2020-2021學(xué)年高中物理新教材魯科版必修第一冊學(xué)案：第3章 第1節(jié)　重力與重心 Word版含解析

1、第1節(jié)重力與重心學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.物理觀念(1)知道力是物體間的相互作用(2)知道重力大小、方向、測量方法和重心2.科學(xué)思維會做力的圖示和力的示意圖，知道重心與穩(wěn)定的關(guān)系3.科學(xué)探究會探究找物體重心的方法，并會解決有關(guān)重力的實(shí)際問題4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任培養(yǎng)學(xué)習(xí)物理的興趣，養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度一、力的描述1力的圖示：用一條帶箭頭的按一定比例畫出的線段來表示力2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(yán)格要求3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”)注意：力的作用是相互的，有施力物體必有受力物體，有受力物體必有施力物體二、重力及其測量1重力(

2、1)定義：由于地球的吸引而使物體受到的力(2)重力的大?。嚎捎霉絞mg計(jì)算得出，式中g(shù)是比例系數(shù)，g9.8n/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(jì)測出，測量時(shí)物體必須保持靜止，這樣物體對測力計(jì)的拉力大小才等于物體受到的重力大小體檢時(shí)常用磅秤來測量體重說明：重力的方向總是豎直向下，不是垂直向下，也不一定指向地心三、重心與穩(wěn)定1重心：物體的各組成部分都受重力作用，從效果上看，可認(rèn)為各部分所受到的重力集中作用于一點(diǎn)，這一點(diǎn)稱為物體的重心2決定物體重心位置的因素(1)物體的形狀(2)物體的質(zhì)量分布3確定物體重心的方法(1)形狀規(guī)則、質(zhì)量分布均勻的物體，重心在其

3、幾何中心上(2)對不規(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)定性越好提醒：重心是重力的等效作用點(diǎn)，可以在物體上，也可以在物體外1思考判斷(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)重力的大小會隨位置變化，方向總是豎直向下，所以方向不變(×)(3)一個(gè)物體的重心是唯一確定的，與形狀變化無關(guān)(×)(4)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(多選)關(guān)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

4、力的方向總是垂直接觸面向下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力計(jì)豎直時(shí)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(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一定指向地心，選項(xiàng)b、c錯(cuò)誤；用彈簧測力計(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)狀態(tài)時(shí)，彈簧測力計(jì)的讀數(shù)才等于物體的重力的大小，選項(xiàng)d正確3關(guān)于重力的產(chǎn)生，下列說法正確的是()a只有靜止的物體才受重力b只有在空中運(yùn)動的物體才受重力c繞地球運(yùn)動的衛(wèi)星，因不受重力作用，故不會掉在地面上d在地面附近的物體，

5、無論質(zhì)量大小，都受重力作用d地球上的物體都受到重力的作用，有無重力與物體的運(yùn)動狀態(tài)、質(zhì)量大小無關(guān)，a、b錯(cuò)誤，d正確；繞地球運(yùn)動的衛(wèi)星受重力作用，大小等于地球?qū)λ奈?，c錯(cuò)誤 力的描述拳擊比賽有很好的觀賞性，因此受到很多人的青睞某次比賽中拳擊手一拳擊出，沒有擊中對方探究：(1)甲同學(xué)說“這時(shí)只有施力物體，沒有受力物體”，這種說法對嗎？(2)乙同學(xué)說“這時(shí)拳頭施了力，但沒有受到力，說明力的作用不是相互的”這種說法對嗎？提示：(1)不對(2)不對力是相互的，這是拳頭和手臂之間的相互作用1力的四性的認(rèn)識物質(zhì)性(1)力是物體對物體的作用，沒有脫離物體而獨(dú)立存在的力(2)對于一個(gè)指定的力，一定同時(shí)存

6、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)物體對另一個(gè)物體施加了力，那么另一個(gè)物體也一定同時(shí)對這個(gè)物體施加了力(2)力總是成對出現(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)動狀態(tài)改變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判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(gè)物體受到力的作用，一定有另一個(gè)物體直接接觸它且施加了這種作

7、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，離開了物體，力是不可能存在的，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)，必對施力物體施加力的作用，受力物體和施力物體一定同時(shí)存在，故b錯(cuò)誤；兩個(gè)物體相互施加力時(shí)，不一定直接接觸，如地球和太陽之間存在相互作用力，但地球與太陽并不直接接觸；兩塊相距一定距離的磁鐵之間存在相互作用的吸引力或排斥力，但兩塊磁鐵并非直接接觸，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)物體對另一個(gè)物體施加了力，同時(shí)另一個(gè)

8、物體必對這個(gè)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，即任意物體是施力物體的同時(shí)也是受力物體，故選項(xiàng)d正確力的作用是相互的(1)相互作用的物體，可能接觸，也可能不接觸，但作用力必然是成對出現(xiàn)的(2)并非有生命的物體才是施力物體，也并非先有施力物體后有受力物體(3)任何一個(gè)力都獨(dú)立地產(chǎn)生作用效果，使物體發(fā)生形變或使物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化【例2】如圖所示，甲中在木箱的p點(diǎn)，用一與水平方向成30°角斜向上的150 n的力拉木箱；乙中在木塊的q點(diǎn)施一與豎直方向成60°角斜向上的20 n的推力，把木塊抵在墻壁上試作出甲、乙兩圖中所給力的圖示，并作出

9、丙中電燈所受重力和拉力的示意圖甲乙丙思路點(diǎn)撥：根據(jù)力的圖示的畫法，正確選取標(biāo)度畫出力的圖示解析(1)此題可按以下步驟對p點(diǎn)的拉力進(jìn)行作圖：選定一段長4 mm的線段表示50 n的力從作用點(diǎn)p沿力的作用方向畫一線段，根據(jù)選定的標(biāo)度與力的大小確定線段的長度，并在線段上加刻度，如圖甲.在線段的尾端加上箭頭表示力的方向(2)可按同樣的步驟畫出q點(diǎn)推力的圖示如圖乙，作圖時(shí)，注意q點(diǎn)推力的方向(3)畫丙圖中力的示意圖時(shí)，可按以下步驟進(jìn)行：選定電燈為研究對象從作用點(diǎn)沿拉力方向(沿繩的方向)畫出一適當(dāng)長度的線段，在線段的末端標(biāo)出箭頭表示拉力的方向這就是繩對電燈拉力的示意圖，同樣沿重力方向(豎直向下)畫出一適當(dāng)長

10、度的線段，在線段的末端標(biāo)出箭頭表示重力的方向，這就是電燈所受重力的示意圖，注意表示拉力與重力的線段長度應(yīng)該相等，如圖丙所示 甲乙丙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(yán)格按以下步驟進(jìn)行選標(biāo)度：以某一長度表示一定大小的力畫線段：從力的作用點(diǎn)沿力的方向畫一線段，長短根據(jù)標(biāo)度和力的大小確定定刻度畫箭頭(2)力的圖示一定要畫在受力物體上，標(biāo)度選取適當(dāng)，所畫線段的長度應(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，畫準(zhǔn)力的方向，帶箭頭的線段上沒有標(biāo)度，線段的長度只定性表示力的大小【一題多變】在上題中，請作出甲圖中拉力的示意圖和乙圖中推力的示意圖解析力的示

11、意圖比較簡單，從作用點(diǎn)沿力的方向畫出一條適當(dāng)長度的線段，在末端標(biāo)出箭頭表示力的方向甲乙答案見解析跟進(jìn)訓(xùn)練1用圖示法畫出力，并指出施力物體和受力物體(1)空氣對氣球的20 n浮力；(2)小孩用與水平方向成30°角斜向右上方、200 n的拉力拉小車解析(1)空氣對氣球的浮力為20 n，施力物體是空氣，受力物體是氣球力的圖示如圖甲所示(2)小孩用與水平方向成30°角斜向右上方、200 n的拉力拉小車，施力物體是小孩，受力物體是小車力的圖示如圖乙所示甲乙答案見解析重力及其測量利用彈簧測力計(jì)測量物體的重力是物理學(xué)中的主要方法且彈簧測力計(jì)使用方便，因此中學(xué)物理中普遍使用彈簧測力計(jì)來測重

12、力某次測量結(jié)果如圖探究：(1)為什么要在靜止時(shí)讀數(shù)？(2)讀數(shù)時(shí)是否需要估讀到下一位？請讀出示數(shù)是多大？則物體重力是多大？提示：(1)靜止時(shí)示數(shù)穩(wěn)定讀數(shù)準(zhǔn)確(2)需要估讀到下一位；示數(shù)是2.05 n，重力是2.05 n.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，重力越小(3)重力的大小與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，與物體是否受其他力無關(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向下，也不是指向地心2重力的測量(1)在實(shí)驗(yàn)室

13、里，重力的大小可以用彈簧測力計(jì)測出物體靜止時(shí)彈簧測力計(jì)的拉力的大小等于物體受到的重力(2)用彈簧測力計(jì)測量重力時(shí)，物體必須保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)3重力和質(zhì)量的區(qū)別與聯(lián)系項(xiàng)目重力質(zhì)量區(qū)別性質(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化情況隨著地理位置的不同而發(fā)生變化不隨地理位置的改變而發(fā)生變化測量工具彈簧測力計(jì)天平矢量與標(biāo)量矢量標(biāo)量聯(lián)系gmg【例3】(多選)下列關(guān)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(yùn)動軌跡是曲線，說明石塊所受的重力的方向在改變c物體受到重力的大小和方向與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)d物體所受重力的方向一定豎直向下思路點(diǎn)

14、撥：記住重力的方向重力的大小不受運(yùn)動狀態(tài)的影響cd物體受到的重力的大小與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，重力的方向始終是豎直向下的，則c、d正確，a、b錯(cuò)誤重力的兩個(gè)特點(diǎn)(1)“豎直向下”既不能說成“垂直向下”，也不能說成“指向地心”“豎直向下”是垂直于所在地的水平面向下，而“垂直向下”可以是垂直于任何支持面向下；只有在兩極或赤道時(shí)，重力的方向才指向地心，其他位置并不指向地心(2)重力的方向不受其他力的影響，與物體的運(yùn)動狀態(tài)也沒有關(guān)系，在任何情況下均豎直向下跟進(jìn)訓(xùn)練2關(guān)于重力的大小，下列說法正確的是()a由公式gmg知，物體所受的重力一定等于其質(zhì)量的9.8倍b浮在水面上的大鐵船，由于水的浮力作用，其所受重

15、力變小了，才漂在水面上c熟透的蘋果往下落是因?yàn)槭艿街亓ψ饔?，在天空飛行的飛機(jī)不掉下來，說明其所受重力等于零d靜止于水平地面上的物體對地面壓力的大小不一定等于其重力大小dg值不一定都等于9.8 n/kg，故a錯(cuò)；g值隨位置的變化而變化，同一地理位置，物體重力不變，b錯(cuò)；地球附近的物體都受到地球的吸引，即都受重力作用，c錯(cuò)；若靜止于水平地面上的物體還受到豎直方向上的拉力，其對地面的壓力就不等于重力，故d對重心與穩(wěn)定跳高是一項(xiàng)比較傳統(tǒng)的運(yùn)動項(xiàng)目，是運(yùn)動員征服高度的運(yùn)動項(xiàng)目，是人類不屈不撓、勇攀高峰的象征跳高姿式一般有下面四種：滾式跨越式剪式背越式探究：(1)在同樣都是跳過相同高度時(shí)，這四種姿式中哪一

16、個(gè)重心最低？(2)他們的重心一定在人體上嗎？提示：(1)背越式重心最低(2)重心不一定在人體上例如背越式重心在橫桿以下，即不在人體上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(diǎn)，任何物體都有重心，且只有一個(gè)重心(2)重心的位置質(zhì)量分布均勻的物體，重心位置只跟物體的形狀有關(guān)若物體的形狀是中心對稱的，對稱中心就是重心如：我們用的直尺、鉛球、魔方等實(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而軸對稱的碗、碟等，它們的重心在對稱軸上它們的重心可用二力平衡的方法找到質(zhì)量分布不均勻的物體，重心的位置由物體的形狀和質(zhì)量分布共同決定，可以用“支撐法”或“懸掛法”確定2重心與穩(wěn)定(1

17、)物體的穩(wěn)定程度與物體重心的高低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】矩形均勻長薄板ab邊長為60 cm，bc邊長為10 cm.在o點(diǎn)以細(xì)線掛起并處于平衡狀態(tài)ao段長為35 cm，如圖所示，則懸線與ab邊的夾角為_思路點(diǎn)撥：由于本題中的薄板是均勻的，故其重心在幾何中心上由于薄板受拉力和重力而處于平衡狀態(tài)，所以二力一定在同一直線上，即拉力的作用線的延長線一定經(jīng)過重心解析均勻矩形薄板的重心在對角線的交

18、點(diǎn)上，懸掛時(shí)懸線的延長線應(yīng)過重心應(yīng)注意o點(diǎn)不是ab的中點(diǎn)，e點(diǎn)才是ab的中點(diǎn)要根據(jù)幾何關(guān)系求出oe及oe的長度，再根據(jù)oe與oe互相垂直來計(jì)算夾角如圖所示，ae30 cm，ao35 cm，所以oe5 cm.由bc10 cm可得oe5 cm.由此可見oeoe5 cm，又因?yàn)閛e與oe互相垂直，所以45°.答案45°重心的確定方法質(zhì)量分布均勻，形狀規(guī)則的物體的重心在其幾何中心處形狀不規(guī)則的物體的重心可以通過下面的方法來確定1利用二力平衡確定重心原理：二力平衡時(shí)，兩個(gè)力等大反向方法一：(支撐法)軸對稱的碗、碟等，它們的重心在中垂線上，可用二力平衡的方法確定方法二：(懸掛法)對于不

19、規(guī)則的薄板狀物體，可以用懸掛法確定其重心的位置，依據(jù)的原理是二力平衡2當(dāng)要確定一個(gè)由幾個(gè)規(guī)則形狀物體(質(zhì)量分布均勻)組成的系統(tǒng)的重心時(shí)，可以先把這個(gè)系統(tǒng)分成幾個(gè)具有規(guī)則形狀的部分，把這幾個(gè)規(guī)則形狀部分的重心都找出來(由于質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體的重心在其幾何中心處，因此很容易找到)，再確定整個(gè)系統(tǒng)重心的位置跟進(jìn)訓(xùn)練3下列說法正確的是()a形狀規(guī)則的物體的重心，一定在物體的幾何中心上b物體的重心一定在物體上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狀有關(guān)，還和物體質(zhì)量的分布情況有關(guān)，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；物體的重心不一定在物體上，如質(zhì)量分

20、布均勻的圓環(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4關(guān)于重心，下列說法正確的是()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)，但一定還在鐵絲上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)量分布均勻、有規(guī)則形狀的物體的重心才在其幾何中心，故選項(xiàng)b錯(cuò)誤；物體的重心不一定在物體上，粗細(xì)均勻的鐵絲被彎成圓時(shí)，其重心在圓心處，而不在鐵絲上，故選項(xiàng)c錯(cuò)誤1物理觀念：力、重力、重心的概念2科學(xué)思維：做力的

21、圖示、示意圖，重力大小方向的確定，重心的理解3科學(xué)方法：等效法、二力平衡法找重心1關(guān)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不接觸的物體間一定沒有力的作用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)；根據(jù)力的定義，力是物體與物體間的相互作用，b對，c錯(cuò)；物體間有力作用時(shí)不一定直接接觸，如重力，d錯(cuò)2一個(gè)重20 n的物體沿斜面下滑，關(guān)于該物體重力的圖示，下列所示的四個(gè)圖中正確的是()abcda首先由重力的方向豎直向下，可判定b、c錯(cuò)因重力為20 n，標(biāo)度為5 n，所以線段應(yīng)有4