接触，都受重力作用．重力与物体的运动状态和接触面情况均无关．（3）一般在地面附近不太大的范围内，可认为同一物体的重力大小恒定不变．典例2（2011·深圳高一检测）关于重力，下列说法正确的是（）A.重力就是地球对物体的吸引力B.重力的方向总是垂直地面向下的C.物体在地球上无论运动状态如何，都受到重力的作用D.竖直悬挂的物体受到的重力就是它拉紧悬绳的力解答本题时应明确以下四点：（1）重力和地球对物体的吸引力的区别.（2）物体所受重力的方向如何.（3）重力和物体运动状态的关系.（4）重力与拉力之间的区别与联系.【规范解答】选C.重力是地面附近的物体由于地球的吸引而受到的力,重力与地球对物体的吸引力不完全等价,同一物体在地球两极上所受的重力大于在赤道上所受的重力.重力的方向竖直向下,地球对物体的吸引力的方向指向地心,所以A、B错误;物体在地球上无论运动还是静止,都受到重力作用,重力与物体的运动状态无关,C正确;竖直悬挂且静止的物体,根据二力平衡原理容易得出拉力与重力相等,但由于重物拉绳的力与重力的作用点、方向、性质方面均不相同，故它们不是相同的力，D错误.【变式备选】关于重力的大小，下列说法正确的是（）A．物体的重力可用弹簧测力计测量B．g=9.8N/kg表示重力是9．8N的物体的质量是1kgC．放在斜面上的物体比在平面上受的重力小D．在地球表面，同一物体在不同的位置，其重力大小可能不同【解析】选A、D.用弹簧测力计可以测出物体的重力，故A正确；g=9.8N/kg的物理意义表示质量是1kg的物体在地面附近受到的重力是9.8N，故B错．同一物体放在斜面上和在平面上受的重力大小相等，C错误；重力的大小与物体的质量和所在的位置有关，不同的位置，g的取值可能不同，其重力大小可能不同.故D正确.1.分析重心的概念，思考重心是否为物体内最重的一点？提示：一个物体的各部分都要受到重力作用，从效果上看，可以认为物体的各部分所受的重力作用于一点，这一点为物体的重心，它是重力的等效作用点，并不是物体内最重的一点.2.为什么用悬挂法可以确定不规则薄板状物体的重心？若悬挂非薄板状的物体，拉力所在的直线过物体的重心吗？提示:把薄板状的不规则物体悬挂后，物体受重力和拉力，根据二力平衡，重心必在悬线所在的竖直方向上，选取两个悬挂点，两次悬线延长线的交点即为重心的位置.如图.若悬挂非薄板状的物体，根据二力平衡，拉力所在的直线同样过物体的重心，只不过重心位置不好明显地标注而已.3.实验探究:重心的位置跟什么因素有关.进行实验并完成下列表格.4.如图是“不倒翁”玩具，从重心与稳定的角度谈谈“不倒翁”不倒的原因.提示：重心的高低会影响物体的稳定，降低重心可增大稳定程度.“不倒翁”里的沙子都沉在底部，上轻下重，重心很低.当不倒翁在竖立状态受到重力和支持力的作用处于二力平衡时，重心和接触点的距离最小，即重心最低，此时最稳定；当偏离平衡位置后，重心总是升高，此时不稳定，会左右摇晃.所以重心低可以让不倒翁的身体不会倒下，只是左右摇晃，直至再次达到稳定.等效方法重心是一个等效作用点，引入重心的概念，就把实际作用于整个物体各部分的重力用作用于重心的一个力等效地代替了，于是原来的整个物体就可以用一个有质量的点代替，从而使研究问题大为简便.这种方法，在物理学上叫等效方法.重心与稳定1.重心：重力的作用点（等效作用点）.2.影响物体重心的因素（1）形状（2）质量分布3.寻找不规则薄板状物体重心的方法：悬挂法.4.重心的应用：重心的高低会影响物体的稳定.典例3（2011·开封高一检测）如图，一个空心均匀球壳里面注满水，球的正下方有一小孔，在水由小孔缓慢流出的过程中，空心球壳和水的共同重心将会（）A．一直下降B．一直上升C．先升高后降低D．先降低后升高【规范解答】选D.在注满水时均匀球壳和水的共同重心位于球心,随着水的不断流出,球壳的重心位置不变,但水的重心位置在下降,所以二者共同的重心位置在下降.当水流完时,重心又回到球心,故选项D正确.对重心的理解（1）如果物体的形状、质量的分布情况发生变化，则重心的位置将发生变化．（2）重心不是最重的点，物体的各部分都受到重力作用，重力并不只作用于重心上．（3）任何一个物体都有重心，而且仅有一个重心．（4）物体的重心可以不在物体上．由于重心是一个等效作用点，它可以不在物体上．如球壳，其重心在球心上，并不在壳体上．（5）不规则薄板状物体的重心可用悬挂法寻找.【变式备选】关于物体的重心，下列说法中正确的是（）A．物体的重心一定在物体上B．形状规则的物体的重心一定在它的几何中心上C．用线悬挂的物体静止时，悬线方向一定通过物体的重心D．舞蹈演员在做各种优美动作时，其重心位置是不会变的【解析】选C.物体的重心位置跟物体的形状、质量分布有关，形状规则、质量分布均匀的物体，其重心在几何中心，B错误;用线悬挂的物体静止时，由二力平衡的原理可知,悬线方向一定通过物体的重心,C正确;同一物体的重心会随其形状的变化而改变,D错误;物体的重心不一定在物体上,如球类等,A错误.故正确选项为C.典例4如图所示，把一个平放着的，边长为l的匀质立方体绕bc棱翻转，使对角面AbcD处于竖直平面时，则它的重心位置升高了多少？【思路点拨】解答本题应把握以下两点：（1）有规则形状的质量分布均匀物体的重心在其几何中心．（2）明确初末状态物体重心的位置.【规范解答】匀质立方体的重心位于中心，也就是对角面AbcD两对角线Ac、bD的交点，如图中的O点所示，立方体平放时它离地面的高度当把立方体绕bc棱翻转到使对角面AbcD处于竖直平面内时，O点离地的高度即等于O点到bc棱的距离，也即等于对角面边长Ab或cD的一半，故后来O点离地的高度所以翻转后这个匀质立方体的重心位置升高了答案：1.某同学用手指按下开关，灯被点亮.下列说法正确的是（）A．手指是施力物体，开关是受力物体B．手指是施力物体，灯是受力物体C．灯是施力物体，开关是受力物体D．开关是施力物体，手指是受力物体【解析】选A、D.用手指按下开关，手指对开关有作用，手指是施力物体，开关是受力物体，同时开关对手指也有作用，开关是施力物体，手指是受力物体，本题选A、D.2.（2011·承德高一检测）关于重力的说法，正确的是（）A．重力是由于地球对物体的吸引而产生的B．物体在地球表面附近无论是静止，还是向上或向下运动，它都受到重力，只不过不同的运动，重力的大小不同C．重力就是静止的物体对竖直悬绳的拉力D．物体本身就有重力，所以重力没有施力物体【解析】选A.重力是由于地球对物体的吸引而产生的，重力的施力物体是地球，A正确，D错误；在地球表面附近的物体，重力的大小与物体的运动状态无关，B错误；物体静止时对竖直悬绳的拉力大小等于重力，但拉力和重力的施力物体不同、方向不同，不能说重力就是静止的物体对竖直悬绳的拉力，C错误.3.(2011·长沙高一检测)下列关于重心的说法正确的是（）A．重心是物体的各部分所受重力的等效作用点B．重心是物体上最重的一点C．密度均匀形状规则的物体的重心必与其几何中心重合D．直铁丝被弯曲后，重心便不在中点，但一定还在铁丝上【解析】选A、C.物体的各部分都受到重力作用，从效果上来讲，可等效集中作用于一点，这一点称为重心，A正确；重心是从等效的角度定义的，不能说重心是物体上最重的一点，B错误；重心的位置与物体的质量分布和形状有关，质量分布均匀的、形状规则的物体，重心在其几何中心，C正确；直铁丝被弯曲后，重心不在中点，也不一定在铁丝上，如弯成一个圆后，重心在圆心，不在铁丝上，D错误.4.(2011·济南高一检测)一个大木块重8N,在下列哪种情况下,它受的重力还是8N（）A.将它竖直抛出B.将它放到月球上C.将它放在加速上升的电梯内D.将它放到水里,它浮在水面上【解析】选A、C、D.A、C、D三种情况木块在地面附近,它受到的重力G=mg.因为m、g未变化,故这三种情况,木块受到的重力仍为8N;将木块放到月球上,木块质量不变,但是月球表面的重力加速度比地面上小,故此种情况重力将小于8N.本题答案选A、C、D.5.如图所示，一个重为20N的物体沿斜面下滑，请画出物体所受重力的图示和重力的示意图.【解析】画力的图示：（1）选定标度：此题选1cm长的线段表示10N的力.（2）从作用点O沿重力的方向竖直向下画一段两倍于标度（2cm）的线段；（3）在线段上加箭头表示力的方向，然后标明G=20N.如图甲所示.画力的示意图：从作用点O处沿重力的方向竖直向下画一线段，并加上箭头，表示方向，然后标明G=20N即可，如图乙所示.答案：见解析一、选择题（本大题共5小题，每小题5分，共25分）1．(2011·福州高一检测)下列说法中正确的是（）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.只有施力物体或受力物体的力是存在的【解析】选C.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，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作用，是受力物体，同时也对其他物体施力，又是施力物体，C正确；力是物体间的相互作用，有力就一定涉及两个物体，只有施力物体或受力物体的力是不存在的，D错.2.下列关于重力的说法中正确的是（）A.同一物体从赤道移到北极其重力大小变大，但重力方向不变B.同一物体从赤道移到北极其重力大小不仅变大，而且重力方向也变了C.物体的重力作用在重心上，把重心挖去物体就不受重力了D.重力就是地球对物体的吸引力【解析】选B.重力加速度的值从赤道到两极逐渐变大，根据G=mg可知，同一物体从赤道移到北极其重力大小变大，重力的方向总是竖直向下的，所谓竖直向下，是指与当地的水平面垂直向下，所以在地球的不同地方，竖直向下的方向也不同，A错误，B正确；物体的重心是重力的等效作用点，挖去重心后物体剩余部分仍然有重心存在，物体仍然受到重力作用，C错误；重力是由于地球的吸引产生的，但重力不一定等于地球对物体的吸引力，D错误.3.（2011·连云港高一检测）下列说法中错误的是（）A.力是物体与物体之间的相互作用B.力不仅有大小，而且有方向，是矢量C.力可以用带箭头的线段表示，线段长度表示力的大小，线段方向表示力的方向D.性质不同的力，效果一定不同【解析】选D.力是物体与物体之间的相互作用，力是矢量，既有大小又有方向，可用力的图示表示.有向线段的长短表示力的大小，线段方向表示力的方向，箭头或箭尾表示力的作用点，A、B、C正确；力可分为性质力和效果力，性质不同的力，作用效果可能相同，作用效果不同的力，性质可能相同，D错误.故本题中说法错误的是D.4.“高空走钢丝”是非常惊险的项目.2010年10月26日下午，新疆鄯善县人赛买提·依明在距地面12米的高空上，手握10米长杆，脚踩60厘米高的高跷走完22米高空钢丝.他被媒体称为“高跷王”.以下对走钢丝运动的描述，正确的是（）A．手握长杆，可以降低重心，从而增大身体的稳定性B．手握长杆，可以提高重心，从而增大身体的稳定性C．手握长杆，便于精确调节重心的位置，使身体的重力作用线通过钢丝轴线，从而增大身体的稳定性D．手握长杆，主要是为了增加项目的可观赏性【解析】选A、C.手握长杆，表演者和杆的整体质量分布可以发生变化，所以可通过降低重心来增大身体的稳定性，A正确，B错误；当物体的重力作用通过支点时，物体的平衡状态最稳定，运动员可以通过适当移动手中长杆的位置，来精确调节自身重心的位置，保证身体的重力作用线通过钢丝支点,不至于使身体倾倒，C正确，D错误.5.一人用斜向下的力推小车前进，力的大小为40N，方向与水平方向成30°，则下面画出的推小车的力的图示中正确的是(图中“·”表示力的作用点)（）【解析】选D.力的图示是用一条有向线段来表示力：有向线段的长短表示力的大小，有向线段的方向表示力的方向，箭头或箭尾表示力的作用点，A中没有正确反映出力的大小，B中力的作用点画错，不在小车上，C中力的方向画反了，故D正确.二、非选择题（本大题共3小题，共25分，要有必要的文字叙述和解题步骤）6.（8分）一条放在地面上的长为L的柔软匀质粗绳，向上提起一端，另一端刚好离地时，它的重心位置升高了___，长为L的均匀直钢管平放在水平地面上，现抬起一端使其与水平面成30°角时，它的重心位置升高了_____________.【解析】粗绳放在地面上