PAGE9-第1節重力與重心[學習目標]1．[物理觀念]知道力是物體間的相互作用，會用力的圖示和示意圖來描述力．2．[科學思維]知道重力的大小、方向和測量方法．3．[科學思維]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：N．2．力的圖示：用一條帶箭頭的按肯定比例畫出的線段來表示力．3．力的示意圖：只畫出帶箭頭的線段來表示力，箭頭表示力的方向，對線段的長度沒有嚴格要求．4．標矢性：力不但有大小，而且有方向，是矢量(選填“矢量”或“標量”)．二、重力及其測量1．重力(1)定義：由于地球吸引而使物體受到的力．(2)重力的大小：可用公式G＝mg計算得出，式中g是常數，g＝9.8N/kg．(3)重力的方向：總是豎直向下．2．重力的測量：重力的大小可以用彈簧測力計測出，測量時物體必需保持靜止．體檢時常用磅秤來測量體重．三、重心與穩定1．重心：物體的各部分都受重力作用，從效果上看可認為各部分所受到的重力作用集中于一點，這一點稱為物體的重心．2．確定物體重心位置的因素(1)物體的形態．(2)物體的質量分布．3．確定物體重心的方法(1)形態規則、質量分布勻稱的物體，重心在其幾何中心上．(2)對不規則的細棒和薄板，可用支撐法或懸掛法確定其重心．4．物體重心與穩定的關系：重心越高，物體的穩定性越差；重心越低，物體的穩定性越好．1．思索推斷(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)只要兩個力的大小、方向相同，這兩個力的作用效果就相同． (×)(2)重力的大小會隨位置變更，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)物體的穩定程度與重心凹凸有關． (√)(5)一個物體的重心是唯一確定的，與形態變更無關． (×)(6)同一物體在地球上和在月球上質量是一樣的，但重力不同． (√)2．下列說法正確的是()A．拳擊手一拳擊出，沒有擊中對方，這時只有施力物體，沒有受力物體B．力離不開受力物體，但可以沒有施力物體．例如：向上拋出的小球在上升過程中受到向上的力，但找不到施力物體C．只有相互接觸的物體間才會有力的作用D．一個力必定聯系著兩個物體，其中隨意一個物體既是受力物體，又是施力物體D[拳擊手未擊中對方，說明拳擊手和對方之間沒有相互作用，因為沒有受力物體的力是不存在的，所以此時不存在說拳擊手是施力物體的問題，A錯誤；力是相互的，物體受到力的作用就必需有施力物體，B錯誤，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有接觸的物體之間，C錯誤．]3．(多選)關于重力的概念，下列說法正確的是()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下C．重力就是地球對物體的吸引力，其方向必定指向地心D．重力的大小不是總等于彈簧測力計豎直時對物體的拉力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A正確；重力是由于地球對物體的吸引而產生的，其大小一般小于地球對物體的吸引力，方向是豎直向下并不肯定指向地心，選項B、C錯誤；用彈簧測力計豎直懸掛物體，只有當物體處于靜止(或勻速直線運動)狀態時，彈簧測力計的讀數才等于物體的重力的大小，選項D正確．]力的描述1．力的四性的相識物質性(1)力是物體對物體的作用，沒有脫離物體而獨立存在的力(2)對于一個指定的力，肯定同時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．只要一個物體對另一個物體施加了力，那么另一個物體也肯定同時對這個物體施加了力(2)力總是成對出現的．施力物體同時又是受力物體，受力物體同時又是施力物體矢量性力不僅有大小，而且有方向，是矢量獨立性任何一個力都獨立地產生作用效果，使物體發生形變或使物體運動狀態變更2．力的作用效果(1)(2)力的作用效果與力的大小、方向、作用點都有關系．(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)下列關于力的說法中正確的是()A．力是物體之間的相互作用B．沒有施力物體的力有可能存在C．一個物體受到力的作用，肯定有另一個物體干脆接觸它且施加了這種作用D．當兩個物體間發生力的作用時，其中的任一物體既是施力物體，也是受力物體思路點撥：力的概念是力學“大廈”建立的基礎，深刻理解力的概念的內涵與外延，是解答本題的關鍵．AD[力是物體之間的相互作用，離開了物體，力是不行能存在的，故A正確；力是物體間的相互作用，即一個物體受到力的同時，必對施力物體施加力的作用，受力物體和施力物體肯定同時存在，故B錯誤；兩個物體相互施加力時，不肯定干脆接觸，如地球和太陽之間存在相互作用力，但地球與太陽并不干脆接觸；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錯誤；兩個物體間發生相互作用時，其中一個物體對另一個物體施加了力，同時另一個物體必對這個物體也施加了力，力的作用是相互的，不存在只對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也是受力物體，故選項D正確．]【例2】如圖所示，物體A對物體B的壓力是10N，試畫出這個力的圖示和示意圖．解析：畫力的圖示，要嚴格依據以下步驟進行．(1)選定標度：此題選單位長度的線段表示2N的力．甲乙丙(2)從力的作用點沿力的方向畫一線段，線段長短依據選定的標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(用O點代替B物體)豎直向下畫一段五倍于標度的線段．(3)在線段上加箭頭表示力的方向．畫力的示意圖：從作用點或從B的中心處沿力的方向畫一線段，并加上箭頭，表示方向，然后標明N＝10N即可，如圖丙所示．答案：見解析力的圖示與力的示意圖的作圖技巧(1)畫力的圖示，要嚴格按以下步驟進行．①選標度：以某一長度表示肯定大小的力．②畫線段：從力的作用點沿力的方向畫一線段，長短依據標度和力的大小確定．③定刻度.④畫箭頭.2力的圖示肯定要畫在受力物體上，標度選取適當，所畫線段的長度應是標度的整數倍.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，畫準力的方向，帶箭頭的線段上沒有標度，線段的長度只定性表示力的大小.[跟進訓練]1．在世界壯漢大賽上有一項拉汽車前進的競賽，如圖所示中某壯漢正通過繩索拉汽車運動，則汽車所受拉力的施力物體和受力物體分別是()A．壯漢、汽車 B．壯漢、繩索C．繩索、汽車 D．汽車、繩索C[汽車所受拉力是繩索對汽車施加的作用力，故其施力物體是繩索，受力物體是汽車．選項C正確．]2．(多選)一個人用斜向下的力推小車前進，力的大小為40N，方向與水平方向成30°，下圖為畫出的推小車的力的圖示，其中正確的是()ABCDBD[選項A沒有標度，選項C方向錯誤，故選B、D．]重力及其測量1．重力的大小和方向(1)在同一地點，重力的大小與質量成正比．(2)在不同地點，某一物體的重力的大小與物體所處的緯度位置有關，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，在同一地點，位置越高，重力越小．(3)重力的大小與物體的運動狀態無關，與物體是否受其他力也無關．(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下，也不是指向地心．2．重力的測量(1)在試驗室里，重力的大小可以用彈簧測力計測出．物體靜止時彈簧測力計的拉力的大小等于物體受到的重力．(2)用彈簧測力計測量重力時，物體必需保持靜止或勻速直線運動狀態．3．重力與質量項目重力質量區分性質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生變更不隨地理位置的變更而發生變更測量工具彈簧測力計天平矢量與標量矢量標量聯系G＝mg【例3】關于地面上物體的重力，下列說法正確的是()A．只有靜止時，物體才受重力B．物體對地面的壓力就是物體的重力C．彈簧測力計和桿秤都能稱量物體的重力大小D．同一地點，物體的重力與其質量成正比思路點撥：①重力是由地球吸引而產生的，與物體運動狀態無關．②明確物體的重力和對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動狀態無關，A錯誤；物體對地面的壓力與物體的重力的施力物體和受力物體不同，故不是一個力，B錯誤；桿秤的原理是杠桿原理，只能測質量不能測重力，C錯誤；在同一地點g為常數，由G＝mg可知，重力與質量成正比，D正確．][跟進訓練]3．(多選)在地球上，關于重力，下列說法中正確的是()A．重力就是地球對物體的吸引力，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力計或桿秤干脆測出D．在不同地點，同一物體所受的重力可能不同BD[重力是由于地球對物體的吸引產生的，但由于地球自轉的影響，通常狀況下重力只是地球對物體的引力的一部分，重力的方向豎直向下但并不肯定指向地心，選項A錯誤；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B正確；桿秤稱量的是物體的質量而非重力，選項C錯誤；由公式G＝mg可知，重力G的大小由質量m和重力加速度g共同確定，由于不同地點g值可能不同，因此在不同地點，同一物體所受的重力可能不同，選項D正確．]4．(多選)下列關于重力的說法中正確的是()A．自由下落的石塊速度越來越大，說明石塊所受的重力越來越大B．拋出的石塊運動軌跡是曲線，說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動狀態無關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動狀態無關，重力的方向始終是豎直向下的，則C、D正確，A、B錯誤．]重心與穩定1．對重心的理解(1)重心的意義：重心是物體所受重力的作用點，任何物體都有重心，且只有一個重心．(2)重心的位置①質量分布勻稱的物體，重心位置只跟物體的形態有關．若物體的形態是中心對稱的，對稱中心就是重心．如：我們用的直尺、鉛球、魔方等實心物體，以及籃球、排球等空心物體，它們的重心都在幾何中心．②質量分布不勻稱的物體，重心的位置由物體的形態和質量分布共同確定，可以用“支撐法”或“懸掛法”確定．2．重心與穩定(1)物體的穩定程度與物體重心的凹凸和物體底面積的大小有關系．物體的重心越低，物體的底面積越大，則物體越穩定．(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時，物體將會自然傾倒．若要使物體不傾倒，應使作用在物體重心上的重力的作用線落在支持底面之內．【例4】矩形勻稱長薄板AB邊長為60cm，BC邊長為10cm．在O點以細線掛起并處于平衡狀態．AO段長為35cm，如圖所示，則懸線與AB邊的夾角為________．思路點撥：①由于本題中的薄板是勻稱的，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，所以二力肯定在同始終線上，即拉力的作用線的延長線肯定經過重心．解析：勻稱矩形薄板的重心在對角線的交點上，懸掛時懸線的延長線應過重心．應留意O點不是AB的中點，E點才是AB的中點．要依據幾何關系求出OE及O′E的長度，再依據OE與O′E相互垂直來計算夾角．如圖所示，AE＝30cm，AO＝35cm，所以OE＝5cm．由BC＝10cm可得O′E＝5cm．由此可見OE＝O′E＝5cm，又因為OE與O′E相互垂直，所以α＝45°．答案：45°[跟進訓練]5．下列說法正確的是()A．形態規則的物體的重心，肯定在物體的幾何中心上B．物體的重心肯定在物體上C．地球對物體的吸引力就是物體的重力D．物體的重力是由于地球對物體的吸引而產生的D[物體重心的位置不但與物體的形態有關，還和物體質量的分布狀況有關，選項A錯誤；物體的重心不肯定在物體上，如質量分布勻稱的圓環的重心在其圓心，但不在圓環上，選項B錯誤；重力是由于物體受到地球的吸引而產生的，但重力并不是地球對物體的吸引力，選項C錯誤，D正確．]6．關于重心，下列說法正確的是()A．重心就是物體上最重的一點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，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D[重心是重力的等效作用點，并不是只有重心才受重力，故選項D正確，選項A錯誤．質量分布勻稱、有規則形態的物體的重心才在其幾何中心，故選項B錯誤．物體的重心不肯定在物體上，粗細勻稱的鐵絲被彎成圓時，其重心在圓心處，而不在鐵絲上，故選項C錯誤．]7．不倒翁不倒的緣由，是它的重心設計奇妙．下列說法中正確的是()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，物體的穩定性越大，不倒翁的重心肯定很低，C對，A、B、D均不對．]1．[物理觀念]重力、重心．2．[科學思維]力的性質和作用效果，重心與穩定．3．[科學方法]力的圖示法和示意圖．1．關于力，下列說法正確的是()A．有的物體自己就有力，如爆炸的手榴彈，所以有的力沒有施力物體B．力不能離開物體而存在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有力的作用B[手榴彈爆炸時是火藥燃燒產生的高溫高壓氣體與彈片發生相互作用，A錯；依據力的定義，力是物體與物體間的相互作用，B對，C錯；物體間有力作用時不肯定干脆接觸，如重力，D錯．]2．關于重力與重心，下列說法正確的是()A．物體在空中下落時受到的重力比靜止時受到的重力大B．規則物體