第 3 节 重 力
导入一:
教师播放课件(①苹果下落;②水往低处流;③抛出的球落地;④羽毛飘落).
引导提问:①你看到的这些物理现象有什么共同特点?
②物体下落的原因是什么?
学生交流讨论.
结论:它们都受到地球的吸引力——重力.
导入二:
我们站在地面上,脚朝下,站得很稳,但地球是球形的,在我们“脚下”的阿根廷人,好像
是脚朝上的,同学们是否替他们担心过:若不小心,他们是不是极有可能会“掉”到太空里!通
常我们说的“下”指的是什么呢?
我国古书《列子》中有一篇“杞人忧天”的寓言,讲的是大约公元前四百多年的一个故
事.书中说,一个人看到所有东西都向地面降落,担心天塌下来被砸死,急得茶饭不思,夜不能
寐.《列子》的作者指出了地球上一切物体都要下落的事实,不过没进一步思考为什么所有
的东西都要落向地面.聪明的你知道地球附近的物体为什么要落向地面吗?
[设计意图] 设悬疑,引起学生无限遐想,激发学生探知欲望.
一、重力的大小:探究重力的大小跟质量的关系
1.提出问题、进行猜想
教师:大家说从树上掉下的苹果受到什么力的作用?
学生:重力.
教师:大家分析一下施力物体和受力物体分别是什么?
学生:施力物体是地球,受力物体是苹果.
教师:对的.苹果受到重力的作用,这个力的施力物体是地球,受力物体是苹果.重力也是
一种力.我们学过力有三要素,同学们还记得力的三要素是什么吗?
学生:大小、方向、作用点.
教师:正确.重力是一种力,所以重力也应该有大小、方向和作用点.2
教师:日常生活经验告诉我们,重力是有大有小的.根据你的生活经验,比较这两本书,哪
本书的重力大呢?比较这两个钩码(或砝码),哪个更重呢?
学生:厚的书比薄的书重;大的钩码(砝码)比小的重.
教师:为什么呢?
学生:质量大的,受重力大;质量小的,受重力小.
教师:大家可以用手掂掂各自桌上不同质量的物体,比如厚度不同的书、铅笔盒、书包等,
想一想,物体受到的重力与质量的大小是不是真的有关系呢?如果有,那么它们的定量关系是
什么?
学生:用手掂身边的物体,不同质量的物体,手上感觉到的压力不一样;学生进行思考、讨
论,猜测重力和质量有一定的关系.
[设计意图] 激发学生学习的兴趣,引导学生思考要研究的问题,让学生学会独立思考.
知道重力的方向.
2.进行实验
教师:我们如何研究它们的关系?
学生:进行实验,由实验数据找出它们之间的关系.
教师:对.我们可以利用实验来找出重力与质量的关系.现在我们以小组为单位,用你们
桌上的实验仪器进行实验.(教师巡视,指导学生进行实验;指导学生对实验数据进行分析、讨
论,解释学生的疑难问题)
将学生分为小组(4 人一组)
①制订简单的实验计划,设计表格;
②进行实验,收集数据:用弹簧测力计分别测出一个或多个钩码的重力;把数据填入表中;
分析数据.
③分析数据,采用比值法处理数据: = 或 =常量.
④小组成员间进行讨论,得出本小组的结论.
3.交流讨论
教师:你们的实验结果怎样?得到了什么样的结论?每个小组选一个代表来汇报你们的实
验结果.(教师指导学生进行交流讨论,帮助学生解决问题)
学生:小组选出代表汇报实验结果和结论,提出各组在实验中遇到的问题.
在学生交流讨论后,教师给出 g 的含义,写出物理公式.
结论:重力和质量成正比关系;或重力和质量的比值是常数.
[知识拓展] 在不同的星球上 g 的数值不同,例如在月球上 g 月= g 地,而在地球的不同
位置,g 地的数值也略有不同,但一般认为在地面附近其数值不变,在粗略计算时,也可以取 g
地=10 N/kg.
[过渡语] 重力是一种力,我们知道了重力的大小,那么重力的方向是什么呢?
二、重力的方向
思路一
教师:重力的方向是怎样的呢?大家根据日常的生活经验和我们上课时课件中的现象猜
想一下.
学生:①向下的;②指向地面;③垂直于水平面.
教师演示实验:从空中释放粉笔,粉笔由静止开始自由下落.
学生观察,分析得出重力的方向和粉笔下落的方向一致.3
教师:重力的方向会发生变化吗?大家利用桌上的铁架台做个小实验,看看在铁架台抬起
的过程中,重力的方向是否发生了变化.
学生进行实验:
(1)把带细线的小球系在水平放置的铁架台上,让学生观察细线的方向;
(2)把铁架台底座的一侧轻轻抬起(模拟在不平地面上的情况),在抬起的过程中观察细
线的方向.
教师:各种情况下观察细线的方向是否一致呢?重力的方向是否与地面情况有关?是与当
地地面垂直呢,还是与水平面垂直?
学生:在铁架台抬起的过程中,细线的方向没有发生变化.重力的方向不一定垂直于地面.
教师:我们观察到的细线的方向与重力方向一致,它垂直于水平面,而不是垂直于地面,
我们称这个方向为“竖直向下”.
思路二
知道了物体重力的大小和它的质量有关,接下来我们来了解重力的第二个要素:方向.通
过实验和生活经验,我们已经了解了一切物体在失去支持时都要落到地面.
【演示 1】
(1)观察拿在手中的小球自由下落的方向.
(2)用一根线把物体悬挂起来,观察静止时线的方向.
小球受重力而自由下落时的方向及悬挂的物体受重力作用使悬线下垂的方向便是重力
的方向,这一方向是竖直向下的,所以重力的方向是竖直向下的.(竖直向下与垂直向下是有
区别的,不能混淆)
【演示 2】
(1)两条铅垂线的方向.它们方向是否相同?
(2)铅垂线与水平桌面的方向是否垂直?
(3)铅垂线与斜面的方向是否垂直?
两条铅垂线的方向平行,铅垂线的方向与水平桌面垂直,与斜面不垂直.重力的方向总是
竖直向下的(不能说垂直向下).
现在请同学们利用铅垂线检查我们教室的墙壁是否竖直,窗台及课桌面是否水平.说说
你们检查的结果和根据.如果铅垂线和墙壁是平行的,说明墙壁竖直,如果铅垂线和桌面及窗
台是垂直的,则说明桌面和窗台是水平的.
建筑工人之所以用铅垂线来检查所砌的墙是否竖直,就是因为铅垂线的方向总是竖直向
下的.
我们站在地面上,脚朝下,由于重力的作用可以站得很稳,但地球是圆形的,在我们“脚下”
的人,好像脚是朝上的,他们也能站得稳,为什么呢?4
我们所说的“竖直向下”的“下”指的是什么方向?地球上不同地方的人或物体受到的
重力的方向对于他们所处的位置来说都是竖直向下的.因为地球是球形,所以地球上不同位
置上的“下”实际都指向了地球的中心,因此我们所说的竖直向下的“下”指的是指向“地
心”.
指向地心的方向叫“向下”,背离地心的方向就应该叫做“向上”.正因为地球上不同地
方的人们都受到地球指向地心的重力作用,所以各个地方的人们都能安然无恙地生活在地球
表面.
[过渡语] 力有三要素,我们知道了重力的大小、方向,那么重力的作用点在哪儿呢?
三、重力的作用点———重心
教师直接给出重心的概念,告诉学生如果有其他物体支持着重心,物体就能保持平衡.
带领学生一起做个小实验:用手指支在直尺的中心,直尺能够保持平衡.
[设计意图] 利用直观的小实验,给学生直观的印象,易于理解接受.
学生在老师的带领下,用手指支撑直尺的中心,发现直尺平衡.有兴趣的学生继续用同样
的方法寻找钢笔、圆珠笔、教材等的重心.
教师介绍重心与物体形状、质量分布是否均匀有关系.
(1)质地均匀、外形规则的物体重心在它的几何中心处.
(2)质量不均匀、外形不规则物体重心可以用悬挂法确定.
向学生介绍重心位置在工程中的作用.
师:(播放课件)现在请同学们拿出自己亲手制作的“不倒翁”,扳一下,看它怎样运动,为
什么它不倒,它的重心有什么特点?
生:不倒翁身体的下部有一个很重的物体,上部几乎是空的,因此它的重心很低.将不倒
翁扳倒后,重力的作用就会使它回到原来的位置,所以扳不倒.
学生举出日常生活中类似的事例.如:落地电风扇有一个很重的底座等等.
[知识拓展] ①重心的位置不一定总在物体上,例如,圆环状的物体的重心在圆环的圆
心,空心球的重心在球心.②对于形状固定的物体,其质量分布的情况不变,它的重心位置不
变;对于形状、体积改变的物体,它的质量分布的情况发生了改变,所以它的重心的位置会改
变,例如:体操运动员在空中转体时,由于身体的形态不断改变,所以他的重心的位置也在不
断改变.③稳度:稳度就是物体的稳定程度,稳度越大,物体就越不容易倾倒,重心的高低会影
响到物体的稳度,重心越低,稳度越大.不倒翁之所以不会倒,就是重心很低,稳度很大的缘故.
[设计意图] 激发学生学习的兴趣,引导学生思考要研究的问题;让学生学会独立思考.
学会判断重心位置.
[过渡语] 重力是一种常见的力,重力是怎么由来的呢?5
四、重力的由来
牛顿认为,地球和月球之间存在互相吸引的力.这个力跟地球吸引它附近物体使物体下
落的力是同一种力.在这个基础上,牛顿发现了万有引力.
万有引力:宇宙间的物体,大到天体,小到尘埃,都存在互相吸引的力,这就是万有引力.
[知识拓展] 重力的产生是由于地球的吸引而使物体受到的力,但重力与万有引力并不
是同一概念,万有引力是指所有物体之间互相存在的吸引力,所以万有引力范围比重力更大,
它包括了重力,重力只是万有引力的一种.
1.重力(G):由于地球的吸引而使物体受到的力.
2.重力方向:竖直向下.
应用:铅垂线.
3.重力大小:重力和质量成正比:G=mg.
g=9.8 N/kg,表示质量为 1 kg 的物体,受到的重力是 9.8 N.
4.重心:重力的作用点.
1.牛顿从苹果落地现象中发现了万有引力定律,如图所示的实物中,重力约为 2 N 的是
( )
A.牛顿
B.一个苹果
C.地球
D.一片树叶
解析:本题考查重力的估算.解答时可先求出重 2 N 的物体的质量,然后根据质量进行判
断.在不精确计算时,g 可取 10 N/kg,该物体的质量约为 m= = =0.2 kg.牛顿和地球的
质量要比 0.2 kg 大得多,一片树叶的质量要比 0.2 kg 小得多,一个苹果的质量与 0.2 kg 最为
接近,故选 B.
2.下列图像中,能正确反映“物体所受的重力跟它的质量的关系”的是 ( ).6
解析:本题考查重力与质量的关系图像.物体所受的重力跟它的质量成正比,其图像应是
一条过原点的直线,故选 B.
3.如图是描述地球上不同位置的人释放手中石块的四个示意图,图中虚线表示石块下落
的路径,则对石块下落路径的描述最接近实际的示意图是 ( )
解析:本题考查对重力方向的正确理解.重力的方向是竖直向下的,这里的“向下”指的
是指向地心的方向,故从手中释放的石块由于受重力的作用,下落的方向是指向地心的.故选
B.
4.关于重心,下列说法正确的是 ( )
A.物体的重心一定在物体上
B.只要是质量分布均匀的物体,其重心一定在物体上
C.物体的重心与物体的质量分布和物体的形状有关
D.用悬挂法找物体的重心时,细线一定通过物体的重心
解析:物体重心的位置可以在物体上,也可以在物体外,如圆环、空心球,它们的重心在中
间的空心部位上,故 AB 选项不正确;物体的重心与物体的质量分布和物体的形状有关,物体
的质量分布或者形状改变时,重心也随之改变,故 C 选项正确;用悬挂法找物体的重心时,细
线的延长线一定通过重心,但是细线不一定通过物体的重心,故 D 选项不正确.故选 C.
1.定义:由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力.
2.施力物体:地球.
3.重力的三要素:
(1)大小:物体所受的重力跟它的质量成正比.
公式:G=mg 或 g=
g=10 N/kg
(2)方向:竖直向下.
(3)重心:重力在物体上的作用点.7
一、教材作业
【必做题】
教材第 14 页动手动脑学物理的 1,2,3,5 题.
【选做题】
教材第 14 页动手动脑学物理的 4 题.
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