专题14 重力【解析版】

专题14重力 一、知识精讲一、知识精讲1．地球对它附近的物体都有吸引作用，由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力．重力的施力物体是地球，地球上的所有物体都受到重力的作用，重力的符号是G。2.物体所受的重力跟它的质量成正比，用公式表示为G＝mg。其中g=9.8N/kg（在地球上）表示的意义是：质量是1kg的物体受到的重力为9.8N。3.重力的方向是竖直向下的，即与水平方向垂直，不同于垂直向下。4．重力的在物体上的作用点叫做重心。质地均匀、形状规则的物体，重心在其几何中心，形状不规则物体的重心可用悬挂法找到。5．宇宙间的任何两个物体之间都存在相互吸引的力，这就是万有引力。重力正是源自地球对它附近物体的万有引力。二、题型先知二、题型先知一．重力的概念（共5小题） 2二．重力的大小估测（共5小题） 3三．重力的计算（共5小题） 5四．重力的方向（共4小题） 7五．探究重力的大小跟质量的关系（共3小题） 9六．重心（共4小题） 12七．重力示意图（共2小题） 15TOC\o"1-1"\h\u三、实战演练三、实战演练一．重力的概念（共5小题）1．苹果从树上落下的过程中，有关重力的描述，正确的是（）A．重力变大 B．重力不变 C．重力变小 D．不受重力【解答】解：苹果在下落过程中质量不变，根据物体所受的重力跟它的质量成正比，可知质量不变，所受的重力不变。故选B。2．2021年12月9日，“天宫课堂”第一课正式开讲并直播。这是中国航天员在中国新空间站的第一次太空授课活动，以下在空间站微重力的情况下能顺利完成的是（）A．用天平测物体质量 B．用开口的水杯喝水 C．用弹簧测力计测拉力 D．用重垂线检查物体是否竖直放置【解答】解：A、空间站内处于失重状态，物体对天平托盘没有压力，所以不能用天平测物体质量，故A错误；B、空间站内物体几乎没有重力，因此无法用开口的水杯喝水，故B错误；C、弹簧测力计靠弹簧发生弹性形变产生拉力，与重力无关，因此在失重环境中可以用弹簧测力计测拉力，故C正确；D、空间站内处于失重状态，物体几乎没有重力，因此不能用重垂线检查物体是否竖直放置，故D错误。故选：C。3．如图所示为运动员踢足球时的情景，当足球在空中飞行时，关于足球所受重力的说法正确的是（）A．大小、方向都不变 B．大小、方向都在改变 C．大小改变、方向不变 D．大小不变、方向改变【解答】解：当足球在空中飞行时，质量不变，由公式G＝mg知，受到的重力不变；重力的方向始终是竖直向下的。故选：A。4．投向空中的篮球，篮球在空中飞行过程中，如果不考虑空气阻力，那么篮球只受到重力的作用，这个力的施力物体是地球。【解答】解：不计空气阻力，投向空中的篮球，在空中飞行过程中只受到重力的作用；而重力是物体由于地球吸引而受到的力，所以重力的施力物体是地球。故答案为：重；地球。5．“秋天到，秋天到，田里庄稼长得好，高粱涨红脸，稻子笑弯了腰…”，其实稻子弯腰是因为它受到重力的缘故，这个力的施力物体是地球。【解答】解：稻子弯腰就是因为稻子受到了重力的作用而发生了形变；重力的施力物体是地球。故答案为：重力；地球。二．重力的大小估测（共5小题）6．以下哪个物体的重力最接近0.5N（）A．一张课桌 B．一个手机 C．一个鸡蛋 D．一个中学生【解答】解：重力为0.5N的物体质量约为m＝＝0.05kg＝50g，一张课桌的质量约为15kg，一个手机的质量约为150g，一个鸡蛋的质量约为50g，一个中学生的质量约为50kg。故选：C。7．初二物理课本约重（）A．0.2牛 B．2牛 C．20牛 D．200牛【解答】解：一本初二物理课本的质量约200g＝0.2kg，受到的重力为G＝mg＝0.2kg×10N/kg＝2N。故选：B。8．下列物体中所受重力约为0.5牛的是（）A．一瓶矿泉水 B．一只鸡蛋 C．一枚一元硬币 D．一枚针【解答】解：A、一瓶矿泉水的重力约5N；故A错误；B、一斤（500g）鸡蛋可称8﹣﹣10个，那么一个鸡蛋的质量约为50g；故1个鸡蛋的质量为50g，故其重力约为0.5N；故B正确；C、一枚一元硬币的重力约0.05N，故C错误；D、一枚针的重力约0.01N，故D错误；故选：B。9．下列物体中受到的重力约为40牛的是（）A．一只大象 B．中学生的书包 C．一听可乐 D．一只鸡蛋【解答】解：由公式m＝＝＝4kg，4kg＝4公斤＝8市斤，结合选项中的物体可知，中学生的书包的质量大约为4kg左右。故选：B。10．下列物体的重力接近20N的是（）A．一个学生 B．一支钢笔 C．一只公鸡 D．一辆汽车【解答】解：根据G＝mg，可得m＝＝＝2kg，2kg可能是一只公鸡的质量；故选：C。三．重力的计算（共5小题）11．如图所示，甲、乙两个高度相同的均匀实心圆柱体放置在水平地面上。现沿水平方向将它们切去相同高度，剩余部分所受的重力G甲＜G乙，则它们原来的质量m甲、m乙的关系是（）A．m甲一定大于m乙 B．m甲可能等于m乙 C．m甲可能小于m乙 D．m甲一定小于m乙【解答】解：均匀实心圆柱体的重力G＝mg＝ρVg＝ρgSh；由题可知，切去相同高度后，剩余部分所受的重力G甲＜G乙，则有：ρ甲gS甲h甲剩＜ρ乙gS乙h乙剩﹣﹣﹣﹣﹣﹣①由题知，两圆柱体原来的高度相同，即h甲＝h乙﹣﹣﹣﹣﹣﹣②则切去相同高度后，剩余部分的高度也相同，即h甲剩＝h乙剩﹣﹣﹣﹣﹣﹣③由①③可得ρ甲gS甲＜ρ乙gS乙﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④由②④可得：ρ甲gS甲h甲＜ρ乙gS乙h乙，即G甲原＜G乙原；根据G＝mg可知，它们原来的质量m甲一定小于m乙，故ABC错误，D正确；故选：D。12．质量为0.5千克的物体位于地球表面附近。下列说法中正确的是（）A．物体只有静止时，所受的重力才等于4.9牛 B．物体向上运动时，所受的重力小于4.9牛 C．物体在空中自由下落时，所受的重力等于零 D．无论静止还是运动，物体所受的重力都等于4.9牛【解答】解：质量为0.5千克的物体位于地球表面附近，它受到的重力：G＝mg＝0.5kg×9.8N/kg＝4.9N，同一位置（或空间位置变化不大）的物体所受重力只跟质量有关，跟物体的运动状态无关，所以无论物体举高或者抛出，静止还是运动，所受重力都是4.9N，故ABC错误，D正确。故选：D。13．甲、乙两球的质量之比为2：3，甲球所受的重力为60N，则乙所受的重力为90N，乙球的质量为9kg．（g取10N/kg）【解答】解：根据G＝mg可得，甲、乙两球的重力之比为：＝＝，∴G乙＝G甲＝×60N＝90N；乙球的质量m乙＝＝＝9kg。故答案为：90；9。14．一名宇航员的质量为60千克。①当他在地球表面附近时，求他所受到的重力G地。②当他在月球表面附近时，求他所受到的重力G月（g月＝g地）。【解答】解：（1）宇航员在地球上受到的重力：G地＝mg＝60kg×9.8N/kg＝588N；（2）因为在月球上物体受到月球的吸引力只有地球上物体所受重力的六分之一，所以宇航员在月球上受到的重力：G月＝G地＝×588N＝98N。答：①他所受到的重力为588N。②他所受到的重力G月为98N。15．月面巡视探测器（月球车）是集工程和智能机器人为一体的复杂航天器，具备地﹣﹣月遥控能力，有独立驱动的六轮摇臂式行走系统，高1.5米，质量为120千克。求：（1）月球车在地球上受到的重力。（2）在地球上重6牛的物体放到月球上时重为1牛，那么月球车被送到月球上时的质量和受到的重力分别是多少？（g取10牛/千克）【解答】解：（1）月球车在地球表面上受到的重力：G＝mg＝120kg×10N/kg＝1200N；（2）月球车到达月球后，质量不变，还是120kg；月球车在月球表面上受到的重力：F＝G＝×1200N＝200N。答：（1）月球车在地球上受到的重力为1200N。（2）月球车被送到月球上时的质量是120kg；受到的重力是200N。四．重力的方向（共4小题）16．篮球在空中运动时所受重力的大小和方向，下列判断中正确的是（）A．大小不变，方向在改变 B．大小和方向均在改变 C．大小在改变，方向不变 D．大小和方向均不改变【解答】解：篮球在空中运动时，所受重力为：G＝mg，由于物体的质量m是一种属性，不发生变化，g＝9.8N/kg，故重力的大小不变；物体所受重力的方向总是竖直向下的，故方向不变。故ABC错误；D正确。故选：D。17．以下关于重力及其方向的说法中正确的是（）A．重力方向总是垂直向下 B．正在空中飞行的飞机不受重力作用 C．g＝9.8N/kg表示1kg＝9.8N D．重力方向总是竖直向下【解答】解：AD、重力的方向总是竖直向下的，故A错误、D正确；B、地面附近的物体均受重力，空中的飞机同样受重力作用，故C错误；C、质量和力是两个不同的量，故1kg＝9.8N错误，故C错误。故选：D。18．如图所示，工人拿着用来检验是否竖直或水平的仪器——重垂线，它是利用重力的方向是竖直向下的性质制成的。工人在检验中观察墙面与线是否平行（选填“平行”或“垂直”）可以知道墙体是竖直的；观察水平面与线是否垂直（选填“平行”或“垂直”）可以知道是水平的。【解答】解：工人拿着用来检验是否竖直或水平的仪器——重垂线，它是利用重力的方向是竖直向下的性质制成的；由于重力的方向总是竖直向下的，所以如果墙和重垂线相平行，就说明墙是竖直的；如果水平面和重垂线相垂直，就说明水平面是水平的。故答案为：竖直向下；平行；垂直。19．找两块木板A、B，相互垂直钉在一起，如图所示，在A木板中间画一条线，在线的上端钉一个钉子，将重锤线拴在上面。用它可检查窗台、桌面是否水平，它是利用重力方向是竖直向下制成的，测量重力的仪器是弹簧测力计。【解答】解：水平仪是利用重力的方向总是竖直向下的原理制成的；力的大小可以使用弹簧测力计测量。故答案为：重力方向是竖直向下；弹簧测力计。五．探究重力的大小跟质量的关系（共3小题）20．表格是小山同学在探究“在地球上物体受到的重力与其质量的关系”实验中得到的实验数据。测量对象质量m（千克）重力G（牛）物体10.10.98物体20.21.96物体30.32.94①实验中，需要的测量工具是弹簧测力计和天平。②分析表中第2列和第3列数据，可以得到的初步结论是：在地球上，物体所受的重力跟它的质量成正比。③进一步分析表中第2列和第3列数据，可以得到的结论是：，人们把该值称作重力系数，其值为9.8N/kg。【解答】解：（1）在探究“重力的大小跟什么因素有关”的实验中，需要的测量重力及质量的大小，用到弹簧测力计及天平；（2）从表中数据知：物体的质量增大几倍，物体所受的重力大小也增大几倍，重力大小与质量的比值相等，可得到结论：在地球上，物体所受的重力跟它的质量成正比；（3）由表中数据可知：，可以得到的结论是：，人们把该值称作重力系数，其值为9.8N/kg。故答案为：①弹簧测力计；天平；②物体受到的重力的大小与它的质量成正比；③；9.8N/kg。21．某同学用天平、弹簧测力计、几个相同的钩码和几个相同的沙袋研究物体在地球上受到重力与物体质量的关系，如图所示是根据所测数据绘制的G﹣m图象。（1）分析比较A、B、C（或D、E、F）的实验数据，可以归纳出的初步结论是：在地球上，物体受到的重力与它的质量成正比。（2）根据图象可知＝10.0N/kg，物理学中用g表示这一比值。（3）进一步综合分析比较（a）和（b）两图象中重力和质量的关系，可归纳出的结论是：在地球上，物体受到的重力与它质量的比值是一个定值。（4）如果把图中（a）（b）两个图象合并在同一坐标系中，则两倾斜直线是重叠（选填“重叠”或“不重叠”）的。【解答】解：（1）分析比较A、B、C（或D、E、F）的实验数据，从数据中发现，物体受到的重力与它的质量的比值都为一个定值，由此判断物体受到的重力与它的质量成正比；（2）根据图象中数据的计算可知＝10.0N/kg，物理学中把这个定值称为重力系数，用g表示这一比值；（3）综合分析比较（a）和（b）两图象中重力和质量的关系，因两者成正比，且结果是力学中的重力系数，由此可知，在地球上，物体受到的重力与它质量的比值是一个定值；（4）通过对（a）（b）两个图象的计算可知，两图物体受到的重力与它的质量比值都是10N/kg，图象上表示为斜率相同，因此两个图象合并在同一坐标系中，两倾斜直线是重叠的。故答案为：（1）成正比；（2）10.0N/kg；g；（3）比值是一个定值；（4）重叠。22．图示测量力的仪器是弹簧测力计，它的测量范围为0～5N，最小刻度为0.2N，使用此仪器前应先调零，此时的示数为3.6N。在“探究物体受到的重力与其质量的关系”实验中，测得数据如下表所示：实验序号钩码质量（千克）重力（牛）重力与质量的比值（牛/千克）10.1120.2230.44（1）在表格中填写“重力与质量的比值”，发现该比值不变（选填“改变”或“不变”），其物理意义是每千克的物体受到的重力为10牛；（2）分析表中数据，可得出的初步规律是：物体所受的重力大小跟它的质量成正比。【解答】解：①弹簧测力计一个大格表示1N，里面有5个小格，一个小格表示0.2N，其分度值为0.2N．其测量范围为：0～5N，使用时不能超出其最大测量值5N．使用此仪器前应先调零；弹簧测力计的示数为3N+0.6N＝3.6N。②计算“重力与质量的比值”，分别为：10、10、10，（1）分析表中数据，物体所受的重力随质量的增加而增大，且比值不变，其物理意义是每千克的物体受到的重力为10牛；（2）可得出的初步规律是：物体所受的重力大小跟它的质量成正比。故答案为：0～5N；0.2N：调零；3.6N；实验序号钩码质量（千克）重力（牛）重力与质量的比值（牛/千克）10.111020.221030.4410不变；每千克的物体受到的重力为10牛；物体受到的重力大小与质量成正比。六．重心（共4小题）23．病人在医院里输液时，液体一滴滴从玻璃瓶中滴下，在液体不断滴下的过程中，玻璃瓶连同瓶中的液体共同的重心将（）A．一直下降 B．一直上升 C．先降后升 D．先升后降【解答】解：在液体不断滴下的过程中，玻璃瓶连同瓶中的液体共同的重心在玻璃瓶内，先随着液体一滴滴从玻璃瓶中滴下，重心下降，当液体滴完后，重心又上升，故重心先降后升。故选：C。24．关于物体的重心，下列说法中正确的是（）A．任何有规则形状的物体，它的几何中心必然与重心重合 B．重心就是物体内最重的一点 C．重心总是在物体上，不可能在物体之外 D．重力在物体上的作用点，叫做物体的重心【解答】解：A、只有形状规则，质量分布均匀的物体，重心才在物体的几何中心上，故A错误；B、重心只有在作用效果上的一个点，该点并不是物体上最重的一点，故B错误；C、重心可以在物体上，也可以在物体之外，如空心的球体重心在球心上，不在物体上，故C错误；D、重心是重力在物体上的作用点，故D正确；故选：D。25．对于某些均匀不规则物体的重心，我们可以根据二力平衡的条件，采用悬挂法确定。①物体甲静止时如图（a）所示，物体甲的重心在虚线a上，这是由于细绳对物体的拉力与物体受到的重力在同一直线上。②若将图（a）的B点悬挂在细绳上，能否进一步确定物体甲的重心位置，理由是：若将B点悬挂在细绳上，力的作用线与虚线a重合。③若改变悬挂的位置，物体甲静止时如图（b）所示，为确定物体甲的重心位置，接下来应做的操作是过悬挂点沿竖直方向画一条虚线，与虚线a交于一点，这个点就是物体的重心。【解答】解：①图（a）中，细绳对物体的拉力与物体受到的重力在同一直线上，因此，物体甲的重心在虚线a上；②若将图（a）的B点悬挂在细绳上，则拉力与重力的作用线仍在一条直线上，且与虚线a重合，因此无法进一步确定物体甲的重心位置；③若想确定物体甲的重心位置，应改变悬挂的位置，当物体甲静止时过悬挂点沿竖直方向画一条虚线，与虚线a交于一点，这个点就是物体的重心。故答案为：①同一直线；②B；若将B点悬挂在细绳上，力的作用线与虚线a重合；③过悬挂点沿竖直方向画一条虚线，与虚线a交于一点，这个点就是物体的重心。26．有四块完全相同的砖，长均为30cm，建筑工人将它们按如图所示的方式叠放，使每块砖压着下面的砖伸出一部分。求：（1）放置一块砖时能够伸出的最大距离；（2）四块砖能伸出水平面的最大长度。（可先画出叠放思路）【解答】解：（1）如下图所示：放置第一块时使重心在水平面内，且伸出的距离最大，则重心A恰好在边缘处O4竖直上方，记砖块的长度为L＝30cm，所以最大距离d1＝L＝×30cm＝15cm；（2）如图乙为四块砖叠放