内容正文:
第3课时 重力
2.1 力
你觉得这样科学吗?为什么呢?
观察与思考
衔接:《猫和老鼠》是大家非常喜爱的一部动画片,里面有一些片段让人大笑不止,我们来看看其中的几段。……同学们觉得这样科学吗?不科学的点在哪?
我们会发现猫和老鼠中这些好玩的片段在实现生活中不可能存在,因为一直有一个力会把我们向下拉,这个力究竟是什么呢?让我们开始今天的学习。
这些物体的运动状态都发生了变化,这说明了什么呢?
一、重力
衔接:在生活中有很多现象大家已经司空见惯了,让我们来看一下……。水总是由高向低处留,雪花也总是要飘到地上,向空中抛出去的篮球,也最后落到了地上……。它们的运动状态都发生了变化,这说明了什么呢?
地球对它附近的物体有吸引作用
重力:由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。
符号:G
施力物体:地球
受力物体:地球附近的所有物体
一、重力
衔接:这其实都是因为重力的存在。……
想想议议:
你能举出几个例子证明重力的存在吗?
一、重力
衔接:飞机投放的物资,受到地球对它的重力作用,会落向地面。你还能举出例子来证明地球的存在吗?……
假如没有重力,下列说法错误的是( )
A.水不往低处流
B.地球附近没有空气
C.“登天”不再难
D.玻璃杯掷到地上不会破碎
D
例
一、重力
这是为什么?是地球“偏心”了吗?
累得“气喘吁吁”
轻松自如
地球附近的物体所受的重力与它的质量之间有什么关系呢?
二、重力的大小
衔接:地球上的所有物体都会受到重力,无论是胖子还是瘦子。但是爬楼梯时,胖子会很容易感觉到累,爬了不一会,胖子就气喘吁吁,累得不行了,但是瘦子还是面不改色,轻松自如。这是为什么呢?是地球偏心了吗?
大量的生活经验告诉我们,质量不同的物体所受的重力不同。举起不同物体的感受也不同(例如举起书本和举起杠铃)。
探究重力的大小和质量的关系
地球附近的物体所受的重力与它的质量之间有什么关系呢?
提出问题:
猜想:
物体所受的重力和它的质量可能成正比。
二、重力的大小
衔接:那么同学们现在猜想地球附近的物体所受的重力与它的质量之间有什么关系呢?
设计实验:
如何比较得到物体所受重力和它的质量之间的关系?
物体的质量还需要测吗?应该选择什么作为实验对象?
用什么工具测量重力?如何测量出重力的大小?
二、重力的大小
衔接:在做实验前,我们还需要制定实验方案,请同学们思考以下这个问题……
问题答案:
1.得到多组物体的重力和质量的数据,进行比较和分析。
2.应该使用弹簧测力计,把已知质量的钩码挂在弹簧测力计上,静止时,弹簧测力计的示数等于钩码所受的重力大小。
3.物体的质量不需要测了,我们可以使用已知质量的钩码作为研究对象,这里可以悬挂不同个数的钩码来得到多组数据。
进行实验:
1.逐次增挂钩码,分别测出它们所受重力,并记录在表格中。
2.以质量为横坐标、重力为纵坐标描点并连接这些点,观察后思考:物体所受重力跟它的质量有什么关系?
……
二、重力的大小
衔接:接下来,我们以小组为单位开始动手实验。
实验记录:
钩码个数 质量m/kg 重力G/N 比值G/m
1
2
3
4
5
6
二、重力的大小
衔接:有没有小组来分享一下自己小组的实验结果?
m/kg
G/N
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.3
0.25
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
实验记录:
实验结论:
物体所受到的重力与它的质量成正比。
二、重力的大小
衔接:现在请大家试着以质量为横坐标、重力为纵坐标描点,描绘出重力-质量关系图。
从图像中我们又能得到什么呢?
答:物体所受到的重力与它的质量的比值是一个定值。因此可以直接得到物体所受到的重力与它的质量成正比。
重力与质量的关系式:
G =mg
kg
N/kg
N
其中,比值 g 的大小为:
g =9.8N/kg
注意:粗略计算时,g=10N/kg,如果题目中没有交待g =10N/kg,g 就是9.8N/kg
思考:你能说一说它表示的物理意义吗?
二、重力的大小
衔接:如果用 g 表示这个比值,重力与质量的关系可以写成……
重力与质量的区别与联系
重力 质量
符号 G m
定义 由于地球的吸引而使物体受到的力 物体所含物质的多少
影响因素 物体所受重力随不同位置g的变化而变化 质量是物质的属性,与其他因素无关
单位 牛顿/N 千克/kg
测量工具 弹簧测力计 天平等
联系 G=mg
二、重力的大小
衔接:我们再通过一个表来认识重力与质量的区别。……
质量为0.25kg的木块,受到的重力是多少牛?一个人所受的重力为450N,那么,他的质量是多少千克?g取10 N/kg。
由G = mg可得 ,因此人的质量
解:由G = mg可知,木块受到的重力
G木= m木g =0.25kg×10 N/kg=2.5N
木块所受的重力为2.5N,人的质量为45kg。
m =
G
g
m人 =
G人
g
450N
10N/kg
= =45kg
例
二、重力的大小
重力的方向是怎样的?
实验:将各类物品用细线悬挂起来。细线的方向和重力方向保持一致。
三、重力的方向
衔接:任何力都有它的三要素,重力也不例外,重力的大小我们知道了,那么重力的方向是怎样的呢?让我们做一个小实验来探究一下。
下面的物体都在向下,说重力的方向“向下”准确吗?
水平面
演示实验:
重力的方向总是竖直向下的,即垂直于水平面。
三、重力的方向
衔接:很多同学会片面地认为是“向下”,这样是不够准确的。比如说下面的物体都在向下运动,说重力的方向“向下”准确吗?
让我们来看一个实验……静止的物体都受到重力作用使悬挂线处于竖直方向,即和水平面垂直。
重力方向竖直向下的应用
铅垂线
水平仪
三、重力的方向
衔接:重力的方向是竖直向下的,这一特征在修建筑时就会体现,比如说……(可以幽默一下:学好物理以后去砌砖也不会歪咯)
•
想想议议: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”的南美洲居民,好像是脚朝上的。他们为什么也站得很稳呢?我们通常所说的“下”到底指的是什么方向呢?
下指的是地心方向
三、重力的方向
衔接:同学们,你们所受的重力方向是怎样的?请指出来。……
好,现在我们把视野扩大,我们大致在地球的这个位置,我们所受的重力按照刚才同学们所指的方向应该是这样的。
地球吸引物体的每一部分
作用效果上,好像作用在某一点的一个力
重心:重力的等效作用点。
四、重心
衔接:重力的三要素中还有作用点我们不清楚。同学们请看,一块石头,我们将它看作很多很多个小部分,每个小部分都会受到重力。我们把这些力可以看作一个合体的力,作用效果上,就好像作用在某一点上。这个点就是物体的重心。
形状规则、质量分布均匀的物体重心在其几何中心上。
G
G
G
找到下面物体(质量分布均匀)的重心:
为了研究方便,在受力物体上画力的示意图时,常把力的作用点画在重心上。
四、重心
衔接:重心是一个很重要的点,如何找到物体的重心呢?首先同学们请看这几个图片。……
为了研究方便,在受力物体上画力的示意图时,常把力的作用点画在重心上。
找到下面物体的重心:
G
G
G
重心不一定在物体上。
四、重心
衔接:那么这几个物体的重心你们能找到吗?
关于物体的重心,下列说法不正确的是( )
A.一切物体的重心都在它的中间位置
B.一切物体的重心都是该物体所受重力的作用点
C.物体的重心不一定都在物体上
D.质地均匀,形状规则的物体的重心在它的几何中心上
A
例
四、重心
如何确定质量不均匀、不规则物体的重心?
A
B
A
B
D
C
O
四、重心
选讲内容
重心与物体的稳定性
物体的重心越低,稳定性越好。
物体的底面积越大,稳定性越好。
赛车车身很低,轮子相距尽量远,在快速行驶时不易翻倒。
冲浪者弓着腰,叉开腿,更有助于在惊涛骇浪重保持平稳。
四、重心
选讲内容
重力
重力:由于地球的吸引而使物体受到的力
重力的大小
物体所受的重力跟它的质量成正比
关系式:G=mg
重力的由来
规则物体的重心
不规则物体的重心
重力的方向
重心
竖直向下
课堂小结
1.一座公路桥头旁立有一块如图所示的标志牌(t表示吨),用来表示对过桥车辆的限制,现有一辆总重为5×104N的卡车,通过计算回答这辆卡车能不能通过此桥?(g=10N/kg)
解:由G=mg,可得
满载时卡车的质量:
此车不能通过这座桥
m= = =5×103kg=5t>4t,
G
g
5×104N
10N/kg
课堂练习
2.如图所示,在小桶中倒入质量m水=0.8kg的水,用测力计测得总重力G总=11N,求桶的质量m桶。(g=10N/kg)
解:由G=mg可得,桶子和水的总质量:
则桶的质量为:
m桶=m总﹣m水=1.1kg﹣0.8kg=0.3kg。
答:桶的质量为0.3kg。
m总= = =1.1kg,
G总
g
11N
10N/kg
课堂练习
3.孔明灯象征着人们对幸福的期望和企盼。如图是放飞在空中的孔明灯,能正确表示孔明灯装饰穗所受重力方向的是( )
A
B
C
D
C
课堂练习
4.如图,是一块质量均匀分布的半圆形量角器,将其用细线悬挂在天花板上,请你用作图的方法找到重心O点的位置。(A点是圆心,保留作图痕迹)
O
课堂练习
$$