2019-2020年高中物理鲁科版必修1教学案：第4章 第1节 重力与重心(含解析)

2019-2020年高中物理鲁科版必修1教学案：第4章第1节重力与重心(含解析)1.力是物体间的相互作用，是有大小和方向的矢量；力的作用效果是使物体的形状或运动状态发生改变；可用力的图示或示意图表示力。

2．重力是由于地球的吸引而产生的，其大小为G＝mg，其方向总是竖直向下，且不一定指向地心。

3．重心是重力作用的集中点，其位置与物体形状和质量分布有关。

任何物体仅有一个重心，且不一定在物体上。

一、力的描述1．力的图示用一条带箭头的按一定比例画出的线段来表示力。

2．力的示意图只画出带箭头的线段来表示力，箭头表示力的方向，对线段的长度没有严格要求。

3．标矢性力不但有大小，而且有方向，是矢量(填“矢量”或“标量”)。

二、重力及其测量1．重力(1)定义：由于地球吸引而使物体受到的力。

(2)重力的大小：可用公式G＝mg计算得出，式中g是比例系数，g＝9.8_N/kg。

(3)重力的方向：总是竖直向下。

2．重力的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。

三、重心与稳定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．确定物体重心的方法(1)形状规则、质量分布均匀的物体，重心在其几何中心上。

(2)对不规则的细棒和薄板，可用支撑法或悬挂法确定其重心。

4．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。

1．自主思考——判一判(1)只要两个力的大小、方向相同，这两个力的作用效果就相同。

(×)(2)重力的大小会随位置变化，方向总是竖直向下，所以不变。

(×)(3)重心的位置可以不在物体上。

(√)(4)物体的稳定程度与重心高低有关。

(√)(5)一个物体的重心是唯一确定的，与形状变化无关。

(×)(6)同一物体在地球上和在月球上质量是一样的，但重力不同。

(√)2．合作探究——议一议(1)苹果从树上下落，静止释放的物体竖直下落，抛出的物体会落回地面，水会从高处流向低处。

这些司空见惯的现象受什么样的共同规律支配呢？图4-1-1提示：因为这些物体都受到重力作用，而重力的方向是竖直向下的，所以这些物体总要下落。

(2)如图4-1-2所示，当笔记本电脑放在某电子秤上时，便可直接从电子秤上显示出电脑的质量。

静止时电脑对电子秤的压力就是电脑所受的重力，这种说法正确吗？为什么？图4-1-2提示：不正确。

这两个力大小相等、方向相同，但力的性质、施力物体、受力物体、作用点都不相同，重力的施力物体是地球，受力物体是电子秤上的物体(电脑)；压力的受力物体是电子秤，施力物体是压在电子秤上的物体(电脑)。

(3)重力的施力物体是谁？重力与运动状态有关吗？提示：重力的施力物体是地球，其大小与物体运动状态无关。

1．对力的性质的认识(1)物质性：力是物体对物体的作用，任何力一定同时具有施力物体和受力物体。

只有施力物体或只有受力物体的力不存在。

(2)独立性：任何一个力都独立地产生作用效果，使受力物体发生形变或改变运动状态。

(3)矢量性：力不仅有大小，而且有方向，是矢量。

2．力的作用效果(1)(2)力的大小、方向和作用点都会影响力的作用效果。

(3)分析力的作用效果是判断物体是否受力的基本方法。

1．(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和改变运动状态的原因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也是受力物体C．只要两个力的大小相等，它们产生的效果一定相同D．互不接触的物体间的某对力，可以先后消失解析：选AB根据力的两个作用效果知A正确；力的大小、方向和作用点都会影响到作用效果，故C错误；由于力具有相互性和同时性，故B正确、D错误。

2．下列说法中正确的是()A．射出枪口的子弹，能射出很远的距离，是因为子弹离开枪口后受到一个推力作用B．甲用力把乙推倒，说明只是甲对乙有力的作用，乙对甲没有力的作用C．只有有生命或有动力的物体才会施力，无生命或无动力的物体只会受到力，不会施力D．任何一个物体，一定既是受力物体，也是施力物体解析：选D子弹在枪管内受到火药爆炸所产生的强大推力，离开枪口时有很大的速度，但子弹离开枪口以后，只受重力和空气阻力作用，并没有一个所谓的推力，A错误；物体间力的作用总是相互的，所以每一个物体既是受力物体，也是施力物体，甲推乙的同时乙也推甲，B错误，D正确；不论物体是否有生命或是否有动力，它们受到力的同时，都会施力，如马拉车时，车也拉马，C错误。

3．(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说法正确；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说法正确，D错误；力的作用效果取决于力的三要素，故C说法正确。

[典例]如图4-1-3所示，甲中在木箱的P点，用一与水平方向成30°角斜向上的150 N的力拉木箱；乙中在木块的Q点施一与竖直方向成60°角斜向上的20 N的推力，把木块抵在墙壁上。

试作出甲、乙两图中所给力的图示，并作出丙中电灯所受重力和拉力的示意图。

图4-1-3[思路点拨] 根据力的图示的画法，正确选取标度画出力的图示。

[解析] (1)此题可按以下步骤对P 点的拉力进行作图：①选定一段长4 mm 的线段表示50 N 的力。

②从作用点P 沿力的作用方向画一线段，根据选定的标度与力的大小确定线段的长度，并在线段上加刻度⎝⎛⎭⎫即画出线段长度为15050×4 mm ＝12 mm ，如图甲′。

③在线段的尾端加上箭头表示力的方向。

(2)可按同样的步骤画出Q 点推力的图示如图乙′，作图时，注意Q 点推力的方向。

(3)画丙图中力的示意图时，可按以下步骤进行：①选定电灯为研究对象。

②从作用点沿拉力方向(沿绳的方向)画出一适当长度的线段，在线段的末端标出箭头表示拉力的方向。

这就是绳对电灯拉力的示意图，同样沿重力方向(竖直向下)画出一适当长度的线段，在线段的末端标出箭头表示重力的方向，这就是电灯所受重力的示意图，注意表示拉力与重力的线段长度应该相等，如图丙′所示。

[答案] 见解析做力的图示与示意图的步骤1.关于图4-1-4所示的两个力F1和F2，下列说法正确的是()图4-1-4A．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<F2，因为F1只有两个标度的长度，而F2具有三个标度的长度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。

2．一个铁块在空中飞行，所受重力为120 N，方向竖直向下，试画出重力的图示和示意图，并说明施力物体和受力物体。

解析：(1)选定标度：选5 mm长的线段表示30 N的力。

(2)用一矩形表示铁块，从作用点沿力的方向画一线段，线段的长度按选定的标度和力的大小画，线段上面加上刻度，如图甲所示，从O点竖直向下画一条4倍于标度的线段。

(3)在线段上加上箭头表示力的方向。

也可以按照如图乙所示那样，不画铁块，而用O点表示铁块，画出重力的图示。

画力的示意图，如图丙所示，用一矩形表示铁块，从铁块上沿力的方向画一线段，并加上箭头，表示方向。

然后标明G＝120 N即可。

这个重力的施力物体是地球，受力物体是铁块。

答案：见解析1．与重力的大小有关的因素及重力的方向(1)在同一地点，重力的大小与质量成正比。

(2)在不同地点，某一物体的重力的大小与物体所处的纬度位置有关，在纬度越高的位置，所受重力越大；其重力的大小还与物体的海拔高度有关，在同一地点，位置越高，重力越小。

(3)重力的大小与物体的运动状态无关，与物体是否受其他力无关。

(4)重力的方向总是竖直向下，竖直向下不是垂直于支撑面向下，也不是指向地心。

2．重心的意义和重心的位置(1)重心是重力的等效作用点，并非物体的全部重力都作用于重心。

(2)重心的位置可以在物体上，也可以在物体外，如一个圆形平板的重心在板上，而一个铜环的重心就不在环上。

(3)重心在物体上的位置与物体所处的位置、放置状态及运动状态无关，但一个物体的质量分布或形状发生变化时，其重心在物体上的位置也发生变化。

(4)质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上；对形状不规则的薄物体，可用支撑法或悬挂法来确定其重心。

[典例]关于地面上物体的重力，下列说法正确的是()A．只有静止时，物体才受重力B．物体对地面的压力就是物体的重力C．弹簧测力计和杆秤都能称量物体的重力大小D．同一地点，物体的重力与其质量成正比[思路点拨]解答本题时应把握以下三点：(1)重力是由地球吸引而产生的，与运动状态无关。

(2)明确物体的重力和对地面的压力的施力物体和受力物体。

(3)把握物体的重力与物体的质量的关系。

[解析]物体是否受重力与运动状态无关，A错误；物体对地面的压力与物体的重力的施力物体和受力物体不同，故不是一个力，B错误；杆秤的原理是杠杆原理，只测质量不测重力，C错误；在同一地点g为常数，由G＝mg可知，重力与质量成正比。

[答案] D悬挂法确定物体的重心薄板形物体的重心可用悬挂法确定。

如图所示，先在A点把薄板悬挂起来，薄板静止时，薄板所受的重力与悬绳的拉力在同一竖直线上，所以薄板的重心一定在通过A点的竖直线AB上。

然后在C点把薄板悬挂起来，同理知，薄板的重心一定在通过C点的竖直线CD上，所以AB和CD的交点O就是薄板的重心位置。

1．下列说法正确的是()A．形状规则的物体的重心，一定在物体的几何中心上B．物体的重心一定在物体上C．地球对物体的吸引力就是物体的重力D．物体的重力是由于地球对物体的吸引而产生的解析：选D物体重心的位置不但与物体的形状有关，还和物体质量的分布情况有关，选项A错误；物体的重心不一定在物体上，如质量分布均匀的圆环的重心在其圆心，但不在圆环上，选项B错误；重力是由于物体受到地球的吸引而产生的，但重力并不是地球对物体的吸引力，选项C错误，D正确。

2．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重心是重力的等效作用点，并不是只有重心才受重力，故选项D正确，选项A错误。