2024-2025學(xué)年高中物理第4章相互作用第1節(jié)重力與重心教案魯科版必修1

PAGE9-第1節(jié)重力與重心[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．[物理觀念]知道力是物體間的相互作用，會(huì)用力的圖示和示意圖來(lái)描述力．2．[科學(xué)思維]知道重力的大小、方向和測(cè)量方法．3．[科學(xué)思維]理解重心的概念及影響物體重心位置的因素．一、力的描述1．力物體和物體間的相互作用，力的單位是牛頓，符號(hào)：N．2．力的圖示：用一條帶箭頭的按肯定比例畫(huà)出的線段來(lái)表示力．3．力的示意圖：只畫(huà)出帶箭頭的線段來(lái)表示力，箭頭表示力的方向，對(duì)線段的長(zhǎng)度沒(méi)有嚴(yán)格要求．4．標(biāo)矢性：力不但有大小，而且有方向，是矢量(選填“矢量”或“標(biāo)量”)．二、重力及其測(cè)量1．重力(1)定義：由于地球吸引而使物體受到的力．(2)重力的大?。嚎捎霉紾＝mg計(jì)算得出，式中g(shù)是常數(shù)，g＝9.8N/kg．(3)重力的方向：總是豎直向下．2．重力的測(cè)量：重力的大小可以用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出，測(cè)量時(shí)物體必需保持靜止．體檢時(shí)常用磅秤來(lái)測(cè)量體重．三、重心與穩(wěn)定1．重心：物體的各部分都受重力作用，從效果上看可認(rèn)為各部分所受到的重力作用集中于一點(diǎn)，這一點(diǎn)稱(chēng)為物體的重心．2．確定物體重心位置的因素(1)物體的形態(tài)．(2)物體的質(zhì)量分布．3．確定物體重心的方法(1)形態(tài)規(guī)則、質(zhì)量分布勻稱(chēng)的物體，重心在其幾何中心上．(2)對(duì)不規(guī)則的細(xì)棒和薄板，可用支撐法或懸掛法確定其重心．4．物體重心與穩(wěn)定的關(guān)系：重心越高，物體的穩(wěn)定性越差；重心越低，物體的穩(wěn)定性越好．1．思索推斷(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)只要兩個(gè)力的大小、方向相同，這兩個(gè)力的作用效果就相同． (×)(2)重力的大小會(huì)隨位置變更，方向總是豎直向下，所以方向不變． (×)(3)重心的位置可以不在物體上． (√)(4)物體的穩(wěn)定程度與重心凹凸有關(guān)． (√)(5)一個(gè)物體的重心是唯一確定的，與形態(tài)變更無(wú)關(guān)． (×)(6)同一物體在地球上和在月球上質(zhì)量是一樣的，但重力不同． (√)2．下列說(shuō)法正確的是()A．拳擊手一拳擊出，沒(méi)有擊中對(duì)方，這時(shí)只有施力物體，沒(méi)有受力物體B．力離不開(kāi)受力物體，但可以沒(méi)有施力物體．例如：向上拋出的小球在上升過(guò)程中受到向上的力，但找不到施力物體C．只有相互接觸的物體間才會(huì)有力的作用D．一個(gè)力必定聯(lián)系著兩個(gè)物體，其中隨意一個(gè)物體既是受力物體，又是施力物體D[拳擊手未擊中對(duì)方，說(shuō)明拳擊手和對(duì)方之間沒(méi)有相互作用，因?yàn)闆](méi)有受力物體的力是不存在的，所以此時(shí)不存在說(shuō)拳擊手是施力物體的問(wèn)題，A錯(cuò)誤；力是相互的，物體受到力的作用就必需有施力物體，B錯(cuò)誤，D正確；力既可以是接觸力，也可以是非接觸力，如重力就可以存在于沒(méi)有接觸的物體之間，C錯(cuò)誤．]3．(多選)關(guān)于重力的概念，下列說(shuō)法正確的是()A．重力的施力物體是地球B．重力的方向總是垂干脆觸面對(duì)下C．重力就是地球?qū)ξ矬w的吸引力，其方向必定指向地心D．重力的大小不是總等于彈簧測(cè)力計(jì)豎直時(shí)對(duì)物體的拉力AD[重力是由于地球的吸引而使物體受到的力，它的施力物體是地球，選項(xiàng)A正確；重力是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而產(chǎn)生的，其大小一般小于地球?qū)ξ矬w的吸引力，方向是豎直向下并不肯定指向地心，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；用彈簧測(cè)力計(jì)豎直懸掛物體，只有當(dāng)物體處于靜止(或勻速直線運(yùn)動(dòng))狀態(tài)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)才等于物體的重力的大小，選項(xiàng)D正確．]力的描述1．力的四性的相識(shí)物質(zhì)性(1)力是物體對(duì)物體的作用，沒(méi)有脫離物體而獨(dú)立存在的力(2)對(duì)于一個(gè)指定的力，肯定同時(shí)存在受力物體和施力物體相互性(1)物體之間力的作用是相互的．只要一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施加了力，那么另一個(gè)物體也肯定同時(shí)對(duì)這個(gè)物體施加了力(2)力總是成對(duì)出現(xiàn)的．施力物體同時(shí)又是受力物體，受力物體同時(shí)又是施力物體矢量性力不僅有大小，而且有方向，是矢量獨(dú)立性任何一個(gè)力都獨(dú)立地產(chǎn)生作用效果，使物體發(fā)生形變或使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變更2．力的作用效果(1)(2)力的作用效果與力的大小、方向、作用點(diǎn)都有關(guān)系．(3)分析力的作用效果是推斷物體是否受力的最基本方法．【例1】(多選)下列關(guān)于力的說(shuō)法中正確的是()A．力是物體之間的相互作用B．沒(méi)有施力物體的力有可能存在C．一個(gè)物體受到力的作用，肯定有另一個(gè)物體干脆接觸它且施加了這種作用D．當(dāng)兩個(gè)物體間發(fā)生力的作用時(shí)，其中的任一物體既是施力物體，也是受力物體思路點(diǎn)撥：力的概念是力學(xué)“大廈”建立的基礎(chǔ)，深刻理解力的概念的內(nèi)涵與外延，是解答本題的關(guān)鍵．AD[力是物體之間的相互作用，離開(kāi)了物體，力是不行能存在的，故A正確；力是物體間的相互作用，即一個(gè)物體受到力的同時(shí)，必對(duì)施力物體施加力的作用，受力物體和施力物體肯定同時(shí)存在，故B錯(cuò)誤；兩個(gè)物體相互施加力時(shí)，不肯定干脆接觸，如地球和太陽(yáng)之間存在相互作用力，但地球與太陽(yáng)并不干脆接觸；兩塊相距肯定距離的磁鐵之間存在相互作用的吸引力或排斥力，但兩塊磁鐵并非干脆接觸，故C錯(cuò)誤；兩個(gè)物體間發(fā)生相互作用時(shí)，其中一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施加了力，同時(shí)另一個(gè)物體必對(duì)這個(gè)物體也施加了力，力的作用是相互的，不存在只對(duì)外界施加力而不受外界作用力的物體，即隨意物體是施力物體的同時(shí)也是受力物體，故選項(xiàng)D正確．]【例2】如圖所示，物體A對(duì)物體B的壓力是10N，試畫(huà)出這個(gè)力的圖示和示意圖．解析：畫(huà)力的圖示，要嚴(yán)格依據(jù)以下步驟進(jìn)行．(1)選定標(biāo)度：此題選單位長(zhǎng)度的線段表示2N的力．甲乙丙(2)從力的作用點(diǎn)沿力的方向畫(huà)一線段，線段長(zhǎng)短依據(jù)選定的標(biāo)度和力的大小成正比，線段上加刻度，如圖甲所示，也可以如圖乙所示，從O點(diǎn)(用O點(diǎn)代替B物體)豎直向下畫(huà)一段五倍于標(biāo)度的線段．(3)在線段上加箭頭表示力的方向．畫(huà)力的示意圖：從作用點(diǎn)或從B的中心處沿力的方向畫(huà)一線段，并加上箭頭，表示方向，然后標(biāo)明N＝10N即可，如圖丙所示．答案：見(jiàn)解析力的圖示與力的示意圖的作圖技巧(1)畫(huà)力的圖示，要嚴(yán)格按以下步驟進(jìn)行．①選標(biāo)度：以某一長(zhǎng)度表示肯定大小的力．②畫(huà)線段：從力的作用點(diǎn)沿力的方向畫(huà)一線段，長(zhǎng)短依據(jù)標(biāo)度和力的大小確定．③定刻度.④畫(huà)箭頭.2力的圖示肯定要畫(huà)在受力物體上，標(biāo)度選取適當(dāng)，所畫(huà)線段的長(zhǎng)度應(yīng)是標(biāo)度的整數(shù)倍.3力的示意圖與力的圖示不同，力的示意圖是便于分析受力，畫(huà)準(zhǔn)力的方向，帶箭頭的線段上沒(méi)有標(biāo)度，線段的長(zhǎng)度只定性表示力的大小.[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．在世界壯漢大賽上有一項(xiàng)拉汽車(chē)前進(jìn)的競(jìng)賽，如圖所示中某壯漢正通過(guò)繩索拉汽車(chē)運(yùn)動(dòng)，則汽車(chē)所受拉力的施力物體和受力物體分別是()A．壯漢、汽車(chē) B．壯漢、繩索C．繩索、汽車(chē) D．汽車(chē)、繩索C[汽車(chē)所受拉力是繩索對(duì)汽車(chē)施加的作用力，故其施力物體是繩索，受力物體是汽車(chē)．選項(xiàng)C正確．]2．(多選)一個(gè)人用斜向下的力推小車(chē)前進(jìn)，力的大小為40N，方向與水平方向成30°，下圖為畫(huà)出的推小車(chē)的力的圖示，其中正確的是()ABCDBD[選項(xiàng)A沒(méi)有標(biāo)度，選項(xiàng)C方向錯(cuò)誤，故選B、D．]重力及其測(cè)量1．重力的大小和方向(1)在同一地點(diǎn)，重力的大小與質(zhì)量成正比．(2)在不同地點(diǎn)，某一物體的重力的大小與物體所處的緯度位置有關(guān)，在緯度越高的位置，所受重力越大；其重力的大小還與物體的海拔高度有關(guān)，在同一地點(diǎn)，位置越高，重力越?。?3)重力的大小與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，與物體是否受其他力也無(wú)關(guān)．(4)重力的方向總是豎直向下，豎直向下不是垂直于支撐面對(duì)下，也不是指向地心．2．重力的測(cè)量(1)在試驗(yàn)室里，重力的大小可以用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出．物體靜止時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的大小等于物體受到的重力．(2)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量重力時(shí)，物體必需保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．3．重力與質(zhì)量項(xiàng)目重力質(zhì)量區(qū)分性質(zhì)由于地球的吸引而使物體受到的力物體本身的一種屬性變更狀況隨著地理位置的不同而發(fā)生變更不隨地理位置的變更而發(fā)生變更測(cè)量工具彈簧測(cè)力計(jì)天平矢量與標(biāo)量矢量標(biāo)量聯(lián)系G＝mg【例3】關(guān)于地面上物體的重力，下列說(shuō)法正確的是()A．只有靜止時(shí)，物體才受重力B．物體對(duì)地面的壓力就是物體的重力C．彈簧測(cè)力計(jì)和桿秤都能稱(chēng)量物體的重力大小D．同一地點(diǎn)，物體的重力與其質(zhì)量成正比思路點(diǎn)撥：①重力是由地球吸引而產(chǎn)生的，與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)．②明確物體的重力和對(duì)地面的壓力的施力物體和受力物體．D[物體是否受重力與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；物體對(duì)地面的壓力與物體的重力的施力物體和受力物體不同，故不是一個(gè)力，B錯(cuò)誤；桿秤的原理是杠桿原理，只能測(cè)質(zhì)量不能測(cè)重力，C錯(cuò)誤；在同一地點(diǎn)g為常數(shù)，由G＝mg可知，重力與質(zhì)量成正比，D正確．][跟進(jìn)訓(xùn)練]3．(多選)在地球上，關(guān)于重力，下列說(shuō)法中正確的是()A．重力就是地球?qū)ξ矬w的吸引力，其方向肯定指向地心B．重力的方向就是物體自由下落的方向C．重力的大小可以用彈簧測(cè)力計(jì)或桿秤干脆測(cè)出D．在不同地點(diǎn)，同一物體所受的重力可能不同BD[重力是由于地球?qū)ξ矬w的吸引產(chǎn)生的，但由于地球自轉(zhuǎn)的影響，通常狀況下重力只是地球?qū)ξ矬w的引力的一部分，重力的方向豎直向下但并不肯定指向地心，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；將物體由靜止起先釋放，只在重力作用下物體自由下落，所以重力的方向就是物體自由下落的方向，選項(xiàng)B正確；桿秤稱(chēng)量的是物體的質(zhì)量而非重力，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由公式G＝mg可知，重力G的大小由質(zhì)量m和重力加速度g共同確定，由于不同地點(diǎn)g值可能不同，因此在不同地點(diǎn)，同一物體所受的重力可能不同，選項(xiàng)D正確．]4．(多選)下列關(guān)于重力的說(shuō)法中正確的是()A．自由下落的石塊速度越來(lái)越大，說(shuō)明石塊所受的重力越來(lái)越大B．拋出的石塊運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線，說(shuō)明石塊所受的重力的方向在變更C．物體受到重力的大小和方向與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)D．物體所受重力的方向肯定豎直向下CD[物體受到的重力的大小與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，重力的方向始終是豎直向下的，則C、D正確，A、B錯(cuò)誤．]重心與穩(wěn)定1．對(duì)重心的理解(1)重心的意義：重心是物體所受重力的作用點(diǎn)，任何物體都有重心，且只有一個(gè)重心．(2)重心的位置①質(zhì)量分布勻稱(chēng)的物體，重心位置只跟物體的形態(tài)有關(guān)．若物體的形態(tài)是中心對(duì)稱(chēng)的，對(duì)稱(chēng)中心就是重心．如：我們用的直尺、鉛球、魔方等實(shí)心物體，以及籃球、排球等空心物體，它們的重心都在幾何中心．②質(zhì)量分布不勻稱(chēng)的物體，重心的位置由物體的形態(tài)和質(zhì)量分布共同確定，可以用“支撐法”或“懸掛法”確定．2．重心與穩(wěn)定(1)物體的穩(wěn)定程度與物體重心的凹凸和物體底面積的大小有關(guān)系．物體的重心越低，物體的底面積越大，則物體越穩(wěn)定．(2)物體傾倒的條件：作用在物體重心上的重力的作用線落在它的支持底面外側(cè)時(shí)，物體將會(huì)自然傾倒．若要使物體不傾倒，應(yīng)使作用在物體重心上的重力的作用線落在支持底面之內(nèi)．【例4】矩形勻稱(chēng)長(zhǎng)薄板AB邊長(zhǎng)為60cm，BC邊長(zhǎng)為10cm．在O點(diǎn)以細(xì)線掛起并處于平衡狀態(tài)．AO段長(zhǎng)為35cm，如圖所示，則懸線與AB邊的夾角為_(kāi)_______．思路點(diǎn)撥：①由于本題中的薄板是勻稱(chēng)的，故其重心在幾何中心上．②由于薄板受拉力和重力而處于平衡狀態(tài)，所以二力肯定在同始終線上，即拉力的作用線的延長(zhǎng)線肯定經(jīng)過(guò)重心．解析：勻稱(chēng)矩形薄板的重心在對(duì)角線的交點(diǎn)上，懸掛時(shí)懸線的延長(zhǎng)線應(yīng)過(guò)重心．應(yīng)留意O點(diǎn)不是AB的中點(diǎn)，E點(diǎn)才是AB的中點(diǎn)．要依據(jù)幾何關(guān)系求出OE及O′E的長(zhǎng)度，再依據(jù)OE與O′E相互垂直來(lái)計(jì)算夾角．如圖所示，AE＝30cm，AO＝35cm，所以O(shè)E＝5cm．由BC＝10cm可得O′E＝5cm．由此可見(jiàn)OE＝O′E＝5cm，又因?yàn)镺E與O′E相互垂直，所以α＝45°．答案：45°[跟進(jìn)訓(xùn)練]5．下列說(shuō)法正確的是()A．形態(tài)規(guī)則的物體的重心，肯定在物體的幾何中心上B．物體的重心肯定在物體上C．地球?qū)ξ矬w的吸引力就是物體的重力D．物體的重力是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而產(chǎn)生的D[物體重心的位置不但與物體的形態(tài)有關(guān)，還和物體質(zhì)量的分布狀況有關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；物體的重心不肯定在物體上，如質(zhì)量分布勻稱(chēng)的圓環(huán)的重心在其圓心，但不在圓環(huán)上，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；重力是由于物體受到地球的吸引而產(chǎn)生的，但重力并不是地球?qū)ξ矬w的吸引力，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．]6．關(guān)于重心，下列說(shuō)法正確的是()A．重心就是物體上最重的一點(diǎn)B．重心就是物體的幾何中心C．直鐵絲被折彎后，重心便不在中點(diǎn)，但肯定還在鐵絲上D．重心是物體的各部分所受重力的等效作用點(diǎn)D[重心是重力的等效作用點(diǎn)，并不是只有重心才受重力，故選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．質(zhì)量分布勻稱(chēng)、有規(guī)則形態(tài)的物體的重心才在其幾何中心，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤．物體的重心不肯定在物體上，粗細(xì)勻稱(chēng)的鐵絲被彎成圓時(shí)，其重心在圓心處，而不在鐵絲上，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤．]7．不倒翁不倒的緣由，是它的重心設(shè)計(jì)奇妙．下列說(shuō)法中正確的是()A．重心在不倒翁的幾何中心上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體上C[由于物體在其他條件不變的狀況下，重心越低，物體的穩(wěn)定性越大，不倒翁的重心肯定很低，C對(duì)，A、B、D均不對(duì)．]1．[物理觀念]重力、重心．2．[科學(xué)思維]力的性質(zhì)和作用效果，重心與穩(wěn)定．3．[科學(xué)方法]力的圖示法和示意圖．1．關(guān)于力，下列說(shuō)法正確的是()A．有的物體自己就有力，如爆炸的手榴彈，所以有的力沒(méi)有施力物體B．力不能離開(kāi)物體而存在C．有的物體只是施力物體而不是受力物體D．不接觸的物體間肯定沒(méi)有力的作用B[手榴彈爆炸時(shí)是火藥燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體與彈片發(fā)生相互作用，A錯(cuò)；依據(jù)力的定義，力是物體與物體間的相互作用，B對(duì)，C錯(cuò)；物體間有力作用時(shí)不肯定干脆接觸，如重力，D錯(cuò)．]2．關(guān)于重力與重心，下列說(shuō)法正確的是()A．物體在空中下落時(shí)受到的重力比靜止時(shí)受到的重力大B．規(guī)則物體