2024-2025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

PAGE9-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：用一条带箭头的按肯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＝9.8N/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，测量时物体必需保持静止．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．确定物体重心位置的因素(1)物体的形态．(2)物体的质量分布．3．确定物体重心的方法(1)形态规则、质量分布匀称的物体，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．思索推断(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更，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凹凸有关． (√)(5)一个物体的重心是唯一确定的，与形态变更无关． (×)(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，其中随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需有施力物体，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．重力的方向总是垂干脆触面对下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肯定指向地心，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．力的四性的相识物质性(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，肯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，那么另一个物体也肯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变更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推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，肯定有另一个物体干脆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，力是不行能存在的，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肯定同时存在，故B错误；两个物体相互施加力时，不肯定干脆接触，如地球和太阳之间存在相互作用力，但地球与太阳并不干脆接触；两块相距肯定距离的磁铁之间存在相互作用的吸引力或排斥力，但两块磁铁并非干脆接触，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，即随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10N，试画出这个力的图示和示意图．解析：画力的图示，要严格依据以下步骤进行．(1)选定标度：此题选单位长度的线段表示2N的力．甲乙丙(2)从力的作用点沿力的方向画一线段，线段长短依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＝10N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：以某一长度表示肯定大小的力．②画线段：从力的作用点沿力的方向画一线段，长短依据标度和力的大小确定．③定刻度.④画箭头.2力的图示肯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竞赛，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40N，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()ABCDBD[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对下，也不是指向地心．2．重力的测量(1)在试验室里，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，物体必需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分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更状况随着地理位置的不同而发生变更不随地理位置的变更而发生变更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，其方向肯定指向地心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干脆测出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，通常状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肯定指向地心，选项A错误；将物体由静止起先释放，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共同确定，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变更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肯定竖直向下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质量分布匀称的物体，重心位置只跟物体的形态有关．若物体的形态是中心对称的，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质量分布不匀称的物体，重心的位置由物体的形态和质量分布共同确定，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凹凸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】矩形匀称长薄板AB边长为60cm，BC边长为10cm．在O点以细线挂起并处于平衡状态．AO段长为35cm，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匀称的，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，所以二力肯定在同始终线上，即拉力的作用线的延长线肯定经过重心．解析：匀称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．应留意O点不是AB的中点，E点才是AB的中点．要依据几何关系求出OE及O′E的长度，再依据OE与O′E相互垂直来计算夹角．如图所示，AE＝30cm，AO＝35cm，所以OE＝5cm．由BC＝10cm可得O′E＝5cm．由此可见OE＝O′E＝5cm，又因为OE与O′E相互垂直，所以α＝45°．答案：45°[跟进训练]5．下列说法正确的是()A．形态规则的物体的重心，肯定在物体的几何中心上B．物体的重心肯定在物体上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态有关，还和物体质量的分布状况有关，选项A错误；物体的重心不肯定在物体上，如质量分布匀称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，但肯定还在铁丝上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．质量分布匀称、有规则形态的物体的重心才在其几何中心，故选项B错误．物体的重心不肯定在物体上，粗细匀称的铁丝被弯成圆时，其重心在圆心处，而不在铁丝上，故选项C错误．]7．不倒翁不倒的缘由，是它的重心设计奇妙．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状况下，重心越低，物体的稳定性越大，不倒翁的重心肯定很低，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．不接触的物体间肯定没有力的作用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；依据力的定义，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肯定干脆接触，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