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第三章第1节重力与重心
学习目标思维导图1.知道力的概念、大小、方向和作用效果。(物理观念)2.能作出力的示意图、力的图示。(物理观念)3.了解重力产生的原因,会确定重力的大小和方向,能解决一些相关的实际问题。(物理观念)4.知道重心的概念及均匀物体重心的位置。(物理观念)
内容索引0102基础落实•必备知识全过关重难探究•能力素养全提升03学以致用·随堂检测全达标
基础落实•必备知识全过关
一、力的描述1.定义:力是物体与物体之间的__________。2.力的效果:(1)使物体__________发生改变;(2)使物体__________发生改变。3.单位:牛顿,简称牛,用符号N表示。4.矢量性:力是矢量,既有大小又有方向。5.表示方法:(1)力的图示:物理学中,可用一条带箭头的__________来表示力,线段的__________表示力的大小,箭头__________表示力的方向,箭尾(或箭头)所在位置表示力的__________,线段所在的__________表示力的作用线,这种描述力的方法称为力的图示。(2)力的示意图:只画出带箭头的线段表示物体在这个方向上受到了力的作用,对线段的长短没有严格要求,这种描述力的方法称为力的示意图。相互作用形状运动状态线段长短指向作用点直线
二、重力及其测量1.定义:因地球的__________而使物体受到的力称重力,用符号G表示。重力的施力物体为__________。2.重力的大小:(1)用工具测量:弹簧测力计、台秤等。(2)用公式计算:G=__________,式中重力加速度g值随地球纬度的增加而__________,随纬度的减小而减小;g值随海拔高度的增加而__________,随海拔高度的减小而增加。3.重力的方向:总是__________向下。吸引地球mg增加减小竖直
三、物体的重心1.重心:(1)研究重力对一个物体的作用效果时,可以把物体各部分受到的重力视为集中作用在__________上,这个点是重力的等效作用点,称为重心。(2)任何一个物体都有重心,而且只有__________重心。2.重心的位置:(1)质量均匀、形状规则的物体,其重心在__________处。(2)质量不均匀的物体,其重心与物体的__________、_____________有关。(3)重心不一定在物体上,如均匀的圆环的重心在__________而非圆环上。3.重心与稳度:重心越__________越稳定。一个点一个几何中心形状质量分布情况圆心低
易错辨析判一判(1)重力的方向总是垂直向下。()(2)物体由赤道移到北极,其重力增大。()(3)重心一定在物体上。()(4)高大的建筑物通常是上小下大,这是为了降低重心,提高稳定性。()×解析重力的方向总是竖直向下。√×√
合格考试练一练下列哪幅图中的箭头能正确表示球受到的重力的方向()C解析该题考查的是球受到的重力的示意图,重力的方向是竖直向下,选项C正确。
重难探究•能力素养全提升
探究一对重力及重心的理解【情境探究】如图所示,树上的苹果会落向地面;建筑工地上工人常用铅垂线来检测墙壁是否竖直。(1)为什么树上的苹果总要落向地面?为什么使用铅垂线能检测墙壁是否竖直呢?(2)苹果落向地面的过程,其重心位置相对于自身是否变化?
要点提示(1)物体落向地面是因为受到了竖直向下的重力作用;铅垂线能检测墙壁是否竖直,是因为重力的方向是竖直向下的。(2)物体的重心位置只与质量分布和形状有关。因此,苹果重心位置不变。
【知识归纳】1.重力的产生、方向、大小和重心产生由于地球的吸引而使物体受到的力,一般不等于地球吸引力方向竖直向下大小G=mg①在同一地点,重力的大小与质量成正比②在不同地点,同一物体的重力随纬度的增加而增大,随海拔高度的增加而减小③重力的大小与物体的运动状态无关,与物体是否受其他的力无关作用点(重心)定义等效作用点决定因素物体的形状、质量分布情况位置质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心质量分布均匀、形状不规则的薄物体,采用悬挂法确定重心
2.重心与物体形状、质量分布情况的关系名师点睛重心是物体所受重力的等效作用点(等效思想),重心不是最重的一点,也不是只有这一点才受重力的作用。
【应用体验】典例1关于重心,下列说法正确的是()A.重心就是物体上最重的点B.重心的位置不一定在物体上,但形状规则、质量分布均匀的物体的重心一定在物体上C.用一根细线悬挂的物体静止时,细线方向不一定通过重心D.重心位置与物体的质量分布情况及形状有关D解析重心是物体重力的等效作用点,并非物体上最重的点,A错误。形状规则、质量分布均匀物体的重心也可能不在物体上,如均匀圆环的重心在其圆心处,B错误。据二力平衡知识,一根细线悬挂的物体静止时,拉力与重力共线,必过重心,C错误。重心的位置只与物体的质量分布及形状有关,与物体所处位置及运动状态无关,D正确。
规律方法关于重心理解的五点注意
针对训练1关于重力,下列说法正确的是()A.重心就是物体的几何中心B.可以用悬挂法确定形状不规则薄板的重心C.只有静止在地面上的物体才会受到重力D.质量大的物体受到的重力一定比质量小的物体受到的重力大B解析重心是重力的等效作用点,只有形状规则、质量分布均匀的物体,其重心才在几何中心上,故A错误;根据重力的方向是竖直向下的和二力平衡的条件,可以用悬挂法确定形状不规则薄板的重心,故B正确;重力是由于地球的吸引而产生的,方向竖直向下,与物体运动状态无关,故C错误;物体重力G=mg的大小与其质量以及所处位置的重力加速度有关,若在不同位置,质量大的物体不一定比质量小的物体重力大,故D错误。
探究二力的图示与力的示意图【情境探究】如图所示,用500N的力推汽车。在解决力学问题中,有时候我们只需要知道力的方向、作用点,有时候我们又需要精确地知道力的作用点、大小和方向,这两种情况下,如何简洁明了地表示这个力呢?要点提示可以用一带箭头的线段来表示,线段的长度表示力的大小,箭头的指向表示力的方向,箭尾或者箭头表示力的作用点。第一种情况下,沿力的方向画一带箭头的线段;第二种情况下,从作用点开始沿力的方向按一定比例画带箭头的线段。
【知识归纳】1.力的图示与力的示意图的区别(1)力的图示能表示力的三要素,精确表示力时经常用到。(2)力的示意图只能表示力的作用点和方向,在对物体的受力情况进行分析时经常用到。2.力的图示与力的示意图的画法作图步骤力的图示力的示意图选标度选定标度(用某一长度表示一定大小的力)无画线段从作用点开始沿力的方向画一线段,根据选定的标度和力的大小按比例确定线段长度从作用点开始沿力的方向画一适当长度线段标方向在线段的末端标出箭头,表示方向在线段的末端标出箭头,表示方向
名师点睛(1)标度的选取应根据力的大小合理设计。一般情况下,线段应取2~5个整数段标度的长度。(2)画同一物体受到的不同力时要用同一标度。
【应用体验】典例2如图所示,静止木块对桌面的压力为6N,试画出压力的图示,并说明施力物体和受力物体;画出木块所受重力和支持力的示意图。
解析画力的图示时,要严格按照以下步骤进行(1)选标度:本题中选如图所示的线段表示3N的力。(2)从作用点沿力的方向画一线段,线段上加上标度。如图甲所示,从O点竖直向下画一条2倍于标度的线段。(3)线段上加箭头表示力的方向。(4)压力的作用点应画于桌面上,且压力符号用N表示。画力的示意图时,对线段的长短没有严格要求,只需画出力的作用点和方向。答案压力的图示如图甲所示,压力的施力物体是木块,受力物体是桌子;木块所受重力和支持力的示意图如图乙或丙所示。
规律方法画力的图示应注意选定标度的科学性、作图的正确性及规范性。注意:①不能用不同标度画同一物体所受的不同的力。②选标度应根据力的大小合理设计。一般情况下,线段应分为2~5段,不宜过多,过多使图不清晰;也不可过少,不能少于2段。③对于规则物体,力的作用点一般画在受力物体的几何中心处。
针对训练2如图所示,一个放在水平面上的物体A受到大小为10N的拉力作用,该拉力方向与水平方向成30°角斜向右上。画出这个拉力的图示。解析选如图所示的线段表示5N的力,从力F的作用点沿力的方向画一条线段,线段的长度是所选标度的2倍,在线段尾端加上箭头表示力F的方向,如图所示。答案见解析图
学以致用·随堂检测全达标
1.下列说法正确的是()A.拳击比赛时,甲打乙一拳,乙感到痛,而甲未感到痛,说明甲对乙施加了力,而乙未对甲施加力B.“风吹草动”,草受到了力,但没有施力物体,说明没有施力物体的力也是存在的C.磁铁吸引铁钉时,磁铁不需要与铁钉接触,说明力可以脱离物体而存在D.网球运动员用力击球,网球受力飞出后,网球受力的施力物体不再是球拍D解析甲对乙施力的同时,乙对甲也施力,但甲的“拳头”比乙“被打的部位”更能承受打击,所以乙感到痛而甲未感到痛,A错误;“风吹草动”的施力物体是空气,B错误;力不可以离开物体而存在,磁铁吸引铁钉时,二者互为施力物体和受力物体,C错误;网球飞出后受重力和阻力,施力物体是地球和空气,而不再是球拍,D正确。
2.(2022江西阶段练习)如图所示,均匀圆盘的重心在圆心O点,如果将圆盘虚线圆之内的部分挖去,剩下一个圆环,下列说法正确的是()A.圆环没有重心了B.圆环的重心还在O点C.圆环的重心一定在圆环上的某个位置D.圆环的重心取决于虚线部分的大小B解析质量分布均匀的规则几何体,其重心在它的几何中心上,当将圆盘虚线圆之内的部分挖去,剩下一个圆环时,其重心还在O点。故选B。
3.有一质量均匀分布的长方形薄板,若在以其对角线交点为圆心处挖掉一个小圆,则薄板的余下部分()A.重力和重心都不变B.重力减小,重心位置改变C.重力减小,重心位置不变D.重力减小,重心不存在了C解析质量均匀分布的长方形薄板,若将其中央挖掉一个小圆,组成薄板的物质总量减小,所以质量减小,而重力与质量成正比,所以重力减小;因为薄板原来的质量分布是均匀的,又知道在中央挖掉了一个小圆,所以剩余部分的重心位置没有变化,C正确。
4.如图所示,各物体的质量相等且都处于静止状态,在图上分别画出它们所受重力的示意图。解析画出重力的示意图,特别注意重力的方向,重力的方向总是竖直向下,竖直向下垂直水平面,而不是垂直支持面。重力的示意图如图所示。答案见解析图
本课结束
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