鲁科版 (2019)必修 第一册第1节 重力与重心学案

这是一份鲁科版 (2019)必修 第一册第1节 重力与重心学案，共16页。学案主要包含了力的描述，重力及其测量，物体的重心等内容，欢迎下载使用。

第1节 重力与重心











一、力的描述


1．力的定义：物体与物体之间的相互作用．


2．力的作用效果：使物体的形状或运动状态发生变化．


3．力的单位：力的单位是牛顿，简称牛，符号N.


4．力的矢量性：力是矢量，既有大小又有方向．


5．力的图示：可以用一条带箭头的线段表示力．线段的长短表示力的大小，箭头的指向表示力的方向，箭头(或箭尾)所在的位置表示力的作用点，线段所在的直线叫做力的作用线．


二、重力及其测量


1．重力：由于地球吸引而使物体受到的力．


2．测量：重力的大小可以用弹簧测力计测出，测量时物体必须保持静止，这样物体对测力计的拉力才等于物体受到的重力，体检时常用磅秤来测量体重．


3．大小：可用公式G＝mg计算得出，式中g是比例系数，g＝9.8_N/kg．


4．方向：总是竖直向下．


三、物体的重心


1．重心：物体的各部分都受重力作用，从效果上看可认为各部分所受到的重力作用集中于一点，这一点称为物体的重心．


2．决定物体重心位置的因素


(1)物体的形状；


(2)物体的质量分布．


3．物体重心与稳定的关系：重心越高，物体的稳定性越差；重心越低，物体的稳定性越好．





思维辨析


(1)只有接触的物体间才会有力的作用．( )


(2)只要两个力的大小、方向相同，这两个力的作用效果就相同．( )


(3)要想描述清楚一个力需要指明力的大小、方向和作用点．( )


(4)重力是由于地球的吸引而产生的，但它的方向不一定指向地心．( )


(5)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．( )


提示：(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)×


基础理解


(1)观察下列图片，分析力的作用产生什么效果？


①图中撑杆跳运动员的作用力使撑杆弯曲．





②图中运动员踢球的力使足球改变了运动方向．





(2)图甲所示，苹果落向地面；图乙所示，建筑上应用重垂线检测墙壁是否竖直．





①为什么树上的苹果总要落向地面？


②为什么使用重垂线能检测墙壁是否竖直？


提示：(1)①力可以使物体发生形变．


②力可以使物体的运动状态发生改变．


(2)①苹果受重力作用．


②因重力的方向是竖直向下的．





力和力的图示[学生用书P47]


问题导引


图中的甲、乙描述的是某小朋友拉车的情景．





(1)哪幅图对力的表示更准确？


(2)两幅图表示力的方法有何不同？


[要点提示] (1)甲图


(2)甲图是力的图示，用一条带箭头的线段表示力，用线段的长度描述力的大小，箭头表示力的方向，箭尾所在位置表示力的作用点；乙图是力的示意图，它只描述力的方向和作用点，不能描述力的大小．


【核心深化】


1．力的三个性质





2.力的作用效果


(1)力的作用效果





(2)影响力的作用效果的三要素：力的大小、方向和作用点．


3．力的图示与力的示意图的比较


以后除有特别说明外一般画力的示意图而不画力的图示．


关键能力1 对力的理解


(多选)(2019·枣庄高一月考)2018年8月24日，邹市明获得殊荣——“最多奥林匹克运动会男子拳击次特轻量级金牌获得者”吉尼斯世界纪录称号(邹市明曾获得2届奥运会拳击冠军、3届拳击世锦赛冠军、WBO蝇量级拳王)，下列说法中正确的是( )





A．邹市明在拳击比赛时，给对手一记重拳“KO”获胜，说明邹市明对对手施加了力，而对手未对邹市明施加力


B．邹市明对对手施加了力，施力物体是邹市明


C．邹市明一记重拳，对手感觉到痛而邹市明未感觉到痛，说明力的作用不是相互的


D．邹市明给对手一记重拳，对手是受力物体，同时也是施力物体


[解析] 邹市明一记重拳“KO”对手，邹市明对对手施力的同时，对手对邹市明也施加了力，选项A错误，B、D正确；邹市明打对手一拳，对手感觉到痛而邹市明未感觉到痛，说明身体不同部位耐受能力不同，而不能说明力的作用不是相互的，选项C错误．


[答案] BD


关键能力2 力的描述


在图甲中木箱P点，用与水平方向成30°角斜向右上方的150 N的力拉木箱；在图乙中木块的Q点，用与竖直方向成60°角斜向左上方的20 N的力推木块，使木块静止在墙壁上，在图丙中电灯静止悬挂．


(1)作出甲、乙两图中所给力的图示．


(2)作出图丙中电灯所受重力和拉力的示意图．





[答案] 如图所示





eq \a\vs4\al()


画力的图示的方法和步骤





(多选)关于力的概念，下列说法中正确的是( )


A．力是使物体发生形变或使物体的运动状态发生改变的原因


B．一个力必定联系着两个物体，其中每个物体既是施力物体又是受力物体


C．只要两个力的大小相等，它们产生的作用效果一定相同


D．两个物体相互作用，其相互作用力是有先后的


解析：选AB.从力的基本概念出发，根据力的两个作用效果，可知选项A正确．根据力的相互性，可知选项B正确．根据力的三要素，可知力的作用效果不仅与力的大小有关，还与力的方向和作用点的位置有关，选项C错误．物体间的相互作用力是同时的，没有时间上的先后顺序，选项D错误．


对重力与重心的理解[学生用书P48]


问题导引


1．如图所示，用弹簧测力计可以测量物体的重力大小．





(1)重力大小与物体的质量有什么关系？


(2)同一物体分别在北京和上海用测力计称其重力，示数是否相同？


2．“马踏飞燕”是汉代艺术家高超艺术的结晶，如图所示，飞奔的骏马用一只马蹄稳稳地踏在飞燕上．


骏马的重心是否一定在飞燕所在的竖直线上？物体的重心一定在物体上吗？





[要点提示] 1.(1)G＝mg (2)不同 2.是 不一定


【核心深化】


1．对重力的理解


(1)产生：重力是由于地球的吸引而产生的，但由于其自转的影响，重力一般不等于地球对物体的引力．


(2)大小


①同一地点，不同物体重力的大小与其质量成正比．


②不同地点，同一物体的重力随所处纬度的升高而增大，随海拔高度的增大而减小．


(3)方向：重力的方向总是竖直向下．重力的方向不一定“垂直地面向下”或“指向地心”．


2．对重心的理解


(1)特点：重心是物体各处所受重力的等效作用点，并非物体的其他部分不受重力作用．


(2)重心的位置及决定因素


①位置：重心的位置可以在物体上，也可以在物体外．


②决定因素


a．物体质量分布情况．


b．物体的形状．


(3)重心位置的确定方法


①质量分布均匀、形状规则的物体的重心就在其几何中心上．


②形状不规则的物体，重心与物体的形状、质量分布情况均有关．


关键能力1 重力的理解


(多选)关于重力，下列说法正确的是( )


A．重力就是地球对物体的吸引力，其方向必定指向地心


B．重力的大小可以用弹簧测力计或杆秤直接测出


C．质量大的物体所受重力可能比质量小的物体所受重力小


D．物体对悬绳的拉力或对支撑面的压力的大小可以不等于重力


[解析] 重力产生的原因是地球对物体的吸引，但通常情况下重力只是地球对物体的吸引力的一部分，重力的方向竖直向下，但并不一定指向地心，所以选项A错误．杆秤测量的是物体的质量而非重力，选项B错误．由公式G＝mg可知，重力的大小由质量m和g值共同决定，由于在不同的地理位置g值可能不同，因此质量大的物体与质量小的物体在不同的地理位置处因g值的差异，有可能质量大的物体所受重力反而小，选项C正确．用一根悬绳吊起一个物体，当物体静止时对该竖直悬绳的拉力大小等于物体的重力，当物体摆起来时对该悬绳的拉力大小不等于物体的重力；把物体静止于一水平支撑物上，物体对该水平支撑物的压力大小等于物体的重力．物体静止于斜面上，物体对该支撑面的压力大小不等于物体的重力，选项D正确．


[答案] CD


关键能力2 重心的理解


(2019·浙江温州中学高一月考)关于物体的重心，下列说法正确的是( )


A．物体的重心一定在物体上


B．用线竖直悬挂的物体静止时，线的方向不一定通过其重心


C．一砖块平放、侧放或立放时，其重心在砖内的位置不变


D．舞蹈演员在做各种优美的动作时，其重心位置不变


[解析] 质地均匀，外形规则的物体的重心在物体的几何中心上，可能不在物体上，故A错误；根据二力平衡可知，用一根细线悬挂的物体静止时，细线方向一定通过其重心，故B错误；物体的质量分布与形状没有发生改变，其重心的位置与物体的摆放方式无关，故C正确；舞蹈演员在做各种优美的动作时，身体形状发生改变，因此会影响其重心的位置，故D错误．


[答案] C


eq \a\vs4\al()


重心及重心的确定方法


(1)固定形状的物体的重心，与物体所在的位置及放置方式和运动状态均无关．物体形状改变时或质量分布发生变化时，其重心位置可能改变．


(2)质量分布均匀，形状规则的物体的重心在其几何中心处．


(3)形状不规则的物体的重心可以通过“支撑法”或“悬挂法”确定．


原理：二力平衡时，两个力等大反向．


支撑法：轴对称的碗、碟等，它们的重心在中垂线上，可用二力平衡的方法确定．


悬挂法：对于不规则的薄板状物体，可以用悬挂法确定其重心的位置．


【达标练习】


1．(多选)(2019·深圳中学测试)如图所示，两辆车在以相同的速度做匀速运动，根据图中所给信息和所学知识你可以得出的结论是( )





A．物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分所受重力集中于一点


B．重力的方向总是垂直向下的


C．物体重心的位置与物体形状和质量分布有关


D．力是使物体运动的原因


解析：选AC.物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分所受重力集中于一点，这个点就是物体的重心，重力的方向总是和水平面垂直，是竖直向下而不是垂直向下，所以A正确，B错误；从题图中可以看出，汽车(包括货物)的形状和质量分布发生变化，重心的位置就发生变化，故C正确；力不是使物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，所以D错误．


2．下列说法中正确的是( )


A．物体重力的大小等于它对竖直悬绳拉力的大小或等于它对水平支持面压力的大小


B．在地球各处的重力方向都是相同的


C．重心是理想化的物理模型


D．对某一物体而言，其重力的大小总是一个恒量，与物体所处位置无关


解析：选C.物体重力的大小与它对竖直悬线的拉力或它对水平支持面压力的大小并不一定相等，A选项不对．在地球上各处的重力都是竖直向下的，但各个地方的竖直向下并不是指向同一方向，例如南极和北极的重力方向恰好相反，同一物体在不同纬度处的重力大小也是不同的，地球表面上，越靠近两极g越大，所以B、D是不正确的．重心是为研究问题方便而引入的一个物理模型，物体各个部分都受重力作用，可以等效地看作集中在一点上，所以C是正确的．





[随堂检测][学生用书P49]


1．(多选)下列关于力的作用效果的叙述正确的是( )


A．物体的运动状态发生改变必定是物体受到力的作用


B．物体的运动状态没有发生改变，物体也可能受到力的作用


C．力的作用效果不仅取决于力的大小和方向，还与力的作用点有关


D．力作用在物体上，必定同时出现形变和运动状态的改变


解析：选ABC.因为力是改变物体运动状态的原因，故物体的运动状态发生改变，必定受到力的作用，故A正确；由于力的作用效果是使物体发生形变或改变物体的运动状态，两者可同时发生，也可不同时发生，故B正确，D错误；力的作用效果取决于力的三要素，故C正确．


2．关于如图所示的两个力F1和F2，下列说法正确的是( )





A．F1＝F2，因为表示两个力的线段一样长


B．F1>F2，因为表示F1的标度大


C．F1

D．无法比较，因为两个力的标度的大小未知


解析：选D.在力的图示中，所表示的力的大小取决于图中标度的大小和线段的长短，离开了标度的大小，仅由线段的长度无法比较F1和F2的大小，所以选项D正确．


3．(2019·福州三校期中联考)关于重力，下列说法正确的是( )


A．重力的方向总是垂直地面向下


B．重力的大小只与质量有关


C．重心概念的建立应用了等效替代的思想


D．物体所受的重力只有受力物体，没有施力物体


解析：选C.重力方向是竖直向下，而不是垂直地面向下，故A错误；重力的大小G＝mg，地面上同一点处物体所受重力的大小与它的质量成正比，但是由于地球表面不同纬度和海拔高度不同的地方g值不同，同一物体在不同地方重力有变化，故B错误；重心是物体各部分所受重力的等效作用点，所以重心概念的建立应用了等效替代的思想，故C项正确；物体所受的重力是由于地球对物体的吸引产生的，所以物体所受的重力的施力物体为地球，故D项错误．


4．关于重心，下列说法正确的是( )


A．重心就是物体上最重的一点


B．重心就是物体的几何中心


C．直铁丝被折弯后，重心便不在中点，但一定还在铁丝上


D．重心是物体的各部分所受重力的等效作用点


解析：选D.重心是物体所受重力的等效作用点，并不是只有重心才受重力，故D正确，A错误．质量分布均匀、有规则形状的物体的重心才在其几何中心，故B错误．物体的重心不一定在物体上，如粗细均匀的铁丝被弯成圆时，其重心在圆心处，而不在铁丝上，故C错误．


5．如图所示，已知各物体的质量都相等且都处于静止状态，试在图上分别画出它们所受重力的示意图．





解析：重力的方向竖直向下，重力的作用点位于物体的重心上，质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上．重力的示意图如图所示．





答案：见解析图


[课时作业][学生用书P130(单独成册)]


一、单项选择题


1．下述关于力的说法中正确的是( )


A．力是物体对物体的作用


B．只有直接接触的物体间才有力的作用


C．力可以离开物体而独立存在


D．力的大小相同，产生的效果一定相同


解析：选A.由力的特性知，力是物体与物体间的相互作用，力不能离开物体而单独存在，不相互接触的物体间仍可存在力的作用，力的作用效果由大小、方向、作用点共同决定，故A正确，B、C、D均错误．





2．歼­20战机是中国最近研制出的第五代隐身重型歼击机．它以具有隐身性、高机动性以及先进的航电系统让世界震惊．关于歼­20战机的受力下列说法正确的是( )


A．战机受到的重力指向地心


B．战机受重力的同时，它也对地球产生引力


C．战机向前运动的推力无施力物体


D．战机匀速飞行，它不受重力作用


解析：选B.重力的方向竖直向下，不一定指向地心，故A错误．由于地球对战机的吸引而产生了重力，同时战机也对地球有引力作用，力的作用是相互的，故B正确．任何力都有施力物体，战机向前的推力来自于空气，故C错误．任何在地球附近的物体都受重力作用，故D错误．


3．关于不倒翁不倒的原因，是它的重心设计巧妙，下列说法中正确的是( )





A．重心在不倒翁的几何中心上


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体上


解析：选C.由于物体在其他条件不变的情况下，重心越低，物体的稳定性越好，不倒翁的重心一定做得很低，C对，A、B、D均不对．


4．下图中表示的是小车所受外力F的图示，所选标度都相同，则对于小车的运动，作用效果相同的是( )





A．F1和F2 B．F1和F4


C．F1、F3和F4 D．都不相同


解析：选B.根据力的图示和力的矢量性可知，F1和F4大小、方向相同，故选项B正确．


5.





如图所示，苹果在空气中下落时( )


A．只受重力


B．只受空气阻力


C．受重力和空气阻力


D．所受合力一定为零


答案：C


6．关于重力和重心，下列说法正确的是( )


A．当物体漂浮在水面上时重力会减小


B．放置在水平面上的物体对水平面的压力就是物体的重力


C．物体的重心位置总是在物体的几何中心上


D．物体的重心位置可能随物体形状的变化而改变


解析：选D.物体的重力与物体所处状态无关，A错；物体对水平面的压力与物体的重力的施力物体及受力物体不同，B错；物体的重心位置与物体的形状及质量分布有关，只有质量分布均匀，形状规则的物体的重心才在其几何中心上，C错，D对．


7．下面关于重心位置的说法正确的是( )


A．汽车上的货物卸下后，汽车的重心位置降低了


B．物体在斜面上下滑时，物体的重心相对该物体降低了


C．对于形状规则的物体，重心一定在物体的几何中心


D．对于重力一定的物体，无论其形状如何变化，其重心位置不变


解析：选A.重心位置随质量分布情况的变化而改变，选项A正确．物体的重心相对自身位置不变，选项B错误．质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上，选项C错误．物体的形状改变，质量分布改变，重心位置也要发生变化，选项D错误．


8．(2019·贵州黔东南州期末)一个重20 N的物体沿斜面下滑，关于该物体重力的图示，下图所示的四个图中正确的是( )





解析：选A.物体的重力为20 N，标度设为5 N，方向竖直向下，作用点在重心，因此物体所受重力的图示不正确的是B、C、D选项，A正确．


二、多项选择题


9．(2019·济南高一检测)在体育运动中，人的身体重心位置随着姿势的变化而改变．如图所示，下列各姿势中身体重心位于体内的是( )





解析：选ACD.人的质量分布近似均匀，故重心位置与形状有关，由图可知，选项A、C、D中人的重心位于体内，选项B中人的重心位于体外．


10．有一圆形的均匀薄板，若将其中央再挖掉一个小圆板成一个圆环，如图所示，下面说法不正确的是( )





A．重心向外侧偏移，重力减小


B．重力和重心都没有变


C．重力减小，重心位置没有变


D．重力减小，重心位置不存在


解析：选ABD.圆板和圆环均属于质量分布均匀、有规则形状的物体，其重心均在几何中心，故重心的位置不变，C正确，A、B、D错误．


11．在下表中，分别表示了A、B、C、D四个力的图示，其中正确的是( )


A．重3 N的电灯受到灯绳的拉力


B．静止在空中重力是2 500 N的气球受到的重力


C．铁锤对道钉竖直向下的大小为2.5×103 N的打击力


D．重5 N的书静止在水平桌面上的重力





解析：选BC.四种情况下各力的图示长度都是正确的．A选项中灯绳对电灯的拉力，施力物体是绳，受力物体是电灯，且方向竖直向上，故A选项错误；B、C选项中力的图示所表示的力的方向、大小及作用点都正确，受力物体、施力物体的说法也正确，故B、C选项正确；D选项中重力的施力物体是地球，受力物体是书，D选项错误．


三、非选择题


12．如图所示，重30 N的木块浮在水面上，作出木块所受浮力的图示和示意图，并指出施力物体和受力物体．





解析：选单位长度的线段表示10 N的力，从木块的作用点竖直向上画一条三倍标度的线段，在线段上标上箭头表示力的方向，如图甲为木块所受浮力的图示．从力的作用点沿浮力的方向画有向线段，并标明浮力F，如图乙为木块所受浮力的示意图．浮力的施力物体是水，受力物体是木块．





答案：见解析图 施力物体是水，受力物体是木块


13．如图所示，物体A对物体B的压力是10 N，试画出这个力的图示和示意图．





解析：画力的图示，要严格按照以下步骤进行．


(1)选定标度：此题选单位长度的线段表示2 N的力．





(2)从力的作用点沿力的方向画一线段，线段长短根据选定的标度和力的大小成正比，线段上加刻度，如图甲所示，也可以如图乙所示，从O点(用O点代替B物体)竖直向下画一段五倍于标度的线段．


(3)在线段上加箭头表示力的方向．


画力的示意图：从作用点或从B的中心处沿力的方向画一线段，并加上箭头，表示方向，然后标明N＝10 N即可，如图丙所示．


答案：见解析图





学习目标
核心素养形成脉络
1.知道力是物体间的相互作用，会用力的图示和示意图来描述力．


2．知道重力的大小、方向和测量方法．


3．理解重心的概念及知道物体重心的位置的影响因素.
性质
理解
物质性
力是物体对物体的作用，脱离物体而独立存在的力是不存在的，一个力一定同时具有受力物体和施力物体
相互性
物体之间力的作用是相互的，只要一个物体对另一个物体施加了力的作用，另一个物体也一定会对这个物体施加力的作用
矢量性
力是矢量，不仅有大小，而且有方向
作图步骤
力的图示
力的示意图
选标度
选定标度(用某一长度的线段表示一定大小的力)
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的线段
标方向
在线段的末端标出箭头，表示力的方向
在线段的末端标出箭头，表示力的方向
选项
力的图示
施力物体
受力物体
A
地球
灯绳
B
地球
气球
C
铁锤
道钉
D
书本
桌面