第3章 第1节 重力与重心-【金版教程】2025-2026学年高中物理必修第一册创新导学案Word（鲁科版）

物理　必修 第一册(鲁科) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 第1节　重力与重心 1．了解力的概念及其作用效果，知道力的三要素，会画力的图示和力的示意图。2.知道重力产生的原因及重力的三要素。3.知道重心的概念，知道物体重心的位置与什么因素有关，会确定均匀物体的重心位置，知道重心位置与物体稳定的关系。 任务　力的描述 如图，用网球拍击打网球时，球拍对球施加力的作用，这个力产生了什么效果？球也对球拍施加力的作用吗？ 提示：改变了球的形状和运动方向。球也对球拍施加力的作用。 1．力的定义：力是物体和物体之间的相互作用。 2．力的作用效果 (1)使物体的形状发生改变。 (2)使物体的运动状态发生改变。 3．力的单位：力的单位是牛顿，简称牛，用符号N表示。 4．力的标矢性：力是矢量，既有大小又有方向。 5．力的三要素：力的大小、方向和作用点。 (1)物体之间发生相互作用时并不一定相互接触，如重力，电荷间、磁体间的相互作用。 (2)力直接产生于施力物体和受力物体之间，不需要第三个物体传递。 6．力的表示 (1)力的图示：物理学中，可用一条带箭头的线段来表示力。线段的长短表示力的大小，箭头指向表示力的方向，箭尾(或箭头)所在位置表示力的作用点，线段所在的直线表示力的作用线。这种描述力的方法，称为力的图示。 (2)力的示意图：只画出带箭头的线段来表示物体在这个方向上受到了力的作用，对线段的长度没有严格要求。 判一判 (1)力可以离开施力物体和受力物体单独存在。 (　　) (2)只有相互接触的物体间才有力的作用。 (　　) (3)力作用在物体上，必定同时出现形变和运动状态的改变。 (　　) 提示：(1)×　(2)×　(3)× 力的图示与力的示意图 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) — 画线段 从作用点开始沿力的方向画一线段，根据选定的标度和力的大小按比例确定线段长度，并在线段上添加刻度 从作用点开始沿力的方 向画一适当长度的线段 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 注意：有时箭头还表示力的作用点。 (多选)下列说法中正确的是 (　　) A．“风吹草动”，草的状态之所以发生变化，是因为受到了力的作用 B．网球运动员用力击球，网球受力后飞出，网球受力的施力物体是人 C．一个力必定联系着两个物体，其中每个物体既是受力物体又是施力物体 D．只要两个力的大小相同，它们产生的效果一定相同 [解析]　力的作用效果是使物体形状发生变化或运动状态发生变化，A正确；谈到一个力时，一定有受力物体，也一定有施力物体，同时力的作用是相互的，受力物体也对施力物体有作用力，即受力物体同时又是施力物体，C正确；网球运动员用力击球，网球受力后飞出，网球受力的施力物体是球拍，B错误；力的作用效果与它的三要素有关，不只取决于力的大小，D错误。 [答案]　AC 如图所示，物体A对物体B的压力是10 N，试画出这个力的图示和示意图。 [解析]　画力的图示，要严格按照以下步骤进行： (1)选定标度：选一定长度的线段表示2 N的力。 (2)从力的作用点沿力的方向画一线段，线段长短由选定的标度和力的大小决定，线段加上刻度，如图甲所示，也可以如图乙所示，从O点(用O点代替物体B)竖直向下画一段五倍于标度的线段。 (3)在线段上加箭头表示力的方向，并标出力的符号N。 画力的示意图：从作用点沿力的方向画一线段，并加上箭头，表示力的方向，然后标明N＝10 N即可，如图丙所示。 [答案]　图见解析 (1)画力的图示时一定要先选定合适的标度，并且同一个图中只能选定一个标度，力的图示一定要把力的三要素充分体现出来。 (2)力的示意图只能粗略地分析物体受到的力，只注重力的方向和作用点，对力的大小表示没有严格要求，在以后对物体进行受力分析时，一般只画力的示意图就可以了。 [跟进训练]　水平地面上有一辆小车，甲水平向左推小车，用力6 N；乙向左上方与水平方向成30°角拉小车，用力9 N。作出这两个力的图示。 答案：图见解析 解析：取一小段长度表示3 N的力，两力的图示如图所示。 任务　重力及其测量 无论是被风卷起的沙尘、飞舞的落叶(如图所示)，还是被踢起的足球，最终都会落下来。这种现象的原因是什么？ 提示：通过初中物理的学习，可以知道这是重力产生的效果。 1．重力的定义：因地球的吸引而使物体受到的力。 2．重力的大小：物体所受重力的大小常简称为物重。 (1)测量：通常，重力的大小可用弹簧测力计测出。测量时使物体保持静止，这样测力计的示数就等于物体所受重力的大小。在日常生活中，我们也常用电子秤称量物重。 (2)用公式计算：重力还可通过计算得出。物体所受的重力G与其质量m的关系为G＝mg，式中的比例系数g就是自由落体加速度，g＝9.8 N/kg。 3．重力的方向：总是竖直向下。 (1)“竖直向下”不能说成是“垂直向下”。“竖直向下”是垂直于当地的水平面向下，而“垂直向下”可以垂直于任何支持面向下，如图所示，虚线方向为垂直斜面向下。 (2)重力的方向不受其他作用力的影响，与物体的运动状态也没有关系。 判一判 (1)重力没有施力物体。 (　　) (2)重力的方向总是垂直接触面向下的。 (　　) (3)空中匀速飞行的飞机不受重力的作用。 (　　) 提示：(1)×　(2)×　(3)× 用弹簧测力计竖直悬挂一静止小球。下列说法正确的是 (　　) A．弹簧测力计对小球的拉力就是小球所受的重力 B．弹簧测力计对小球的拉力大小等于小球所受的重力大小 C．小球所受拉力的施力物体是地球 D．小球所受重力的施力物体是弹簧测力计 [解析]　小球所受拉力的施力物体是弹簧测力计，小球所受重力的施力物体是地球，两个力并不是同一个力，故A、C、D错误；小球静止时由二力平衡可知，弹簧测力计对小球的拉力大小等于小球所受的重力大小，故B正确。 [答案]　B 任务　物体的重心 如果用一根手指把一只盘子顶稳(如图所示)，手指应该顶在盘底的什么位置？ 提示：在盘底的中心。 1．重心的定义：处在地球附近的物体，虽然它的各个组成部分都受重力的作用，但从效果上看，可认为重力集中作用在一个点上，我们把这个点视为重力的等效作用点，称为物体的重心。 注：重心是为了方便研究重力而建立的一个物理模型。 2．决定物体重心位置的因素 任何物体都有重心，而且只有一个重心。重心的位置与两个因素有关： (1)物体的形状。 (2)物体的质量分布情况。 3．重心位置与物体稳定的关系 重心的高低会影响物体的稳定。降低重心，会提高物体的稳定程度。 想一想 为什么现在优秀跳高运动员大都采用“背越式”技术而不用“跨越式”？ 提示：跳跃同样高度，“跨越式”与“背越式”相比，运动员的重心需要升高得更高，等同于要跳得更高一些。 重心的位置 (1)重心位置的决定因素：重心的位置跟物体的形状和物体的质量分布情况两个因素有关，与物体所处的位置、放置方式和运动状态无关。 物体的质量分布情况或形状发生变化时，重心的位置一般变化。 (2)一种特殊情况——均匀物体的重心位置 质量分布均匀的物体(简称“均匀物体”)，其重心的位置只与物体的形状有关。如果均匀物体的形状是规则的，那么重心就在它的几何中心。 关于物体的重心，下列说法中正确的是 (　　) A．物体升高或降低时，重心在物体上的位置也相应升高和降低 B．物体改变形状时，重心位置一定发生变化 C．物体的重心可能位于物体之外 D．重心是物体上最重的一点 [解析]　对于一个确定物体，它的重心位置相对于物体是固定不变的，不随物体的升高或降低而发生变化，A错误；物体的重心位置与物体的形状和质量分布情况均有关，形状改变，重心位置不一定改变，B错误；物体的重心不一定在物体上，如环形绳子的重心就不在绳子上，C正确；重心是物体各个部分所受重力的等效作用点，不是物体上最重的点，D错误。 [答案]　C 如图所示，一个空心均匀球壳里面注满水，球的正下方有一个小孔，在水由小孔慢慢流出的过程中，空心球壳和水的共同重心将会 (　　) A．一直下降 B．一直上升 C．先升高后降低 D．先降低后升高 [解析]　当球壳注满水时，球壳和水的重心均在球心，故它们共同的重心在球心。随着水的流出，球壳的重心仍在球心，但水的重心逐渐下降，则开始一段时间内，球壳和水的共同重心也下降；最后水流完时，重心又回到球心。故球壳和水的共同重心先降低后升高，D正确。 [答案]　D 课后课时作业 知识点一　力的描述 1．(多选)关于力，下列说法正确的是 (　　) A．没有施力物体的力是不存在的 B．只有直接接触的物体之间才有力的作用 C．人推物体时，人只是施力物体而不是受力物体 D．一个施力物体同时也是受力物体 答案：AD 解析：力是物体和物体之间的相互作用，力离不开施力物体和受力物体，A正确；重力的产生不需要直接接触，故B错误；人推物体时，反过来物体对人也有力的作用，C错误；施力物体同时也是受力物体，D正确。 2．甲、乙两拳击运动员竞技，甲一拳击中乙肩部，观众可认为甲运动员(的拳头)是施力物体，乙运动员(的肩部)是受力物体，但在甲一拳打空的情况下(如图)，下列说法中正确的是 (　　) A．这是一种只有施力物体、没有受力物体的特殊情况 B．此时拳头因与空气相互作用而停止 C．甲的拳头、胳膊与自身躯干构成相互作用的物体系统 D．以上说法都不正确 答案：C 解析：力的作用是相互的，只要有力产生，必然存在着施力物体与受力物体，甲运动员打空了，但在其击拳过程中，其拳头、胳膊与自身躯干之间有相互作用，这也是拳头停止的原因，C正确。 3．(多选)一人用斜向下的力推小车前进，力的大小为40 N，方向与水平方向成30°角，则下列画出的推小车的力的图示中，正确的是 (　　) 答案：BD 解析：力的图示是用一条有向线段来表示力：有向线段的长短表示力的大小，有向线段的方向表示力的方向，箭尾或箭头所在位置表示力的作用点。A图中没有反映出力的大小，A错误；C图中力的方向画反了，C错误；B、D图中力的大小、方向、作用点均是正确的，B、D正确。 4．找出下列力的施力物体和受力物体，并作出物体所受力的图示。 (1)在水平桌面上重为50 N的书的重力； (2)空气对气球的20 N的浮力； (3)小孩以东偏北30°的方向拉小车的200 N的拉力。 答案：见解析 解析：(1)在水平桌面上重为50 N的书的重力，施力物体是地球，受力物体是书。力的图示如图甲所示。 (2)空气对气球的20 N的浮力，施力物体是空气，受力物体是气球。力的图示如图乙所示。 (3)小孩以东偏北30°的方向拉小车的200 N的拉力，施力物体是小孩，受力物体是小车。力的图示如图丙所示。 知识点二　重力及其测量 5．关于地面上物体所受的重力，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所受的重力 C．弹簧测力计和杆秤都能测量物体所受的重力大小 D．在同一地点，物体所受的重力与其质量成正比 答案：D 解析：物体无论运动还是静止，都受重力作用，A错误；物体对地面的压力作用在地面上，施力物体是该物体，而物体所受的重力作用在该物体上，施力物体是地球，二者不同，故B错误；杆秤测的是物体的质量而不是重力，C错误；在同一地点，g为常量，由公式G＝mg知，物体所受的重力与其质量成正比，D正确。 6．质量为2 kg的物体被一根细绳悬吊在天花板下静止(g取9.8 N/kg)，则以下说法正确的是 (　　) A．物体重力的大小等于19.6 N B．物体对绳的拉力与物体重力的大小、方向均相同，所以它们是同一个力 C．物体所受的重力只有受力物体，没有施力物体 D．剪断细绳后，物体不受任何力的作用 答案：A 解析：由重力和质量的关系可知，G＝mg＝2 kg×9.8 N/kg＝19.6 N，A正确；判断两个力是否是同一个力不能仅看大小、方向是否相同，还要看作用点、性质等因素，物体对绳的拉力的施力物体是该物体，受力物体是绳，作用点在绳上，而物体重力的施力物体是地球，受力物体是该物体，等效作用点在该物体重心上，它们不是同一个力，B、C错误；剪断细绳后，物体仍然受重力作用，D错误。 7．关于重力，下列说法正确的是 (　　) A．人浮在水中，重力大小不变 B．重力的大小只与质量有关 C．物体所受的重力是因受到地球的吸引而产生的，所以方向总是垂直于地面向下 D．同一物体在地球上的不同位置，当用不同的弹簧测力计测量时其所受重力大小是不同的，当用同一弹簧测力计测量时其所受重力大小一定相同 答案：A 解析：重力是因地球的吸引而使物体受到的力，其大小与物体是否浮在水中无关，A正确；重力的大小G＝mg，在地面上同一点，物体所受重力的大小与它的质量成正比，但是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的重力大小一般不同，与所选弹簧测力计是否相同无关，故B、D错误；重力的方向总是竖直向下，并不是垂直于地面向下，C错误。 8．关于重力，下列说法正确的是 (　　) A．重力就是地球对物体的吸引力，所以重力方向一定指向地心 B．因地球表面上各处重力加速度大小相同，所以同一物体在赤道处和北极处受到的重力大小相等 C．两个物体相比较，质量较大的物体重力不一定较大 D．重力方向竖直向下，所以地球上一切物体所受的重力方向都一样 答案：C 解析：重力是因地球的吸引而使物体受到的力，但不是地球对物体的吸引力，故A错误；地球表面上各处重力加速度大小一般不同，南北两极处的重力加速度比赤道处的大，所以同一物体在赤道处和北极处受到的重力大小不相等，故B错误；根据G＝mg可知，由于g值可能不相等，所以两个物体相比较，质量较大的物体重力不一定较大，故C正确；重力的方向总是竖直向下，但考虑到地球是一个球体，所以物体在地球上不同的地方所受的重力方向一般不同，故D错误。 知识点三　物体的重心 9．(多选)关于重心，下列说法正确的是 (　　) A．物体的各部分中，只有重心处受重力 B．重心概念的建立应用了等效替代的思想 C．物体的重心就是物体各部分所受重力的等效作用点 D．形状规则的物体(如正方体)，其重心一定在其几何中心处 答案：BC 解析：物体的各个部分都受重力，从效果上看重力作用在重心上，A错误；物体的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B、C正确；重心的位置与物体的形状、质量分布情况均有关，如果质量分布不均匀，仅有规则的几何外形，其重心不一定在其几何中心处，D错误。 10．(多选)如图所示，两辆车以相同的速度做匀速直线运动。根据图中所给信息和本节所学知识可以得出的结论是 (　　) A．物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分所受重力集中于一点 B．重力的方向总是垂直向下的 C．物体重心的位置与物体的形状和质量分布情况有关 D．物体重心的位置与物体的形状和质量分布情况无关 答案：AC 解析：物体各部分都受重力作用，但从效果上看，可以认为物体各部分所受重力集中于一点，这个点就是物体的重心，故A正确；重力的方向总是竖直向下，而不一定是垂直向下，B错误；从图中可以看出，汽车(包括货物)的形状和质量分布情况发生了变化，重心的位置就发生了变化，故C正确，D错误。 11．(多选)关于重心与稳定程度之间的关系，下列说法正确的是 (　　) A．高大的建筑物通常建成上小下大，目的是提高稳定程度 B．重心越高，越稳定 C．重心越低，越稳定 D．用货车搬家具时，应把床、桌子放在下面，棉被、衣物放在上面 答案：ACD 解析：物体的稳定程度与重心的高低有关，重心越低，越稳定。高大的建筑物通常建造成上小下大，装运货物时总是把重的物品放在下面，轻的物品放在上面，这些都是为了降低重心，从而提高稳定程度。故A、C、D正确，B错误。 12．如图所示，“马踏飞燕”是汉代艺术家高度智慧、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珍宝。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：“马踏飞燕”中的马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上，是因为马的重心位置和飞燕在一条竖直线上，D正确。 13．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示意图中，正确的是(G为足球的重力，F为脚对球的作用力，f为空气阻力) (　　) 答案：B 解析：足球在空中飞行过程中不再受脚施加给它的力，故足球只受两个力，即重力G和空气阻力f的作用，空气阻力与运动方向相反。故B正确。 14．(多选)如图所示，一条质量分布均匀的40 cm长的链子对称地挂在光滑圆环上，稍有扰动，链子从右侧滑下，从刚开始下滑到链子刚离开圆环的过程(未触地)，以下说法正确的是 (　　) A．链子重心下移了20 cm B．链子重心下移了10 cm C．下滑过程中链子重心先上移再下移 D．下滑过程中链子重心一直下移 答案：BD 解析：初始时链子的重心在距离圆环下端10 cm处，刚离开圆环时链子的重心在距离圆环下端20 cm处，则链子的重心下移了10 cm，故A错误，B正确；下滑过程可看作将左侧链子下端移到右侧链子下端，则链子重心一直下移，故C错误，D正确。 15．如图所示，是陕西西安半坡村出土的盛水陶罐(也称为欹器)，它的特点是底尖、腹大、口小。穿入绳子(系绳的耳环设在瓶腹稍靠下的部位)，将空的欹器悬挂起来静止时，发现整个容器无法正立而是略有倾斜(如图所示)。往其中注入适量的水(一半水左右)后，发现整个容器正立了，保持竖直状态；若注入水太满，容器会自动倾倒，将多余的水倒出。关于以上几个状态时容器重心的变化，下列说法正确的是 (　　) A．让未装水的欹器竖立时，它的重心略低于耳环 B．装一半水时的欹器，重心略高于耳环 C．装一半水时的欹器，重心略低于耳环 D．装满水时的欹器重心最低 答案：C 解析：由题意及重心与稳定程度的关系可知，若重心高于耳环，则欹器无法保持竖直状态，未装水的欹器竖立时，无法保持竖直状态，说明此时它的重心略高于耳环，故A错误；装一半水时的欹器可以保持竖直状态，说明此时重心略低于耳环，故B错误，C正确；装满水时的欹器会自动倾倒，说明其重心略高于耳环，不是最低，故D错误。 1 学科网（北京）股份有限公司 $