第三章 第一节 重力-【金版新学案】2024-2025学年新教材高一物理必修第一册同步课堂高效讲义教师用书word（粤教版2019）

第一节　重力 【素养目标】　1.了解重力的产生，掌握重力大小的计算，认识重力的方向、重心。2.了解重力在生活中的应用。 知识点一　认识重力 [情境导学]　观察图片，水由于受到重力作用才形成飞流直下三千尺的奇观，思考物体所受重力是怎样产生的，可以用什么工具测量？ 提示：重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，可以用弹簧测力计测量。 (阅读教材P62完成下列填空) 1．力的定义：力是物体之间的相互作用。 2．力的作用效果：可以改变物体的运动状态，也可以使物体发生形变。 3．力的三要素：大小、方向和作用点。 4．重力 (1)定义：由于地球的吸引而使物体受到的力叫作重力。 (2)方向：竖直向下。 (3)大小：G＝mg，g是自由落体加速度。 (4)单位：牛顿，简称牛，用符号N表示。 5．力的表示方法 (1)力的示意图：用一条带箭头的有向线段表示力。 (2)力的图示：选定标度后，用与标度成比例的长度表示力的大小，有向线段的箭尾表示力的作用点，得到的图就称为力的图示。 [问题探究]　如图所示，建筑工人在砌墙时利用重垂线来检测墙身是否竖直，为什么使用重垂线就能够检测墙壁是否竖直？ 提示：重力的方向竖直向下，所以悬挂重锤的悬线一定在竖直方向上，如果墙身与悬线平行，则说明墙身竖直。 角度一　力及力的表示方法 下列说法正确的是(　　) A．“风吹草低见牛羊”，草受到了力，但没有施力物体，说明没有施力物体的力也是存在的 B．运动员将足球踢出，球在空中飞行是因为球受到一个向前的推力 C．甲用力把乙推倒，只是甲对乙有力，而乙对甲没有力 D．两个物体发生相互作用不一定相互接触 答案：D 解析：力是物体与物体之间的相互作用，任何力的产生都有施力物体和受力物体，风吹草的施力物体是空气，A错误；足球在空中飞行时不会受到向前的推力，因为这个力找不到施力物体，B错误；力的作用是相互的，甲对乙施力的同时，乙对甲也一定有力的作用，C错误；相互作用的两个物体，可以不接触，D正确。 学生用书第66页 如图所示，一物体A受到一个大小为10 N的拉力作用，该拉力方向与水平方向成30°角斜向右上，画出这个拉力的图示，并简述作图步骤。 答案：见解析 解析：画力的图示时，应按以下步骤进行：(1)选定标度，选取某长度的线段表示5 N的力；(2)沿力的方向并且从力的作用点开始，按比例画出一条线段，如图甲中有向线段的长度为标度的2倍；(3)在线段末端标上箭头，为了简便，还可以将受力物体用一个点来代替，将力的图示画成图乙所示的形式。 力的图示与力的示意图的画法 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) 无需选标度 画线段 从作用点开始沿力的方向画一条线段，根据选定的标度和力的大小按比例确定线段的长度 从作用点开始沿力的方向画一条适当长度的线段 标方向 在线段的末端标出箭头，表示方向 在线段的末端标出箭头，表示方向 角度二　重力 关于重力，以下说法正确的是(　　) A．重力的方向总是垂直于支持面向下的 B．重力的方向总是垂直于地面的 C．同一物体在地球上各处所受的重力相同 D．重力的大小不总等于弹簧测力计下面竖直悬挂的物体受到的弹簧测力计的拉力的大小 答案：D 解析：重力的方向总是竖直向下的，与支持面无关，并不总是指向地心，只有在赤道和两极时，重力的方向才指向地心，A、B错误；由于重力加速度随纬度的增大而增大，随高度的增加而减小，故同一物体在地球上各处所受的重力不一定相同，C错误；重力的大小不总等于弹簧测力计下面竖直悬挂的物体受到的弹簧测力计的拉力的大小，只有在物体静止或匀速直线运动时二者大小才相等，D正确。 针对练1.如图所示，一人通过细绳用大小为50 N的力F沿与水平方向成30°角斜向上拉物块，试画出拉力F的图示和物块重力G的示意图，并指出受力物体与施力物体。 答案：见解析 解析：由题意知，细绳拉物块，受力物体是物块，施力物体是细绳。画力的图示时，先选好标度，用一定长度的线段表示10 N的力，用点A代表物块，即力的作用点，从作用点开始沿力的方向画一条线段，为标度的5倍长，最后标上箭头指明拉力的方向，即得力F的图示，如图甲所示。为了准确无误地表示拉力的方向，图中的虚线是必要的补充。 力的示意图只需把力的方向和作用点表示出来。 从物块的中心作一条竖直向下的线段，标上箭头，即得重力G的示意图，如图乙所示。施力物体是地球，受力物体是物块。 针对练2.(2023·黑龙江牡丹江高一期中)一个重20 N的物体静止在斜面上，如图所示，关于物体所受重力的图示正确的是(　　) 答案：A 解析：重力方向竖直向下，所选的标度为5 N，那么20 N的线段应该等于四个标度长。故选A。 知识点二　重心　重力的应用 [情境导学] 1．物体各个组成部分都受重力的作用，从效果上看，可认为重力集中作用在一个点上，这个点称为物体的重心。所以定义重心用到了什么思想方法？ 提示：等效替代的思想方法 2．如图所示，一根均质直铁丝的重心在其中点 O，把它弯成一个圆环或一个直角，重心还在物体上吗？ 提示：不在物体上 学生用书第67页 (阅读教材P63—P64完成下列填空) 1．重心：一个物体的各个部分都受到地球的吸引，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一作用点叫作物体的重心。 2．重心的决定因素 (1)物体的形状。 (2)物体内质量的分布。 3．重力的应用 (1)利用重垂线检验墙身是否竖直。 (2)抛秧。 (3)重力探矿。 [问题探究] 1．如果要用一根手指把一只盘子顶稳，手指应该顶在盘底的什么位置？为什么？ 提示：重心位置。根据二力平衡，支持力与重力在一条直线上。 2．悬挂法确定薄板重心：先在A点把薄板悬挂起来，过 A 点画一条竖直线 AA′；再在另一点 B 把薄板悬挂起来，同样过B点画一条竖直线BB′，交点就是薄板的重心。说说用悬挂法找薄板重心的原理。 提示：根据拉力与重力二力平衡可知，重心在直线AA′上，同理重心也在直线BB′上，则交点C即为薄板的重心。 关于物体的重心，下列说法正确的是(　　) A．任何物体的重心一定在这个物体上 B．在物体上只有重心受到重力的作用 C．一个球体的重心一定在球心处 D．一辆空载的货车装上货物后，重心会变化 答案：D 解析：重心是物体各部分所受重力的等效作用点，所以重心可以在物体上，也可以在物体外(比如质量分布均匀圆环的重心在环心)，故A、B错误；重心除了与几何形状有关外，还与质量分布有关，因此一个球体的重心不一定在球心处，故C错误；一辆空载的货车装上货物后，货车上方的质量增加，重心会变化，故D正确。 1．重心只是一个等效点，除重心位置外，物体其他各部分均受重力作用。 2．影响重心位置的因素有两个：质量分布和几何形状。质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心。重心的位置可能在物体上，也可能在物体外。 针对练1.(人教P62T7改编)如图为公园里一种自动冲水装置。一个可以转动的容器正接住从水龙头流出的水，经过一段时间，容器失去平衡而翻倒，容器中的水被全部倒出，倒完水的容器又恢复到原来的位置重新接水，决定容器能否翻转的主要因素是(　　) A．容器及水总重力的大小 B．水管每秒出水量的大小 C．水流对容器撞击力的大小 D．容器与水整体的重心位置 答案：D 解析：容器中的水装到一定体积时，容器与水整体的重心位置发生变化，容器失去平衡而翻倒，容器中的水被全部倒出，倒完水的容器又能自动恢复到原来的位置重新接水，如此往复。故选D。 针对练2.如图所示，n块厚度为d的相同的砖块，靠在一起平放在地面上，今将它们一块一块向上叠起来，这堆砖的重心升高(　　) A．d B．d C．d D．nd 答案：B 解析：当砖块在地面上时，重心高度为，将它们一块一块向上叠起来重心高度为，这堆砖的重心升高了Δh＝＝d，故选B。 学生用书第68页 1．下列说法中正确的是(　　) A．射出枪口的子弹，能打到很远的地方，是因为子弹离开枪口后受到一个推力作用 B．不接触的物体之间不可能有力的作用 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，又是施力物体 答案：D 解析：子弹在枪管内受到火药爆炸所产生的强大推力，在离开枪口时具有很大的速度，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，因为无法找到这个“推力”的施力物体，故不存在，故A错误。不接触的物体之间也可能有力的作用，如两个磁铁不接触也可以产生相互的吸引力或排斥力，故B错误。不论物体是否有生命或动力，它们受到别的物体作用时，都会对别的物体施加力，如马拉车时，车也拉马；书向下压桌子，桌子也向上推书，故C错误。由于自然界中的物体都是相互联系的，找不到一个孤立的、不受其他物体作用的物体，所以任何一个物体既是受力物体，又是施力物体，故D正确。 2．(多选)2022年4月9日，中国空军6架运-20大型运输机穿越土耳其领空，飞向西北方向的塞尔维亚，如图所示。关于运-20运输机受到的重力，下列说法正确的是(　　) A．运-20在广州军区和塞尔维亚受到的重力大小相等 B．运-20受重力的同时，它也对地球产生吸引 C．运-20受到的重力的施力物体是地球 D．运-20匀速飞行过程中随着油料的消耗，其重心位置不会发生变化 答案：BC 解析：运-20质量不变，由于广州和塞尔维亚纬度不同，塞尔维亚纬度更高，则重力加速度更大，所以运-20在塞尔维亚受到的重力大于在广州受到的重力，故A错误；运-20受重力的同时，根据力的相互性可知，它也对地球产生吸引，故B正确；运-20受到的重力的施力物体是地球，故C正确；运-20匀速飞行时，随着油料消耗，其质量分布发生变化，重心位置也会发生变化，故D错误。 3．研究发现，某行星可能适合人类居住。该行星表面重力加速度约为地球表面重力加速度的3倍，若地球上的人移居到该行星后，则人的(　　) A．质量约为地球上的　 B．质量约为地球上的3倍 C．重力约为地球上的　 D．重力约为地球上的3倍 答案：D 解析：质量是物体本身的一种固有属性，不随位置的变化而变化，故A、B错误；根据重力和质量的关系可得G＝mg，则人的重力约为地球上的3倍，故C错误，D正确。 4．(教材课后练习题P65T2改编)足球运动员已将足球踢向空中，如图所示，下列描述足球在向斜上方飞行过程中某时刻的受力图中，正确的是(G为重力，F为脚对球的作用力、F阻为空气阻力)(　　) 答案：B 解析：被踢出的足球在向斜上方飞行的过程中，只受重力和空气阻力的作用。重力的方向竖直向下，阻力F阻与球的飞行速度方向相反，选项B正确。 课时测评14　重力 (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－12题，每题4分，共48分) 1．下列关于力的说法，正确的是(　　) A．力一定是物体对物体的相互作用 B．力可以脱离物体而独立存在 C．有受力物体不一定有施力物体 D．只有相互接触的物体间才能产生作用力 答案：A 解析：力是物体间的相互作用，有受力物体一定有施力物体，同时施力物体也是受力物体；力不能脱离物体而单独存在；物体间的作用力可以是接触力，也可以是非接触力，比如天空中飞行的飞机受到重力的作用，但飞机并没有接触地面。故选A。 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<F2，因为F1只有两个标度的长度，而F2有三个标度的长度 D．无法比较F1和F2的大小，因为两个力的标度的大小未知 答案：D 解析：无法比较F1和F2的大小，因为两个力的标度的大小未知。故选D。 3．(2023·福建福州期末)下图是斜面上物体所受重力的示意图，其中正确的是(　　) 答案：A 解析：重力的方向竖直向下，等效作用点是物体的重心，A正确。 4．在给瘪了的篮球充气的过程中，关于篮球的重心和重力，下列说法正确的是(　　) A．篮球的重心位置不变，重力几乎不变 B．篮球的重心位置在变，重力几乎不变 C．篮球的重心位置和重力都在变化 D．篮球的重心位置不变，重力改变 答案：B 解析：在给瘪了的篮球充气的过程中，篮球的形状在变化，重心跟物体的形状、质量分布有关，则篮球的重心位置在变化，由于空气较轻，则充气后篮球重力几乎不变。故选B。 5．如图所示，“马踏飞燕”是汉代艺术家集高度智慧、丰富想象、浪漫主义精神和高超的艺术技巧的结晶，是我国古代雕塑艺术的稀世之宝，飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上，是因为(　　) A．马跑得快 B．马蹄大 C．马的重心在飞燕上 D．马的重心位置和飞燕在一条竖直线上 答案：D 解析：马的重心不在飞燕上，但只有马的重心位置和飞燕在一条竖直线上，才能保持平衡，故选D。 6．教学楼的读书角迎来了一位新客人，如图所示。这个小瓶子非常漂亮，不经意之间增添了许多审美的情趣。关于这个装饰瓶，下列说法正确的是(　　) A．瓶子受到的重力就是地球对它的吸引力 B．装饰瓶重心一定在其几何中心 C．装饰瓶的重心与其形状结构、质量分布有关 D．若装饰瓶底部出现一个小洞，那在水滴完的过程中，装饰瓶的重心一直在降低 答案：C 解析：瓶子受到的重力是由于地球吸引而使物体受到的力，是地球对它吸引力的一部分，故A错误；装饰瓶的重心位置与其质量分布、形状有关，它的重心不一定与几何中心重合，只有形状规则的匀质物体的重心才与其几何中心重合，故B错误，C正确；若装饰瓶底部出现一个小洞，那在水滴完的过程中，装饰瓶的重心先降低后升高，故D错误。 7．小王同学用水平向右的拉力F拉小车，F的大小为200 N，下列关于拉力的图示正确的是(　　) 答案：C 解析：题图A是力的示意图，故A错误；题图B没有标度，故B错误；题图C中有作用点，有大小，有方向，且有标度，故C正确；题图D中拉力的方向应该向右，故D错误。 8．如图所示，建筑工人为检查墙砌得是否符合要求，通常拿起半块砖头拴在细线的一端并挂在墙角来进行。这是利用了(　　) A．重力的作用点在重心上 B．重力的大小与质量成正比 C．重力的方向总是竖直向下 D．重力的方向总是垂直向下 答案：C 解析：砖头受重力和细绳的拉力作用，因重力的方向总是竖直向下，则细线的拉力是竖直向上的，即细线是竖直的，由墙面与细线是否平行来判断墙面是否竖直。故选C。 9．(多选)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，线的方向一定通过重心 C．一块砖平放、侧放或立放时，其重心在砖内的相对位置不变 D．舞蹈演员在做各种优美的动作时，其重心在体内相对位置不变 答案：BC 解析：物体的重心不一定在物体上，也可能在物体的外部，故A错误；用线竖直悬挂的物体静止时，线的拉力和物体的重力等大反向，重力方向竖直向下，则线的方向一定通过重心，故B正确；一块砖平放、侧放或立放时，其形状、质量分布不变，则其重心在砖内的相对位置不变，故C正确；舞蹈演员在做各种优美的动作时，其形状不断变化，则其重心在体内相对位置不断变化，故D错误。故选BC。 10．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 答案：C 解析：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，由于地球表面不同纬度和海拔高度的地方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正确；物体所受的重力是由于地球的吸引而产生的，所以物体所受的重力的施力物体为地球，故D错误。 11．在空易拉罐中注入少量的水后，将易拉罐倾斜放置在水平桌面上，结果易拉罐“倾而不倒”，如图所示。下列说法正确的是(　　) A．注水后，易拉罐的重心位置升高了 B．易拉罐的重心位置在过易拉罐与桌面接触点的竖直线上 C．若将注水后的易拉罐水平放置，则其重心位置不变 D．若将空易拉罐压瘪，则其重心位置不变 答案：B 解析：注水后，易拉罐下部的质量变大，重心下移，故A错误；易拉罐受到的重力(方向竖直向下)与桌面对它的支持力大小相等、方向相反，因此易拉罐的重心位置在过易拉罐与桌面接触点的竖直线上，故B正确；将注水后的易拉罐水平放置，易拉罐里的水质量分布改变，其重心位置改变，故C错误；将空易拉罐压瘪后，易拉罐的形状改变，其重心位置改变，故D错误。故选B。 12．如图所示，把一边长为L的匀质立方体，绕bc棱翻转，当AbcD平面处于竖直位置时，它的重心位置升高了(　　) A． B． C． D．以上都不对 答案：C 解析：边长为L的质量分布均匀的立方体，重心在几何中心，水平放置时重心的高度为L；绕bc棱翻转使AbcD平面处于竖直位置时，重心位置的高度为L，升高的高度h＝L－L＝，故C正确，A、B、D错误。 13．(12分)一质量为0.6 kg的物体放在倾角为30°的斜面上，用与斜面平行的、大小为8 N的力F拉着它沿斜面向上运动，如图所示，画出拉力和重力的图示。(g取10 m/s2) 答案：见解析图 解析：重力是由于地球的吸引而产生的，大小为G＝mg＝0.6×10 N＝6 N，方向竖直向下，重力的作用点在物体的重心上，重力与是否受其他力以及运动状态无关。同一个力的图示中要使用同一个标度，如图所示。 学科网（北京）股份有限公司 $$