2024-2025學年新教材高中物理第3章相互作用第1節(jié)重力教案粵教版必修第一冊

PAGE9-第一節(jié)重力學習目標：1.[物理觀念]知道力是物體間的相互作用，重力概念、重力大小、方向及重心概念，能說明有關重力的自然現(xiàn)象．2.[科學思維]駕馭重力的大小及方向，能對簡潔的力、重力進行分析、推理，能解決實際問題．3.[科學探究]通過對重力的探究，學會與他人合作溝通，能說明探究的結果．4.[科學看法與責任]學會在處理重力問題中，培育實事求是的科學看法，激發(fā)學習科學的愛好．閱讀本節(jié)教材，回答第63頁的“探討與溝通”并梳理必要的學問點．教材P63“探討與溝通”提示：因為是薄板，兩次平衡時，直線都過重心，故交點可認為是重心所在．一、重力1．定義：由于地球的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是自由落體加速度，g＝9.8N/kg.3．重力的方向：總是豎直向下．留意：重力方向總是豎直向下，不是垂直向下．二、力的圖示1．力的示意圖：用一帶箭頭的有向線段表示力的方向和作用點．2．力的圖示：線段按肯定比例(標度)畫出，線段的長度表示力的大小，線段的箭頭指向力的方向，箭尾(或箭頭)表示力的作用點．三、重心1．重心：物體的各組成部分都受重力作用，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(tài)．(2)物體的質量分布．3．確定物體重心的方法(1)形態(tài)規(guī)則、質量分布勻稱的物體，重心在幾何軸對稱中心．(2)薄板重心可用懸掛法來確定．說明：①物體的重心可以不在物體上．②任何一個物體有且只有一個重心．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)物體的穩(wěn)定程度與重心凹凸有關． (√)(4)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．下列說法中正確的是()A．雞蛋碰石頭，雞蛋“粉身碎骨”，石頭“安穩(wěn)無恙”，說明石頭對雞蛋有力的作用，但雞蛋對石頭無力的作用B．“風吹草動”，草受到了力，但沒有施力物體，說明沒有施力物體的力也是存在的C．磁鐵吸引鐵釘時，磁鐵不須要與鐵釘接觸，說明力可以脫離物體而存在D．網球運動員用力擊球，網球受力飛出后，網球受力的施力物體不再是球拍D[A錯：雞蛋與石頭間的作用是相互的，只是作用效果有區(qū)分；B錯：“風吹草動”中草的施力物體是空氣；C錯：力不行以離開物體而存在，磁鐵對鐵釘?shù)淖饔檬峭ㄟ^磁鐵四周的磁場產生的，磁場離不開磁鐵，磁場是一種特別的物質；D對：網球飛出后受重力和阻力，施力物體分別是地球和空氣，而不再是球拍．]3．關于重力，下列說法正確的是()A．物體上只有重心處才受到重力作用B．球體的重心肯定在球心處C．物體向上拋出時受到的重力小于它靜止時受到的重力D．同一物體在同一地點，無論其運動狀態(tài)如何，所受重力都一樣大D[A錯：物體上各個部分都受到重力；B錯：重心不僅與物體的形態(tài)有關，還與質量分布有關，所以球體的重心不肯定在球心；C錯：物體的重力與物體的運動狀態(tài)無關，則知物體向上拋出時受到的重力等于它靜止時受到的重力；D對：同一物體在同一地點，重力加速度g相同，物體的重力G＝mg相同．]重力李華同學攜帶一重要試驗儀器，從廣州坐動車到北京，若途中儀器保管妥當．請?zhí)骄浚?1)儀器的質量發(fā)生了變更嗎？(2)儀器的重力大小、方向有變更嗎？提示：(1)沒有．(2)有變更，因為緯度不同，g的大小方向都不同，G＝mg也不同．1．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(tài)無關，與物體是否受其他力無關．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(tài)．(3)重力和質量的區(qū)分與聯(lián)系項目重力質量區(qū)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(fā)生變更不隨地理位置的變更而發(fā)生變更測量工具彈簧測力計天平矢量與標量矢量標量聯(lián)系G＝mg2．畫力的圖示和力的示意圖的流程：【例1】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(tài)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(tài)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(shù)，由G＝mg可知，重力與質量成正比，D正確．]【例2】如圖所示，甲中在木箱的P點，用一與水平方向成30°角斜向上的150N的力拉木箱；乙中在木塊的Q點施一與豎直方向成60°角斜向上的20N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，并作出丙中電燈所受重力和拉力的示意圖．[思路點撥]依據力的圖示的畫法，正確選取標度畫出力的圖示．[解析](1)此題可按以下步驟對P點的拉力進行作圖：①選定一段長4mm的線段表示50N的力．②從作用點P沿力的作用方向畫一線段，依據選定的標度與力的大小確定線段的長度，并在線段上加刻度(即畫出線段長度為eq\f(150,50)×4mm＝12mm)，如圖甲′.③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點推力的圖示如圖乙′，作圖時，留意Q點推力的方向．(3)畫丙圖中力的示意圖時，可按以下步驟進行：①選定電燈為探討對象．②從作用點沿拉力方向(沿繩的方向)畫出一適當長度的線段，在線段的末端標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)畫出一適當長度的線段，在線段的末端標出箭頭表示重力的方向，這就是電燈所受重力的示意圖，留意表示拉力與重力的線段長度應當相等，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(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?。甗跟進訓練]1．關于重力，以下說法正確的是()A．重力的方向總是垂直于支持面對下的B．重力的方向總是指向地心的C．同一物體在地球各處所受的重力相同D．重力的大小不總等于彈簧測力計下面豎直懸掛的物體受到的彈簧測力計的拉力的大小D[重力的方向總是豎直向下的，與支持面無關，并不總是指向地心，只有在赤道和兩極時，重力的方向才指向地心，A、B錯誤；由于重力加速度隨緯度的增大而增大，故同一物體在地球各處所受的重力是不同的，C錯誤；重力的大小不總等于彈簧測力計下面豎直懸掛的物體受到的彈簧測力計的拉力的大小，只有在物體處于靜止或做勻速直線運動狀態(tài)時二者大小才相等，D正確．]2．關于如圖所示的兩個力F1和F2，下列說法正確的是()A．F1＝F2，因為表示兩個力的線段一樣長B．F1>F2，因為表示F1的標度大C．F1<F2，因為F1只有兩個標度的長度，而F2具有三個標度的長度D．無法比較，因為兩個力的標度的大小未知D[在力的圖示中，所表示的力的大小取決于圖中標度的大小和線段的長短，不知標度的大小，僅由線段的長度無法比較F1和F2的大小，選項D正確．]重心在地球上，由于物體受到地心引力的影響，都有向下運動的趨勢，這是我們都熟知的自然現(xiàn)象．可是在中國科技館中，卻有這樣一種物體，名叫雙錐體，如圖所示．將雙錐體滾子移到導軌較低的一端，再放開雙手，錐體將會自動上滾．也就是說，雙錐體可以在沒有外力的作用下，由低向高運動，雙錐體會爬坡．我們看到的現(xiàn)象就是雙錐體由低處向高處運動．請?zhí)骄浚?1)自己與小伙伴動手做一做．重心上升了嗎？(2)試說明這種現(xiàn)象？提示：(1)重心仍是降低的．(2)物體在重力場中因受到重力的作用會自然降低重心位置．我們從表面上看到雙錐體由低向高運動，這是由雙錐體的形態(tài)、導軌不平行以及導軌兩端凹凸不等造成的，是人在視覺上的一種錯覺．如圖甲、乙、丙所示分別是雙錐體的截面圖、導軌的俯視圖、整個裝置的側視圖．可見，事實上雙錐體的重心自始至終還是由高向低運動的．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(tài)有關．若物體的形態(tài)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．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．②質量分布不勻稱的物體，重心的位置由物體的形態(tài)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(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3】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(tài)．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(tài)，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°重心確定的方法質量分布勻稱、形態(tài)規(guī)則的物體的重心在其幾何中心；形態(tài)不規(guī)則的物體的重心可用二力平衡的方法確定，包括支撐法和懸掛法．若不規(guī)則物體可分為幾個規(guī)則物體，也可以將這幾個規(guī)則物體的重心找到，再逐步確定整個物體重心的位置．[跟進訓練]3．在體育運動中，人的身體重心位置隨著姿態(tài)的變更而變更．下列各姿態(tài)中身體重心位于體外的是()ABCDB[A選項中若保持平衡，重力應與支持力在一條直線上，所以重心在腳的正上方，在身體上；C、D選項中，重力所在豎直線在兩腳之間，也在身體上；B選項中重心位置應在身體正下方，在體外．]1．物理觀念：重力、重心、g的大小方向．2．科學思維：重心是等效思想的建立，重力的理解與應用．3．科學方法：作圖法、等效替代法．1．(多選)下列關于力的說法正確的是()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(fā)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(fā)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．]2．關于重力的大小，下列說法正確的是()A．由公式G＝mg知，物體所受的重力肯定等于其質量的9.8倍B．浮在水面上的大鐵船，由于水的浮力作用，其所受重力變小了，才漂在水面上C．熟透的蘋果往下落是因為受到重力作用，在天空飛行的飛機不掉下來，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肯定等于其重力大小D[g值不肯定都等于9.8N/kg，故A錯；g值隨位置的變更而變更，同一地理位置，物體重力不變，B錯；地球旁邊的物體都受到地球的吸引，即都受重力作用，C錯；若靜止于水