重力的三要素有什么特点?
◇学生提问
如图所示是同一个宇航员在地球和月球上的称重比较,根据所学的物理知识。谈谈图文信息是否符合科学道理?为什么?
教师,您看这个问题应该怎么分析呢?
◇问题探究
重力的大小与质量成正比(重要性:★★★)
老师:你看看图中比较了哪些物理量?
学生:我看看,图中要比较的物理量是质量和重力。
老师:那宇航员在地球和月球上的质量都是60kg对不对?
学生:我想想:课本上说质量是物质的一种属性,不随物体位置的改变而改变,这位宇航员到了月球上,质量还是60kg。
老师:很好,你再想想,这位宇航员在地球上和月球上的重力是否一样大呢?
学生:我想想,
6
地球对物体的吸引力大约是月球对物体吸引力的6倍,所以宇航员在月球上受到的重力大约是他在地球上重力的。。
哈哈,我明白了,图文信息显示宇航员质量是不随所处的位置而变化,但在地球上和月球上受到的重力是不同的。这是符合科学道理的。
老师:很好,你再想想,怎样计算宇航员的重力?
学生:我想想,课本上说,物体受到的重力与该物体的质量成正比,比值是9.8N/kg,用符号表示。重力与质量的关系表达式为。
重力的方向是竖直向下的(重要性:★★★)
学生:刚才我弄清楚了重力的大小怎样计算,它的另外两个要素又有何特点呢?
老师:你来看这道中考题
如图所示是地球表面附近的一些物体,请画出飞机所受重力的示意图。
学生:要是地面平整的话,我会画出这个力,方向与地面垂直向下就行,可是现在这道题显示地球的表面弯曲呀!真晕!
老师:呵呵,别急!其实重力的方向不是你认为的那样与平整地面垂直,只有平整地面水平时,重力的方向才恰巧与地面垂直;除此之外,重力的方向与地面是不垂直的!
学生:哦,那重力的方向到底向哪呀?
老师:你仔细想想,为什么图中的地球下面的楼房、人没有掉
6
“下”去?
学生:嗯,我想想,楼房、人、铁塔、轮船的重力方向应该是相同的,应指向同一个位置,我得找它们的共同点,那就是都指向地球的正中心―――地心了吧?
老师:呵呵,你真聪明,还真让你归纳出来了!重力的方向是从物体所在位置指向地心,在物理学中我们称这个方向为竖直向下!
现在你画一下飞机所受重力的示意图
学生:嗯,如图所示,从飞机中点出发,沿指向地球中心的方向画一线段,在线段的终点处向地心方向画箭头,并写出符号G。老师您看,我画的对不对?作用点我取在这个位置是否合适?
重心(重要性:★)
老师:很好!重力在物体上的作用点我们叫做重心。质地均匀、外形规则的物体,如厚薄均匀的正方形、长方形薄板的重心在对角线的交点处,球的重心在球心、均匀直棒的重心中点处。
学生:噢,那重心是不是都在物体上面呀?
老师:呵呵,你可用实验的办法确定一下啊,比如吊环(圆形铁环)、家用铝锅等空心物体……
学生:我想想,我分别从几个点将它们悬挂起来,重力作用线的交点就是它们的重心位置,那么说重心应该不在物体上?
老师:对啊,物体的重心不一定在物体上,这取决于物体的结构!
学生:谢谢老师,我弄明白了:重力的三要素很特殊,大小与质量成正比;方向是竖直向下的,作用点叫重心,还不一定在物体上呢!
◇学生笔记
重力的大小可用计算;
6
方向是竖直向下的,不一定与地面垂直;
重心不一定在物体上,规则物体重心在几何中心。
◇要点训练
1.小明用天平、钩码、弹簧秤研究物体所受重力跟物体质量的关系,测量记录的实验数据如表所示:
质量m/㎏
0.00
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
重力G/N
0.0
0.9
3.0
4.0
4.9
(1)某次测量弹簧秤的读数如图甲所示,请你将弹簧秤的读数填入上表空格中。
(2)根据上表记录的实验数据,在乙图中作出重力随质量变化的图像。
(3)由实验可以得出的结论是:_____________________。
(4)在用天平称量钩码质量时,要注意使用天平之前,应该使游码停留在_________位置。
答案: (1) 2.0 ; (2)答案如图5-46所示;
6
(3)物体的重力与它的质量成正比;(4)零刻度
解析 (1)由题意知,读出的力的大小要估读为2.0N;
(2)先根据质量与对应的重力值在坐标系内画出相应的点,然后连接成图线;
(3)归纳结论的一般方法是计算同一物理量前后两次之比,找出不同物理量之间的定量关系;
(4)调节天平的第一步就是将游码拨到标尺左侧的零刻度线上。
2.如图所示,一物体以某一初速度冲上光滑斜面,请作出该物体受力的示意图。
6
答案 如右图所示
解析 因为斜面是光滑的,所以物体不受摩擦力作用,也不受推力作用;只受到重力和支持力作用。由于重力的方向总是竖直向下的,从物体中点出发,竖直向下画一线段,在线段的终点处向下画箭头,并写出符号G即可;而支持力的方向一定垂直于支持面,本题中的支持面是斜面、不是水平面,所以物体所受支持力的方向不是竖直向上的,因此从物体中点出发,沿与斜面垂直向上的方向画一线段,并让这一线段比表示重力的线段短一些(因为物体所受支持力比重力小),在线段的终点处斜向上画箭头,并写出符号FN即可。
6