第1节 重力与重心（讲义）物理鲁科版必修第一册

本高中物理讲义聚焦“重力与重心”核心知识点，从初高衔接入手，系统梳理重力的产生（万有引力分力）、大小计算（G=mg）、方向（竖直向下），以及重心的等效作用点概念、位置判断方法（形状与质量分布），构建从初中认知到高中深化的学习支架。 资料通过“易错提醒”精准辨析重力与引力、重心位置等误区，结合欹器、尖底瓶等生活实例，渗透等效替代的科学思维和相互作用的物理观念。课中助力教师突破重难点，课后通过分层练习（随学随练、素养提升）帮助学生查漏补缺，强化知识应用。

第3章 相互作用 3.1 重力与重心 课标要点 1.了解重力的产生原因，掌握重力大小计算方法与方向特点。 2.理解重心的概念，知晓重心是物体重力的等效作用点。 3.掌握重心位置的判断方法，了解形状、质量对重心的影响。 4. 认识等效替代的物理思想，能解释生活中的重力相关现象。 学习重难点 重点：掌握重力的大小、方向，理解重心概念及重心位置的判断。 难点：理解重心的等效思想，会分析不规则物体的重心位置。 【初高衔接】 初中我们认识了重力：知道它有大小、有方向，还知道物体有个“重心”。但高中物理更重本质、更严逻辑、更准表述：重力从哪来？方向到底指向哪？重心真的在物体上吗？从“知道概念”升级为“精准理解、严谨辨析、零失误答题”，这节课就是你力学入门的第一块基石！ 知识点 引力分力・重力本源与大小 1.力及力的表示方法 (1)力的定义：力是一个物体对另一个物体的作用，力不能离开物体而存在。 (2)力的三要素：大小、方向、作用点。 (3)力的示意图 在受力物体上沿力的方向画一条带箭头的线段，并标出力的作用点表示物体在这个方向所受到的力。 2.重力 (1)定义：由于地球的吸引而使物体受到的力。 (2)方向：竖直向下。 (3)大小：G=mg，g是自由落体加速度，g与物体所处纬度和高度有关，在赤道处g最小，在两极处g最大。 易错提醒 1.・致命误区：重力不等于地球万有引力！重力只是万有引力的一个分力，直接将二者画等号答题会直接失分。 2.・概念混淆：公式G=mg中g并非固定常量！纬度、海拔改变都会使g数值变化，同一物体重力会随位置改变。 3.・思维陷阱：超重、失重状态不会改变物体实际重力！只是测量得到的视重发生变化，G大小始终恒定不变。 随学随练 1.关于重力，以下说法正确的是（　　） A．重力的方向总是垂直于接触面向下的 B．把处在空气中的物体浸入水中，物体所受重力变小 C．挂在绳上静止的物体，它受到的重力就是绳对它的拉力 D．同一物体在地球各处所受重力大小不一定相等 【答案】D 【详解】A．重力的方向是竖直向下，而非总是垂直于接触面；例如在斜面上，接触面的垂线方向与重力方向并不一致，故A错误； B．物体所受重力由公式决定，质量和重力加速度均未因浸入水中而改变，因此重力大小不变；浮力仅影响合外力，不改变重力本身，故B错误； C．重力是地球对物体的引力，拉力是绳子对物体的作用力，二者施力物体不同，本质不同，静止时拉力大小可能与重力相等，但并非同一力，故C错误； D．地球不同位置（如赤道与两极、不同海拔）的重力加速度存在差异，因此同一物体的重力大小可能不同，故D正确。 故选D。 2.下列说法错误的是（　　） A．静止在水平面的物体对水平面的压力大小不一定等于其重力的大小 B．在乒乓球比赛中，击球后，乒乓球在空中运动时受到重力、推力和阻力作用 C．小汽车的底盘一般厚重且位置较低是为了降低重心，使驾乘感更平稳舒适 D．在研究物体运动时，利用光电门测瞬时速度的科学方法是极限法 【答案】B 【详解】A．静止在水平面的物体，如果受到向上的拉力或者其他竖直方向上的力，此时物体对水平面的压力大小就不等于自身重力，A正确； B．击球后乒乓球在空中运动时，球拍已经和乒乓球分离，不存在推力作用，乒乓球只受到重力和空气阻力作用，B错误； C．降低重心可以提升物体的稳定程度，小汽车底盘厚重且位置较低，正是通过降低重心来让行驶平稳，该描述符合物理规律，C正确； D．光电门测瞬时速度的原理是：利用极短时间内的平均速度近似等于该时刻的瞬时速度，当时间间隔趋近于时，平均速度就无限趋近于瞬时速度，这是极限法的思想，D正确。 故选B。 知识点 竖直定向・重力专属方向 1.重力的方向严格定义为竖直向下，区别于“垂直接触面向下”“指向地心”两种错误说法；竖直向下是垂直于当地水平面向下。 2.无论物体静止、运动，重力方向始终保持竖直向下，与物体运动状态、摆放姿态、受力情况无关。 3.铅垂线、水平仪均依托重力竖直向下的特点工作；可利用铅垂线检验墙面竖直、台面水平。易错提醒 1.・致命误区：重力方向只能写 “竖直向下”，严禁写成 “垂直向下”！垂直是相对接触面，竖直永远垂直水平面，一字之差判定错误。 2.・概念混淆：重力并非全部指向地心！仅赤道、两极位置重力指向地心，其余地点重力方向与地心存在微小偏角。 3.・思维陷阱：物体倾斜、沿斜面运动时重力方向不变！不受物体摆放姿态、运动状态干扰，始终竖直向下。 随学随练 1．在空易拉罐中注入适量的水后，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 【详解】A．注水后，易拉罐下部的质量变大，重心下移，故A错误； B．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； C．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； D．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。 2．下列关于重力和重心的说法正确的是（　　） A．重力的方向指向地心 B．把一个物体从乳山移到上海，重力大小不变 C．质量分布均匀、形状规则的物体的重心一定在物体上 D．用线竖直悬挂的物体静止时，线所在的直线一定通过重心 【答案】D 【详解】A．重力的方向是竖直向下（即垂直于水平面），并不一定指向地心。例如，在地球表面不同纬度处，竖直方向与地心方向存在微小偏差，故A错误； B．重力大小G=mg，g随纬度、海拔的变化二变化，乳山与上海的纬度、海拔不同，g值不同，故重力大小改变，B错误； C．质量分布均匀、形状规则的物体，其重心在几何中心，但几何中心可能不在物体上（如圆环的重心在圆心），故C错误； D．悬挂静止时，拉力与重力平衡，二力共线，因此线所在直线必过重心，D正确。 故选D。 知识点 等效聚点・重心核心奥秘 1.定义：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫作物体的重心。重心可以看作是物体所受重力的作用点。 2.决定因素：①物体的形状；②物体的质量分布。 3.重心是物体各部分所受重力的等效作用点，可以应用二力平衡的知识，通过实验确定形状不规则物体的重心位置。 易错提醒 1.・致命误区：重心不是物体最重的点！重心是整体重力的等效作用点，不存在真实集中的重物质点。 2.・概念混淆：重心不一定落在物体实体上！圆环、空心球、弯折铁丝这类物体，重心处于物体外部空白区域。 3.・思维陷阱：不能只靠几何形状判断重心！重心由物体形状 + 质量分布共同决定，质量不均的规则物体重心偏离几何中心。 随学随练 1．如图所示，公园里有一仿制我国古代欹器的U形水桶，桶可绕水平轴转动，水管口持续有水流出，过一段时间桶会翻转一次，决定桶能否翻转的主要因素是（　　） A．水桶自身重力的大小 B．水管每秒出水量的大小 C．水流对桶撞击力的大小 D．水桶与水整体的重心高低 【答案】D 【详解】水管口持续有水流出而过一段时间桶会翻转一次，说明主要原因是装的水到一定量之后，导致水桶与水整体的重心往上移动，竖直向下的重力作用线偏离中心转轴，导致水桶不能稳定平衡，发生翻转。 故选D。 2．如图所示为仰韶文化时期的一款尖底瓶，该瓶装水后“虚则欹、中则正、满则覆”（“欹”通“倚”，斜倚，斜靠）。下面有关瓶（包括瓶中的水）的说法正确的是（　　） A．如果把瓶由海南搬到北京，瓶所受重力不会发生改变 B．瓶子所受重力的方向指向地心 C．瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作用点 D．随着装入瓶中的水增多，瓶的重心一直升高 【答案】C 【详解】A．由于海南和北京的纬度不同，（重力加速度）不同，故所受的重力不同，故A错误； B．瓶子所受重力的方向竖直向下，不一定指向地心，故B错误； C．重心是物体各部分所受重力的等效作用点，故C正确； D．随着装入瓶中的水增多，瓶的重心先降低后升高，故D错误。 故选C。 拓展 重力的本质与矢量性辨析 1. 认知升级：初中仅掌握“重力由地球吸引产生”的浅层结论，高中明确重力是万有引力的分力，并非万有引力全部，破除重力与引力等同的错误认知。重力大小、位置随纬度、海拔微小变化，并非绝对定值。 2. 矢量深度思辨：重力大小\(G=mg\)，与物体运动状态、速度大小、受力情况完全无关，属于主动场力，始终恒定存在；方向为竖直向下，区别于垂直向下、指向地心，是独立严谨的物理方向定义。 3. 状态无关思维：无论物体静止、运动、失重、超重、悬空、落地，只要在地表附近，重力大小与方向保持不变，彻底建立“场力独立于运动状态”的高阶受力观。 活学活用 1．下列关于重力的说法正确的是（　　） A．空中高速飞行的子弹不受重力作用 B．物体所受重力都集中在它的几何中心上 C．同一物体在赤道和北极受到的重力相等 D．物体的重心与物体的形状和质量分布有关 【答案】D 【详解】A．空中高速飞行的子弹也受重力作用，故A错误； B．物体的各个部分均会受到重力作用，故B错误； C．值在两极较大，所以同一物体在赤道和北极受到的重力不相等，故C错误； D．物体的重心与物体的形状和质量分布两个因素有关，故D正确； 故选D。 2．如图所示为某篮球所受重力的图示，下列说法正确的是（　　） A．重力就是地球对物体的吸引力 B．篮球的重力大小为6N、方向竖直向下 C．形状规则的物体，重心一定在其几何中心上 D．图中的C点是篮球所受重力的实际作用点 【答案】B 【详解】A．重力只是地球对物体的吸引力的一部分，故A错误； B．由题图可知篮球的重力大小为 方向竖直向下，故B正确； C．形状规则的物体，如果质量分布不均匀，则重心不一定在其几何中心上，故C错误； D．图中的C点是篮球所受重力的等效作用点，不是实际作用点，故D错误。 故选B。 拓展 重心模型的等效替代思维 1. 模型本质解构：重心不是真实受力点，是高中物理等效替代思想的首个经典模型。将物体各质点受到的无数微小重力，等效汇聚为一点的总重力，实现从“分散受力”到“集中受力”的建模简化。 2. 重心位置规律：形状规则、质量均匀分布的物体，重心在几何中心；质量分布不均匀物体，重心随质量偏移；重心不一定在物体上，可悬空、可外置，打破直观视觉误区。 3. 实验逻辑升华：悬挂法、支撑法找重心，本质是利用二力平衡，拉力与重力等大反向，悬线延长线必过重心，双线交点即为等效重力中心。 活学活用 1．下列四图中物体重心位置一直升高的是（　　） A．将竖立的砖头推倒过程 B．水从纸杯底部的小孔流出过程 C．跳台跳水运动员跳水过程 D．将天花板下悬挂的铁链下端用手往下拉过程 【答案】D 【详解】A．将竖立的砖头推倒过程，重心先升高后降低，故A错误； B．水从纸杯底部的小孔流出过程，重心先降低后升高，故B错误； C．跳台跳水运动员跳水过程，重心先升高后降低，故C错误； D．将天花板下悬挂的铁链下端用手往下拉过程，重心一直升高，故D正确。 故选D。 2．小明在参观科技馆时观察到有一个十分有趣的“锥体上滚”实验。如图所示，将一个双圆锥体轻轻放在倾斜轨道的低端，就会看到它似乎在向“上”滚去，关于锥体的运动说法正确的是（　　） A．双圆锥体的重心在锥体的外部，不在锥体上 B．在双圆锥体上滚的过程中，锥体的重心在向上运动 C．双圆锥体上滚实验中，虽然看到的现象好像是锥体在上滚，但是从侧面观察的话锥体重心其实是下移的 D．当双圆锥体在轨道的最低处时，它的重心在最低处：当双锥体在轨道最高处时，它的重心在最高处。 【答案】C 【详解】BC．锥体上滚的原理是重心运动，虽然看到的现象好像是锥体在上滚，但是从侧面观察的话锥体重心其实是下移的，B错误，C正确。 A．锥体的重心在锥体的内部几何重心上，不在物体外面，重心的具体位置在锥体的中心轴的中间，A错误。 D．双锥体放在轨道的低处时，放手后它会向轨道高处滚动，这是因为当双锥体在轨道的最低处时，它的重心在最高处；当双锥体在轨道最高处时，它的重心却在最低处，D错误。 故选C。 拓展 重心与物体稳定平衡——生活物理辩证素养 1. 平衡条件深挖：物体的稳定程度由重心高度与支撑面大小共同决定。重心越低、支撑面积越大，物体稳度越高；重心越高、支撑面越小，越容易倾倒。 2. 临界倾覆规律：物体倾覆的临界条件为重心竖直线超出支撑面边界，一旦偏移支撑范围，重力力矩使物体转动倾倒，是生活平衡问题的核心机理。 3. 生活迁移应用：跳高背越式、底盘加重、坐姿稳度、推车配重等设计，均通过调控重心位置改变物体稳度，体现物理规律服务工程与生活的实用价值。 活学活用 1．如图所示，A、B是两个完全相同的匀质长方形木块，长为l，叠放在一起，放在水平桌面上，端面都与桌边平行。A放在B上，右端有伸出B外，为保证两木块都不翻倒，木块B伸出桌边的长度不能超过（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】为保证两木块刚好不翻倒，则两木块整体的重心刚好在桌子边缘正上方。设B木块伸出桌子边缘外x，两木块质量为m，则 解得 故选B。 2．一块质地均匀的木板，长为L，向它上面放置相同的木板，每块木板伸出一段距离，设放置到N块木板时，最上面一块木板的最左端与最下面一块木板左端的水平距离为d，当时，N至少为（　　） A．4 B．5 C．6 D．7 【答案】B 【详解】设每块木板重力为G；从上往下放，木板序号依次为1、2、3…，1号木板伸出2号木板右端最长距离为板长的一半，即为，此时1号木板的重心刚好处在2号木板右端位置，即2号木板右端所受压力大小为G，如下图 2号木板伸出3号木板右端最多时，3号木板右端即为2号木板此时平衡的支点，对2号木板，由杠杆的平衡条件易得，其伸出长度为；依此类推，3号、4号伸出的长度分别为、，此时 故选B。 基础通关 1．竖直向下压图中水龙头上的A、B两处时，A处更容易关闭水龙头。该现象中影响力的作用效果因素是力的（　　） A．作用点 B．大小 C．方向 D．种类 【答案】A 【详解】用同样方向、大小的力向下压图中水龙头上的A、B两处时，A处更容易关闭水龙头，则力的作用点不同，力的作用效果不同，说明力的作用效果与力的作用点有关。故A正确，BCD错误。 故选A。 2．下列关于重力和重心的说法正确的是（　　） A．重力的方向指向地心 B．把一个物体从太和移到合肥，重力大小不变 C．质量分布均匀、形状规则的物体的重心一定在物体上 D．用线竖直悬挂的物体静止时，线所在的直线一定通过重心 【答案】D 【详解】A．重力的方向是竖直向下（即垂直于水平面），并不一定指向地心。例如，在地球表面不同纬度处，竖直方向与地心方向存在微小偏差，故A错误； B．重力大小G=mg，g随纬度、海拔的变化而变化，太和与合肥的纬度、海拔不同，g值不同，故重力大小改变，B错误； C．质量分布均匀、形状规则的物体，其重心在几何中心，但几何中心可能不在物体上（如圆环的重心在圆心），故C错误； D．悬挂静止时，拉力与重力平衡，二力共线，因此线所在直线必过重心，D正确。 故选D。 3．打水漂是人类最古老的游戏之一。仅需要一块小瓦片，在手上呈水平放置后，用力水平飞出，瓦片擦着水面飞行，瓦片不断地在水面上向前弹跳，直至下沉。关于瓦片接触水面瞬间的受力分析正确的是（　　） A．只受重力 B．只受向前的冲击力作用 C．受重力和向前的冲击力作用 D．受重力和水对瓦片的作用力 【答案】D 【详解】AD．一切地球附近的物体都受重力作用。瓦片接触水面时，和水发生相互作用，因此会受到水的作用力，故A错误，D正确； BC．瓦片离开人手后，人手不再对瓦片施加力，瓦片向前运动是惯性的体现，不存在所谓“向前的冲击力”，这个力没有施力物体，不可能存在，故BC错误。 故选D。 4．智能手机都有自动旋转画面功能，当手机旋转时，内部的重力感应器能发出指令，使手机画面始终保持正立。旋转时，感应器能检测到手机的（　　） A．重心高度发生了改变 B．重力方向发生了变化 C．重力大小发生了变化 D．重力大小和方向同时发生了变化 【答案】A 【详解】A．当手机旋转 90° 时，手机的重心（物体所受重力的等效作用点）在空间中的高度会发生变化，重力感应器可以检测到这一变化，从而触发画面旋转指令，故A正确； BCD．重力的大小和方向不随手机旋转而改变，故BCD错误。 故选A。 5．下列说法正确的是（　　） A．位移、速度、加速度、路程都是矢量 B．谚语“一只巴掌拍不响”说明力是物体对物体的作用，一只巴掌要么拍另一只巴掌，要么拍在其他物体上，才能产生力的作用，才能拍响 C．物体的重力就是地球对物体的吸引力，它的方向总是垂直向下 D．的速度比的速度小 【答案】B 【详解】A．位移、速度、加速度既有大小又有方向都是矢量，路程只有大小没有方向，是标量，故A错误； B．物体之间的作用是相互的，“一只巴掌拍不响”就是说明力是物体对物体的作用，故B正确； C．物体的重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，是地球对物体的吸引力的一个分力，方向竖直向下，故C错误； D．速度的正负只是反映了物体的运动方向，比较速度的大小要看速度的绝对值，所以的速度比的速度大，故D错误。 故选B。 6．如图所示，将水平桌面上竖直放置的物理课本绕其底端缓慢旋转，直到课本平放在水平桌面上，该过程中物理课本的重心位置（　　） A．一直在升高 B．一直在降低 C．始终不变 D．先降低后升高 【答案】B 【详解】可以将物理课本看作一个质量分布均匀的长方体，重心位于其几何中心，在物理课本绕其底端缓慢旋转直到平放的过程中，物理课本的重心位置一直在降低。 故选B。 7．2025年12月18日，海南自由贸易港正式启动全岛封关运作，这一举措对我国经济发展及国际影响力的提升意义重大。一艘满载货轮自海南驶达大连后，货轮上的某个集装箱（　　） A．惯性减小 B．惯性不变 C．重力减小 D．重力不变 【答案】B 【详解】A B．惯性是物体抵抗运动状态改变的性质，只与质量有关。集装箱的质量在运输过程中不变，故惯性不变，故A错误，B正确； C D．重力 ，海南纬度低（约20°N），大连纬度高（约39°N），故增大，重力增大，故CD错误。 故选B。 8．如图所示，欹器（qī qì）是中国古代一种具有特殊力学结构的盛水器。其特性为“虚则欹，中则正，满则覆”，即空置时倾斜，注水至半则直立，注满即倾。决定欹器翻转的主要因素是（　　） A．欹器自身重力的大小 B．欹器中水重力的大小 C．水流对欹器撞击力的大小 D．欹器与水整体重心的高低 【答案】D 【详解】空置时，重心偏高且偏离支撑点，所以倾斜，注水至半时，重心降低并回到支撑点正上方，因此直立，注满水时，重心再次升高并偏离，所以倾覆，因此决定其翻转的主要因素是欹器与水整体重心的高低。 故选D。 9．关于质点和重心，下列说法正确的是（　　） A．研究地球绕太阳运动的轨迹时，可将地球看作质点 B．研究跳水运动员的空中姿态时，可将其看作质点 C．形状规则的物体，其重心一定在几何中心 D．一底部开有小孔、装满水的瓶子，水从小孔全部流出的过程中，瓶子和水的重心高度会持续降低 【答案】A 【详解】A．研究地球绕太阳运动的轨迹时，关注的是地球的整体运动（公转），地球的大小和形状对轨迹研究无影响，可忽略，故可将地球视为质点，故A正确； B．研究跳水运动员的空中姿态时，需分析其身体动作、旋转等细节，这些依赖于运动员的形状和大小，不可忽略，故不可将其视为质点，故B错误； C．形状规则的物体，若质量分布不均匀，重心不一定在几何中心，故C错误； D．一底部开孔、装满水的瓶子在水流出的过程中，系统的重心高度并非单调变化，初始时重心较高；水流出一部分时，重心可能降低；但水快流完时，瓶子的重心相对升高，导致系统重心可能先降后升，并非持续降低，故D错误。 故选A。 10．如图所示，曾同学在做引体向上，他两手正握单杠，两脚离地，两臂自然下垂伸直，用背阔肌的收缩力量将身体往上拉起，当下巴超过单杠时稍作停顿，然后逐渐放松背阔肌，让身体下降，直到回到初始位置，此后重复进行。在完成一个引体向上的过程中，该同学的重心位置（　　） A．降低 B．升高 C．先降低后升高 D．先升高后降低 【答案】D 【详解】根据题意可知，完成一个引体向上的过程中，身体先往上拉起，后让身体下降，直到回到初始位置，所以重心位置先升高后降低。 故选D。 11．歼-20战机是中国研制的第五代重型隐身战斗机，具有隐身性、高机动性和先进的航电系统。关于歼-20战机的重力，下列说法正确的是（　　） A．战机在高空匀速飞行时，不受重力作用 B．战机在南海海面受到的重力小于在北极地面受到的重力 C．重心概念的建立主要采用了理想模型法 D．战机在某些情况下会抛掉副油箱，抛掉副油箱后，战机的重心位置一定不变 【答案】B 【详解】A．重力是由地球引力产生的，与物体的运动状态无关。战机在高空匀速飞行时，仍受重力作用，故A错误； B．重力公式为，其中为质量，为重力加速度。随纬度增加而增大（赤道最小，极地最大），南海位于低纬度，北极位于高纬度，因此北极的较大。同一战机质量不变，故在南海海面受到的重力小于在北极地面受到的重力，故B正确； C．重心是物体各部分重力的等效作用点，其概念建立主要采用等效替代法，而非理想模型法（如质点模型），故C错误； D．重心位置取决于质量分布，抛掉副油箱后，质量分布改变，重心位置可能发生变化，故D错误。 故选B。 12．在2025年的国际物理奥林匹克竞赛备赛中，中国代表队对物理量进行了系统梳理，下列各组物理量均属于矢量的一组是（　　） A．位移、路程、加速度 B．位移、平均速度、力 C．时间、瞬时速度、平均速度 D．加速度、速度的变化量、平均速度 【答案】BD 【详解】A．路程是标量，位移和加速度都是矢量，故A错误； B．位移、平均速度、力都是矢量，故B正确； C．时间是标量，瞬时速度和平均速度都是矢量，故C错误； D．加速度、速度的变化量、平均速度都是矢量，故D正确。 故选BD。 13．如图所示为某实心球所受重力的图示，下列说法正确的是（　　） A．实心球受到的重力就是地球对实心球的引力 B．实心球的重力大小为20N、方向竖直向下，其方向与实心球运动的状态无关 C．物体的重心一定在物体上，图中的O点是实心球的重心，即所受重力的实际作用点 D．质量分布均匀且形状规则的物体，重心一定在其几何中心上 【答案】BD 【详解】A．重力只是地球对物体的吸引力的一部分，故A错误； B．由题图可知实心球的重力大小为，重力方向竖直向下，与运动状态无关，故B正确； C．重心是物体所受重力的等效作用点，不一定在物体上，比如环状物体，故C错误； D．质量分布均匀，形状规则的物体，重心一定在其几何中心上，故D正确。 故选BD。 14．课余时间，学校举办了班级足球对抗赛。取重力加速度大小，当质量的守门员站在球门线上观察场上局势时，守门员受到的重力大小为__________，当守门员跃起（脚离开地面）扑球时，守门员受到的重力大小为__________。 【答案】 700 700 【详解】[1]守门员站在球门线上观察场上局势时，守门员受到的重力大小为 [2]当守门员跃起（脚离开地面）扑球时，守门员受到的重力大小为 素养提升 15．四块完全相同的质量均匀分布的木块，各长1m，叠放在一起伸出桌边外，要求各木块尽量往外伸，且不能翻转掉落，如图所示。那么最上面的木块的右边缘离桌边缘的距离是多少（　　） A．1m B． C． D． 【答案】B 【详解】由于质量均匀分布的木块的重心在它的几何中心，所以最上面的一块伸出最远的情况是它的重心正好在下面一块的右边缘上，接下来把上面两块作为一个整体，同理，第二块（从上往下数，下同）的最大伸出量是，第三块、第四块伸出的最大量分别是和，从而可知最上面的木块右边缘离桌边缘的距离是 故选B。 16．仰韶文化时期的一款尖底瓶如图所示，该瓶又被称为“欹器”，是古代一种盛水容器。该瓶装水后“虚则欹，中则正，满则覆”，寓意“满招损，谦受益”。根据题中信息判断，下面有关这种尖底瓶（包括瓶中的水）的说法正确的是（　　） A．瓶所受的重力就是地球对瓶的吸引力 B．装入瓶中的水越多，瓶的重心一定越高 C．重力只作用在瓶的重心上 D．瓶静止时，瓶所受重力的延长线一定与两条绳子的延长线交于同一点 【答案】D 【详解】A．重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，严格来说，重力不等于物体受到的地球的吸引力，故A错误； B．瓶本身(不包括瓶中的水)的重心位置不变，随着瓶中水的增加直至装满，整体的重心位置先降低后升高再降低，故B错误； C．根据重心的定义可知，瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作用点，重力作用在瓶的各个部分，故C错误； D．根据共点力的平衡，瓶静止时，瓶所受重力的延长线一定与两条绳子的延长线交于同一点，故D正确。 故选D。 17．近几年来，人类对月球的探索从未停止。假设将来我国质量为60kg的宇航员乘宇宙飞船登上了月球，已知地球表面的重力加速度，月球表面的重力加速度，则： (1)该宇航员在地球上的质量为多少？所受重力大小为多少？ (2)该宇航员在月球上的质量为多少？所受重力大小为多少？ 【答案】(1)60 kg； 588 N(2)60 kg； 96 N 【详解】（1）宇航员在地球上的质量为60kg，所受重力大小为 （2） 质量是物体所含物质的多少，与物体所处的位置无关，宇航员在月球上的质量仍为60kg，所受重力大小为 迁移创新 18．有一“不倒翁”，形状可以简化成由半径为R的半球体与顶角为74°的圆锥体组成，如图所示，它的重心在对称轴上。为使“不倒翁”在任意位置都能恢复竖直状态，已知，，则该“不倒翁”的重心到半球体的球心的距离必须大于（　　） A．0 B． C． D． 【答案】D 【详解】将“不倒翁”扳倒，使圆锥的侧面母线AB紧贴地面，如图所示。 若放倒后“不倒翁”恰能恢复竖直，则其重力的作用线(C为重心)必恰好通过图中B点，B点为底部半球与地面的切点。 根据几何关系有 在直角中， 则 当时，重力的作用线在支撑面以外，“不倒翁”必能恢复竖直状态。 故选D。 19．一质地均匀半径为R的圆形薄板，以某一半径中点为圆心，挖走一个半径为0.5R的圆，求剩余部分的重心离原来重心的距离。 【答案】 【详解】如图将薄板悬挂，并将挖去部分填补进去薄板平衡，设剩余部分的重心偏向左侧x，ρ代表单位面积的重力。 由杠杆的平衡条件 得 得剩余部分的重心离原来重心的距离 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3章 相互作用 3.1 重力与重心 课标要点 1.了解重力的产生原因，掌握重力大小计算方法与方向特点。 2.理解重心的概念，知晓重心是物体重力的等效作用点。 3.掌握重心位置的判断方法，了解形状、质量对重心的影响。 4. 认识等效替代的物理思想，能解释生活中的重力相关现象。 学习重难点 重点：掌握重力的大小、方向，理解重心概念及重心位置的判断。 难点：理解重心的等效思想，会分析不规则物体的重心位置。 【初高衔接】 初中我们认识了重力：知道它有大小、有方向，还知道物体有个“重心”。但高中物理更重本质、更严逻辑、更准表述：重力从哪来？方向到底指向哪？重心真的在物体上吗？从“知道概念”升级为“精准理解、严谨辨析、零失误答题”，这节课就是你力学入门的第一块基石！ 知识点 引力分力・重力本源与大小 1.力及力的表示方法 (1)力的定义：力是 对 的作用，力不能离开物体而存在。 (2)力的三要素： 、 、 。 (3)力的示意图 在受力物体上沿力的方向画一条带箭头的线段，并标出力的作用点表示物体在这个方向所受到的力。 2.重力 (1)定义：由于 而使物体受到的力。 (2)方向： 。 (3)大小：G= ，g是自由落体加速度，g与物体所处纬度和高度有关，在赤道处g ，在两极处g 。 易错提醒 1.・致命误区：重力不等于地球万有引力！重力只是万有引力的一个分力，直接将二者画等号答题会直接失分。 2.・概念混淆：公式G=mg中g并非固定常量！纬度、海拔改变都会使g数值变化，同一物体重力会随位置改变。 3.・思维陷阱：超重、失重状态不会改变物体实际重力！只是测量得到的视重发生变化，G大小始终恒定不变。 随学随练 1.关于重力，以下说法正确的是（　　） A．重力的方向总是垂直于接触面向下的 B．把处在空气中的物体浸入水中，物体所受重力变小 C．挂在绳上静止的物体，它受到的重力就是绳对它的拉力 D．同一物体在地球各处所受重力大小不一定相等 2.下列说法错误的是（　　） A．静止在水平面的物体对水平面的压力大小不一定等于其重力的大小 B．在乒乓球比赛中，击球后，乒乓球在空中运动时受到重力、推力和阻力作用 C．小汽车的底盘一般厚重且位置较低是为了降低重心，使驾乘感更平稳舒适 D．在研究物体运动时，利用光电门测瞬时速度的科学方法是极限法 知识点 竖直定向・重力专属方向 1.重力的方向严格定义为 ，区别于“垂直接触面向下”“指向地心”两种错误说法；竖直向下是垂直于 向下。 2.无论物体静止、运动，重力方向始终保持竖直向下，与物体 、摆放姿态、受力情况无关。 3.铅垂线、水平仪均依托重力竖直向下的特点工作；可利用 检验墙面竖直、台面水平。易错提醒 1.・致命误区：重力方向只能写 “竖直向下”，严禁写成 “垂直向下”！垂直是相对接触面，竖直永远垂直水平面，一字之差判定错误。 2.・概念混淆：重力并非全部指向地心！仅赤道、两极位置重力指向地心，其余地点重力方向与地心存在微小偏角。 3.・思维陷阱：物体倾斜、沿斜面运动时重力方向不变！不受物体摆放姿态、运动状态干扰，始终竖直向下。 随学随练 1．在空易拉罐中注入适量的水后，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 2．下列关于重力和重心的说法正确的是（　　） A．重力的方向指向地心 B．把一个物体从乳山移到上海，重力大小不变 C．质量分布均匀、形状规则的物体的重心一定在物体上 D．用线竖直悬挂的物体静止时，线所在的直线一定通过重心 知识点 等效聚点・重心核心奥秘 1.定义：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用 ，这一点叫作物体的重心。重心可以看作是物体所受重力的作用点。 2.决定因素：①物体的 ；②物体的 。 3.重心是物体各部分所受重力的等效作用点，可以应用 的知识，通过实验确定形状不规则物体的重心位置。 易错提醒 1.・致命误区：重心不是物体最重的点！重心是整体重力的等效作用点，不存在真实集中的重物质点。 2.・概念混淆：重心不一定落在物体实体上！圆环、空心球、弯折铁丝这类物体，重心处于物体外部空白区域。 3.・思维陷阱：不能只靠几何形状判断重心！重心由物体形状 + 质量分布共同决定，质量不均的规则物体重心偏离几何中心。 随学随练 1．如图所示，公园里有一仿制我国古代欹器的U形水桶，桶可绕水平轴转动，水管口持续有水流出，过一段时间桶会翻转一次，决定桶能否翻转的主要因素是（　　） A．水桶自身重力的大小 B．水管每秒出水量的大小 C．水流对桶撞击力的大小 D．水桶与水整体的重心高低 2．如图所示为仰韶文化时期的一款尖底瓶，该瓶装水后“虚则欹、中则正、满则覆”（“欹”通“倚”，斜倚，斜靠）。下面有关瓶（包括瓶中的水）的说法正确的是（　　） A．如果把瓶由海南搬到北京，瓶所受重力不会发生改变 B．瓶子所受重力的方向指向地心 C．瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作用点 D．随着装入瓶中的水增多，瓶的重心一直升高 拓展 重力的本质与矢量性辨析 1. 认知升级：初中仅掌握“重力由地球吸引产生”的浅层结论，高中明确重力是万有引力的分力，并非万有引力全部，破除重力与引力等同的错误认知。重力大小、位置随纬度、海拔微小变化，并非绝对定值。 2. 矢量深度思辨：重力大小\(G=mg\)，与物体运动状态、速度大小、受力情况完全无关，属于主动场力，始终恒定存在；方向为竖直向下，区别于垂直向下、指向地心，是独立严谨的物理方向定义。 3. 状态无关思维：无论物体静止、运动、失重、超重、悬空、落地，只要在地表附近，重力大小与方向保持不变，彻底建立“场力独立于运动状态”的高阶受力观。 活学活用 1．下列关于重力的说法正确的是（　　） A．空中高速飞行的子弹不受重力作用 B．物体所受重力都集中在它的几何中心上 C．同一物体在赤道和北极受到的重力相等 D．物体的重心与物体的形状和质量分布有关 2．如图所示为某篮球所受重力的图示，下列说法正确的是（　　） A．重力就是地球对物体的吸引力 B．篮球的重力大小为6N、方向竖直向下 C．形状规则的物体，重心一定在其几何中心上 D．图中的C点是篮球所受重力的实际作用点 拓展 重心模型的等效替代思维 1. 模型本质解构：重心不是真实受力点，是高中物理等效替代思想的首个经典模型。将物体各质点受到的无数微小重力，等效汇聚为一点的总重力，实现从“分散受力”到“集中受力”的建模简化。 2. 重心位置规律：形状规则、质量均匀分布的物体，重心在几何中心；质量分布不均匀物体，重心随质量偏移；重心不一定在物体上，可悬空、可外置，打破直观视觉误区。 3. 实验逻辑升华：悬挂法、支撑法找重心，本质是利用二力平衡，拉力与重力等大反向，悬线延长线必过重心，双线交点即为等效重力中心。 活学活用 1．下列四图中物体重心位置一直升高的是（　　） A．将竖立的砖头推倒过程 B．水从纸杯底部的小孔流出过程 C．跳台跳水运动员跳水过程 D．将天花板下悬挂的铁链下端用手往下拉过程 2．小明在参观科技馆时观察到有一个十分有趣的“锥体上滚”实验。如图所示，将一个双圆锥体轻轻放在倾斜轨道的低端，就会看到它似乎在向“上”滚去，关于锥体的运动说法正确的是（　　） A．双圆锥体的重心在锥体的外部，不在锥体上 B．在双圆锥体上滚的过程中，锥体的重心在向上运动 C．双圆锥体上滚实验中，虽然看到的现象好像是锥体在上滚，但是从侧面观察的话锥体重心其实是下移的 D．当双圆锥体在轨道的最低处时，它的重心在最低处：当双锥体在轨道最高处时，它的重心在最高处。 拓展 重心与物体稳定平衡——生活物理辩证素养 1. 平衡条件深挖：物体的稳定程度由重心高度与支撑面大小共同决定。重心越低、支撑面积越大，物体稳度越高；重心越高、支撑面越小，越容易倾倒。 2. 临界倾覆规律：物体倾覆的临界条件为重心竖直线超出支撑面边界，一旦偏移支撑范围，重力力矩使物体转动倾倒，是生活平衡问题的核心机理。 3. 生活迁移应用：跳高背越式、底盘加重、坐姿稳度、推车配重等设计，均通过调控重心位置改变物体稳度，体现物理规律服务工程与生活的实用价值。 活学活用 1．如图所示，A、B是两个完全相同的匀质长方形木块，长为l，叠放在一起，放在水平桌面上，端面都与桌边平行。A放在B上，右端有伸出B外，为保证两木块都不翻倒，木块B伸出桌边的长度不能超过（　　） A． B． C． D． 2．一块质地均匀的木板，长为L，向它上面放置相同的木板，每块木板伸出一段距离，设放置到N块木板时，最上面一块木板的最左端与最下面一块木板左端的水平距离为d，当时，N至少为（　　） A．4 B．5 C．6 D．7 基础通关 1．竖直向下压图中水龙头上的A、B两处时，A处更容易关闭水龙头。该现象中影响力的作用效果因素是力的（　　） A．作用点 B．大小 C．方向 D．种类 2．下列关于重力和重心的说法正确的是（　　） A．重力的方向指向地心 B．把一个物体从太和移到合肥，重力大小不变 C．质量分布均匀、形状规则的物体的重心一定在物体上 D．用线竖直悬挂的物体静止时，线所在的直线一定通过重心 3．打水漂是人类最古老的游戏之一。仅需要一块小瓦片，在手上呈水平放置后，用力水平飞出，瓦片擦着水面飞行，瓦片不断地在水面上向前弹跳，直至下沉。关于瓦片接触水面瞬间的受力分析正确的是（　　） A．只受重力 B．只受向前的冲击力作用 C．受重力和向前的冲击力作用 D．受重力和水对瓦片的作用力 4．智能手机都有自动旋转画面功能，当手机旋转时，内部的重力感应器能发出指令，使手机画面始终保持正立。旋转时，感应器能检测到手机的（　　） A．重心高度发生了改变 B．重力方向发生了变化 C．重力大小发生了变化 D．重力大小和方向同时发生了变化 5．下列说法正确的是（　　） A．位移、速度、加速度、路程都是矢量 B．谚语“一只巴掌拍不响”说明力是物体对物体的作用，一只巴掌要么拍另一只巴掌，要么拍在其他物体上，才能产生力的作用，才能拍响 C．物体的重力就是地球对物体的吸引力，它的方向总是垂直向下 D．的速度比的速度小 6．如图所示，将水平桌面上竖直放置的物理课本绕其底端缓慢旋转，直到课本平放在水平桌面上，该过程中物理课本的重心位置（　　） A．一直在升高 B．一直在降低 C．始终不变 D．先降低后升高 7．2025年12月18日，海南自由贸易港正式启动全岛封关运作，这一举措对我国经济发展及国际影响力的提升意义重大。一艘满载货轮自海南驶达大连后，货轮上的某个集装箱（　　） A．惯性减小 B．惯性不变 C．重力减小 D．重力不变 8．如图所示，欹器（qī qì）是中国古代一种具有特殊力学结构的盛水器。其特性为“虚则欹，中则正，满则覆”，即空置时倾斜，注水至半则直立，注满即倾。决定欹器翻转的主要因素是（　　） A．欹器自身重力的大小 B．欹器中水重力的大小 C．水流对欹器撞击力的大小 D．欹器与水整体重心的高低 9．关于质点和重心，下列说法正确的是（　　） A．研究地球绕太阳运动的轨迹时，可将地球看作质点 B．研究跳水运动员的空中姿态时，可将其看作质点 C．形状规则的物体，其重心一定在几何中心 D．一底部开有小孔、装满水的瓶子，水从小孔全部流出的过程中，瓶子和水的重心高度会持续降低 10．如图所示，曾同学在做引体向上，他两手正握单杠，两脚离地，两臂自然下垂伸直，用背阔肌的收缩力量将身体往上拉起，当下巴超过单杠时稍作停顿，然后逐渐放松背阔肌，让身体下降，直到回到初始位置，此后重复进行。在完成一个引体向上的过程中，该同学的重心位置（　　） A．降低 B．升高 C．先降低后升高 D．先升高后降低 11．歼-20战机是中国研制的第五代重型隐身战斗机，具有隐身性、高机动性和先进的航电系统。关于歼-20战机的重力，下列说法正确的是（　　） A．战机在高空匀速飞行时，不受重力作用 B．战机在南海海面受到的重力小于在北极地面受到的重力 C．重心概念的建立主要采用了理想模型法 D．战机在某些情况下会抛掉副油箱，抛掉副油箱后，战机的重心位置一定不变 12．在2025年的国际物理奥林匹克竞赛备赛中，中国代表队对物理量进行了系统梳理，下列各组物理量均属于矢量的一组是（　　） A．位移、路程、加速度 B．位移、平均速度、力 C．时间、瞬时速度、平均速度 D．加速度、速度的变化量、平均速度 13．如图所示为某实心球所受重力的图示，下列说法正确的是（　　） A．实心球受到的重力就是地球对实心球的引力 B．实心球的重力大小为20N、方向竖直向下，其方向与实心球运动的状态无关 C．物体的重心一定在物体上，图中的O点是实心球的重心，即所受重力的实际作用点 D．质量分布均匀且形状规则的物体，重心一定在其几何中心上 14．课余时间，学校举办了班级足球对抗赛。取重力加速度大小，当质量的守门员站在球门线上观察场上局势时，守门员受到的重力大小为__________，当守门员跃起（脚离开地面）扑球时，守门员受到的重力大小为__________。 素养提升 15．四块完全相同的质量均匀分布的木块，各长1m，叠放在一起伸出桌边外，要求各木块尽量往外伸，且不能翻转掉落，如图所示。那么最上面的木块的右边缘离桌边缘的距离是多少（　　） A．1m B． C． D． 16．仰韶文化时期的一款尖底瓶如图所示，该瓶又被称为“欹器”，是古代一种盛水容器。该瓶装水后“虚则欹，中则正，满则覆”，寓意“满招损，谦受益”。根据题中信息判断，下面有关这种尖底瓶（包括瓶中的水）的说法正确的是（　　） A．瓶所受的重力就是地球对瓶的吸引力 B．装入瓶中的水越多，瓶的重心一定越高 C．重力只作用在瓶的重心上 D．瓶静止时，瓶所受重力的延长线一定与两条绳子的延长线交于同一点 17．近几年来，人类对月球的探索从未停止。假设将来我国质量为60kg的宇航员乘宇宙飞船登上了月球，已知地球表面的重力加速度，月球表面的重力加速度，则： (1)该宇航员在地球上的质量为多少？所受重力大小为多少？ (2)该宇航员在月球上的质量为多少？所受重力大小为多少？ 迁移创新 18．有一“不倒翁”，形状可以简化成由半径为R的半球体与顶角为74°的圆锥体组成，如图所示，它的重心在对称轴上。为使“不倒翁”在任意位置都能恢复竖直状态，已知，，则该“不倒翁”的重心到半球体的球心的距离必须大于（　　） A．0 B． C． D． 19．一质地均匀半径为R的圆形薄板，以某一半径中点为圆心，挖走一个半径为0.5R的圆，求剩余部分的重心离原来重心的距离。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $