第三节 来自地球的力（导学案）物理新教材沪科版八年级全一册

该初中物理导学案聚焦“来自地球的力”，核心知识点涵盖重力的产生、大小与质量关系、方向、重心及应用。通过自主预习问题引导阅读教材，课堂探究分重力大小实验、方向辨析、重心确定三模块，结合讨论交流和例题，构建预习-探究-应用的学习支架，衔接前后知识。 此导学案以实验探究为核心，通过钩码重力测量实验培养科学探究能力，结合重垂线、不倒翁等生活实例深化物理观念，设置辨析讨论和分层练习提升科学思维，帮助学生从现象到本质理解重力，兼顾知识掌握与能力培养。

第三节 来自地球的力（导学案） 【学习目标】 1. 知道重力是由于地球的吸引而产生的力，明确重力的施力物体，能识别生活中的重力现象。 2. 通过实验探究理解物体所受重力与质量的关系，掌握公式，能进行重力与质量的相关计算。 3. 知道重力的方向总是竖直向下的，了解重垂线的工作原理与生产生活中的应用。 4. 理解重心的概念，掌握质量均匀、形状规则物体的重心位置，了解提高物体稳定程度的方法。 5. 了解失重现象，能运用重力知识解释常见的生活现象。 【学习重点】 1. 重力与质量的正比关系及相关计算 2. 重力的方向与重心的概念 【学习难点】 1. 对 “竖直向下” 的正确理解，区分竖直向下与垂直向下 2. 重心的概念与提高物体稳定程度的原理 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 重力是由于地球的吸引而产生的力，重力的施力物体是地球；地球附近的一切物体都受到重力的作用。 2. 物体所受重力的大小可以用弹簧测力计测量；物体所受重力的大小与它的质量成正比，计算公式为G=mg。 ，它的物理意义是：质量为 1 kg 的物体所受的重力为 9.8 N；粗略计算时可取。 4. 重力的方向总是竖直向下的；利用这一特点制成的重垂线可以检查墙壁是否竖直、台面是否水平。 5. 物体各部分受到的重力从效果上看可认为集中作用在一个点上，这个点叫做物体的重心。 6. 质量分布均匀、形状规则的物体，重心在它的几何中心上；形状不规则的薄板可通过悬挂法确定重心位置。 7. 提高物体稳定程度的两种方法：一是增大支撑面，二是降低重心。 【课堂探究】 探究一、重力的大小 1. 重力的初步认识 • 定义：由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力，用符号表示。 • 普遍性：地球附近的所有物体，无论运动状态如何，都受到重力作用。 • 测量方法：将物体悬挂在竖直放置的弹簧测力计挂钩上，物体静止时，测力计的示数等于物体所受重力的大小。 2. 实验探究：重力与质量的关系 • 实验操作：依次增加钩码数量，用弹簧测力计分别测出不同质量钩码的重力，记录数据并描点作图。 • 实验结论：物体所受的重力跟它的质量成正比。 • 计算公式： 表示重力，单位：牛（N） 表示质量，单位：千克（kg） 表示重力与质量的比值，地面附近取 • 拓展：同一物体在不同星体上受到的重力不同，月球上的约为地球上的。 【讨论交流】 1. 能不能说 “物体的质量与重力成正比”？为什么？ 不能这样表述。 理由：质量是物体的固有属性，不随重力改变而变化；重力是随质量变化的因变量，质量越大，重力越大。因此只能说 “物体所受的重力与质量成正比”，不能反过来说质量与重力成正比。 2. 质量为 50 kg 的同学，在地球上受到的重力是多少？若他登上月球，受到月球的 “重力” 约为多少？（取） 该同学在地球上受到的重力 月球上的约为地球的，因此月球上受到的重力 【例题1】“天问一号”探测器登陆前，科学家需要知道火星对探测器的引力大小，确定探测器进入火星大气层时的速度，如图是地球、火星上物体受到的重力与其质量的关系图像。由图可知，关于探测器相关说法正确的是（忽略燃料损耗影响）（     ） A．探测器在火星表面质量大于在地球上质量 B．探测器在火星表面质量小于在地球上质量 C．探测器在火星表面重力大于在地球上重力 D．探测器在火星表面重力小于在地球上重力 【答案】D 【解析】AB．质量是物体的属性，它与物体的状态、形状、所处空间位置的变化无关。探测器在火星表面质量等于在地球上质量，故AB错误； CD．由图可知，在质量相同时，探测器在地球上的重力大，所以探测器在火星上受到的重力小于在地球上重力，故C错误，D正确。 故选D。 探究二、重力的方向 1. 重力的方向 通过悬挂重物静止时线竖直下垂、自由下落的物体竖直下落等现象，可以得出结论：重力的方向总是竖直向下的。 • 注意：“竖直向下” 是指垂直于水平面向下，不等同于垂直于支持面向下。 2. 重力方向的应用 —— 重垂线 • 工作原理：利用重力方向总是竖直向下的特点。 • 常见应用：检查墙壁是否竖直、检查工作台面是否水平、校正画框是否挂正。 【讨论交流】 1. “竖直向下” 和 “垂直向下” 有什么区别？请举例说明。 二者的参照标准不同： 竖直向下：以水平面为参照，方向垂直于水平面向下，方向固定不变； 垂直向下：以接触面为参照，方向垂直于接触面向下，接触面倾斜时方向随之改变。 例如放在斜面上的物体，重力方向是竖直向下，而非垂直于斜面向下。 2. 站在斜坡上的人，受到的重力方向是怎样的？请简要说明。 人受到的重力方向始终是竖直向下（垂直于水平面向下），与斜坡的倾斜角度无关，不会沿斜坡方向改变。 【例题2】如图所示，两质量相等的物体位于地球两极上，画出两物体所受重力的示意图。（其中、为两物体重心，O为地心） 【答案】 【解析】重力方向始终竖直向下，当物体在地球两极时，重力方向指向地心。 探究三、重力的作用点——重心 1. 重心的概念 物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，各部分受到的重力等效集中作用在一个点上，这个点就是物体的重心。画重力示意图时，通常把力的作用点画在重心处。 2. 重心位置的确定 • 质量分布均匀、形状规则的物体：重心在其几何中心，如均匀球体的重心在球心，均匀长方体的重心在对角线交点。 • 形状不规则的薄板：可用悬挂法确定重心位置。 • 注意：重心不一定在物体上，例如圆环、空心球的重心不在物体实体上。 3. 提高物体稳定程度的方法 • 方法一：增大物体的支撑面； • 方法二：降低物体的重心。 • 生活实例：汽车底盘做得很重、台灯底座加重、起重机放下支脚、不倒翁等，都是通过上述方法提升稳定性。 【讨论交流】 1. 物体的重心一定在物体上吗？请举一个例子说明。 重心不一定在物体上。 例如质量均匀的空心圆环、空心球，它们的重心在几何中心（圆心 / 球心），该位置并不在物体的实体结构上。 2. 货车装货时，为什么要把重的货物放在下层、轻的放在上层，且货物不能装得过高？ 这样做是为了降低货车整体的重心。重心越低，物体的稳定程度越高，能有效避免车辆转弯、颠簸时因重心过高发生侧翻，提升行驶安全性。 【例题3】如图所示，玩具“不倒翁”被扳倒后会自动立起来，这是因为它的重心比较_____（选填“高”或“低”）；物体的重心______（选填“一定”或“不一定”）在物体上。 【答案】 低 不一定 【解析】[1][2]“不倒翁”的质量分布是不均匀的，下部的质量大，所以不倒翁的重心很低，稳度大；物体的重心可以在物体上，也可以不在物体上，例如篮球的重心就不在篮球上，而在球心。 【归纳整理】 第三节 来自地球的力 【课堂练习】 1．如图，往墙上挂矩形画框时，将重锤线紧靠画框侧边悬挂来检验画框是否挂正，这是利用了（　　） A．重力的方向 B．重力的大小 C．重力的作用点 D．重力与质量的关系 【答案】A 【解析】重锤线的工作原理是重力的方向总是竖直向下，若画框的侧边与重锤线平行，就说明画框挂正，该方法利用了重力方向总是竖直向下的，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．智能手机都有这样一个功能：把手机从竖放旋转变为横放，手机显示画面就自动跟着转动，保持画面正立，如图所示。这源于手机内部的重力感应器，手机用它来判定方向。关于上述从竖放转为横放的过程，下列分析正确的是（　　） A．手机所受重力的大小改变 B．重力感应器所受重力的方向改变 C．手机所受重力方向没有改变，重心高度变低 D．横屏时重力感应器不受重力 【答案】C 【解析】A．手机所受重力，从竖放转为横放，质量、重力大小均不变，故A错误； B．重力的方向始终是竖直向下的，横屏时重力方向不变，故B错误； C．把手机从竖放转为横放的过程中，重力方向、重心位置均不变，但重心的高度降低，故C正确； D．横屏时重力感应器仍受重力。故D错误。 故选C。 3．下列关于重力的说法，正确的是（　　） A．物体的质量与重力大小成正比 B．重力的方向总是垂直于地面向下 C．重力的大小与物体的质量成正比 D．物体的重心一定在物体上 【答案】C 【解析】A．质量是物体的固有属性，与重力大小无关，应该是物体的重力大小与其质量成正比，故A错误； B．重力的方向总是竖直向下，并非垂直于地面向下，故B错误； C．根据公式，同一地点的为定值，因此重力的大小与物体的质量成正比，故C正确； D．重心不一定在物体上，例如质量分布均匀的圆环，其重心在圆心处，不在圆环本身上，故D错误。 故选C。 4．下列关于重心的说法，正确的是（　　） A．重心是物体上最重的点 B．任何物体的重心都在物体上 C．物体的重心位置与物体的形状和质量分布有关 D．物体的重心位置不会改变 【答案】C 【解析】A．重心是物体所受重力的等效作用点，并非物体上最重的点，故A错误； B．物体的重心不一定都在物体上，比如圆环的重心就不在圆环上，故B错误； CD．物体的重心位置由物体的形状和质量分布共同决定，当物体的形状或质量分布发生变化时，物体的重心位置可能会改变，故C正确，D错误。 故选C。 5．小明在学习重力知识后，探究了“重力的方向”（如图所示）。 将支架按图甲、乙、丙缓慢倾斜，支持“重力的方向总是竖直”的这一结论的现象是______。 【答案】悬线方向与水平面垂直 【解析】观察图甲、乙、丙可知，支架倾斜后，悬挂的小球在重力作用下，其悬线OA始终保持竖直向下的状态，且与水平面垂直。这一现象说明重力的方向总是竖直向下的。 6．如图甲所示，熟了的苹果会沿直线竖直下落，这表明____力的方向是____的；如图乙所示，建筑工人常用重锤线来检查所砌的墙壁是否____。 【答案】 重 竖直向下 竖直 【解析】[1][2]熟了的苹果会沿直线竖直下落，这表明重力的方向是竖直向下的。 [3]因为重力的方向总是竖直向下，如果墙和重锤线的方向是一致的，墙壁就是竖直的， 原理就是利用重力的方向是竖直向下的。 7．如图所示是常见的气泡水平仪，当将该水平仪横置在某地面上时，观察到液体中的空气泡居中，表示该处地面______（选填“水平”或“倾斜”），若观察到空气泡在右端，则表示右端的地面偏______（选填“高”或“低”）。 【答案】 水平 高 【解析】[1][2]水平仪是利用重力方向竖直向下的原理制成的，水平仪中空气泡居中，则说明地面水平；若观察到空气泡在右端，则右端地面偏高。 8．小明在探究“重力与质量的关系”实验中，测量了相关数据并记录在如表中： 实验次数 1 2 3 4 5 6 钩码质量/g 50 100 150 200 250 300 钩码重力/N 0.5 1 1.5 2.5 3 （1）测量物体重力前，要观察弹簧测力计的量程和______，并在______方向上调节弹簧测力计，使指针与零刻度线重合。 （2）第4次实验数据如图所示应为______N。 （3）分析表中数据，可以得出的结论是______。 （4）以下实验中，与本实验多次测量目的相同的是_____。（填字母） A．用刻度尺测量物理课本的长度 B．探究反射角与入射角的大小关系 【答案】（1）分度值 竖直；（2）2；（3）物体所受的重力跟它的质量成正比；（4）B 【解析】（1）[1]用弹簧测力计前，必看量程、分度值。 [2]测重力时，弹簧测力计是竖直使用的，因此弹簧测力计要竖直放置调零。 （2）如图所示，弹簧测力计的示数为2N。 （3）由表格中数据得，质量增大几倍，物体的重力也增大几倍，且物体的重力与质量的比值为定值，说明物体的重力和质量成正比。 （4）本实验和“探究反射角与入射角”实验多次测量都是为了寻找普遍规律；“用刻度尺测量物理课本的长度”多次测量目的是求取平均值以减小误差。 故选B。 9．月面巡视探测器（月球车）是集工程和智能机器人为一体的复杂航天器。它具备地——月遥控能力，有独立驱动的六轮摇臂式行走系统，高，质量为。已知在地球上的物体受到的重力为在月球上时受到重力的6倍，求： （1）登月后，月球车在月球上的质量； （2）月球车被送到月球上时的重力。 【答案】（1）120kg；（2）200N 【解析】（1）质量是物体所含物质的多少。登月后，月球车的位置发生了变化，但其所含物质的多少没有变化，所以在月球上的质量不变，仍为。 （2）月球车在地球上时的重力 月球车被送到月球上时的重力 10．明同学学习了重力与质量的关系后，准备利用弹簧测力计和小桶制成一个简单实用的液体密度秤，如图所示，小桶的质量，容积，在小桶中加满待测液体就可以“称”出该液体的密度。请回答下列问题：（g取10 N/kg，） （1）空的小桶所受的重力是多少？ （2）水的密度应标在多少牛的刻度上？ （3）此“密度秤”的测量范围是多少？ （4）制成密度秤后，若小明在测量某种液体密度时，没有装满小桶就读数，则测量值_______实际值（选填“大于”、“小于”或“等于”）；若小明要增大该密度秤的测量范围，请你给出一个改进措施：____________。 【答案】（1）0.5N；（2）1.5N；（3）；（4）小于 换用量程更大的测力计 【分析】（1）利用计算空小桶的重。 （2）求出装满水的重，利用即可求出水的密度所标注的位置。 （3）桶内没有装满液体时，测力计示数偏小，由表达式可知，测量值偏小；由分析增大密度秤的量程的方法。 【解析】（1）空的小桶所受的重力是 （2）小桶容积 加满水时水的质量 水的重力 总重 即水的密度标在1.5N刻度处。 （3）弹簧测力计量程最大为5N，因此最大总重力为5N：液体最大重力 液体最大密度 最小密度为0（空桶时对应液体密度为0），因此测量范围是 （4）密度秤默认液体体积等于桶容积，由可知，液体的密度为 没装满时，测的总重力比装满时偏小，测力计的示数偏小，由表达式可知，测量值小于实际值。 由可知，要增大测量范围，可以换用量程更大的弹簧测力计（或换容积更小的小桶、减小空桶质量等）。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1/1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三节 来自地球的力（导学案） 【学习目标】 1. 知道重力是由于地球的吸引而产生的力，明确重力的施力物体，能识别生活中的重力现象。 2. 通过实验探究理解物体所受重力与质量的关系，掌握公式，能进行重力与质量的相关计算。 3. 知道重力的方向总是竖直向下的，了解重垂线的工作原理与生产生活中的应用。 4. 理解重心的概念，掌握质量均匀、形状规则物体的重心位置，了解提高物体稳定程度的方法。 5. 了解失重现象，能运用重力知识解释常见的生活现象。 【学习重点】 1. 重力与质量的正比关系及相关计算 2. 重力的方向与重心的概念 【学习难点】 1. 对 “竖直向下” 的正确理解，区分竖直向下与垂直向下 2. 重心的概念与提高物体稳定程度的原理 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 重力是由于____________而产生的力，重力的施力物体是______；地球附近的一切物体都受到重力的作用。 2. 物体所受重力的大小可以用____________测量；物体所受重力的大小与它的质量成______，计算公式为______。 ，它的物理意义是：________________________________________________；粗略计算时可取。 4. 重力的方向总是____________的；利用这一特点制成的______可以检查墙壁是否竖直、台面是否水平。 5. 物体各部分受到的重力从效果上看可认为集中作用在一个点上，这个点叫做物体的______。 6. 质量分布均匀、形状规则的物体，重心在它的____________上；形状不规则的薄板可通过______法确定重心位置。 7. 提高物体稳定程度的两种方法：一是____________，二是____________。 【课堂探究】 探究一、重力的大小 1. 重力的初步认识 • 定义：由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力，用符号表示。 • 普遍性：地球附近的所有物体，无论运动状态如何，都受到重力作用。 • 测量方法：将物体悬挂在竖直放置的弹簧测力计挂钩上，物体静止时，测力计的示数等于物体所受重力的大小。 2. 实验探究：重力与质量的关系 • 实验操作：依次增加钩码数量，用弹簧测力计分别测出不同质量钩码的重力，记录数据并描点作图。 • 实验结论：物体所受的重力跟它的质量成正比。 • 计算公式： 表示重力，单位：牛（N） 表示质量，单位：千克（kg） 表示重力与质量的比值，地面附近取 • 拓展：同一物体在不同星体上受到的重力不同，月球上的约为地球上的。 【讨论交流】 1. 能不能说 “物体的质量与重力成正比”？为什么？ 2. 质量为 50 kg 的同学，在地球上受到的重力是多少？若他登上月球，受到月球的 “重力” 约为多少？（取） 【例题1】“天问一号”探测器登陆前，科学家需要知道火星对探测器的引力大小，确定探测器进入火星大气层时的速度，如图是地球、火星上物体受到的重力与其质量的关系图像。由图可知，关于探测器相关说法正确的是（忽略燃料损耗影响）（     ） A．探测器在火星表面质量大于在地球上质量 B．探测器在火星表面质量小于在地球上质量 C．探测器在火星表面重力大于在地球上重力 D．探测器在火星表面重力小于在地球上重力 探究二、重力的方向 1. 重力的方向 通过悬挂重物静止时线竖直下垂、自由下落的物体竖直下落等现象，可以得出结论：重力的方向总是竖直向下的。 • 注意：“竖直向下” 是指垂直于水平面向下，不等同于垂直于支持面向下。 2. 重力方向的应用 —— 重垂线 • 工作原理：利用重力方向总是竖直向下的特点。 • 常见应用：检查墙壁是否竖直、检查工作台面是否水平、校正画框是否挂正。 【讨论交流】 1. “竖直向下” 和 “垂直向下” 有什么区别？请举例说明。 2. 站在斜坡上的人，受到的重力方向是怎样的？请简要说明。 【例题2】如图所示，两质量相等的物体位于地球两极上，画出两物体所受重力的示意图。（其中、为两物体重心，O为地心） 探究三、重力的作用点——重心 1. 重心的概念 物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，各部分受到的重力等效集中作用在一个点上，这个点就是物体的重心。画重力示意图时，通常把力的作用点画在重心处。 2. 重心位置的确定 • 质量分布均匀、形状规则的物体：重心在其几何中心，如均匀球体的重心在球心，均匀长方体的重心在对角线交点。 • 形状不规则的薄板：可用悬挂法确定重心位置。 • 注意：重心不一定在物体上，例如圆环、空心球的重心不在物体实体上。 3. 提高物体稳定程度的方法 • 方法一：增大物体的支撑面； • 方法二：降低物体的重心。 • 生活实例：汽车底盘做得很重、台灯底座加重、起重机放下支脚、不倒翁等，都是通过上述方法提升稳定性。 【讨论交流】 1. 物体的重心一定在物体上吗？请举一个例子说明。 2. 货车装货时，为什么要把重的货物放在下层、轻的放在上层，且货物不能装得过高？ 【例题3】如图所示，玩具“不倒翁”被扳倒后会自动立起来，这是因为它的重心比较_____（选填“高”或“低”）；物体的重心______（选填“一定”或“不一定”）在物体上。 【归纳整理】 第三节 来自地球的力 【课堂练习】 1．如图，往墙上挂矩形画框时，将重锤线紧靠画框侧边悬挂来检验画框是否挂正，这是利用了（　　） A．重力的方向 B．重力的大小 C．重力的作用点 D．重力与质量的关系 2．智能手机都有这样一个功能：把手机从竖放旋转变为横放，手机显示画面就自动跟着转动，保持画面正立，如图所示。这源于手机内部的重力感应器，手机用它来判定方向。关于上述从竖放转为横放的过程，下列分析正确的是（　　） A．手机所受重力的大小改变 B．重力感应器所受重力的方向改变 C．手机所受重力方向没有改变，重心高度变低 D．横屏时重力感应器不受重力 3．下列关于重力的说法，正确的是（　　） A．物体的质量与重力大小成正比 B．重力的方向总是垂直于地面向下 C．重力的大小与物体的质量成正比 D．物体的重心一定在物体上 4．下列关于重心的说法，正确的是（　　） A．重心是物体上最重的点 B．任何物体的重心都在物体上 C．物体的重心位置与物体的形状和质量分布有关 D．物体的重心位置不会改变 5．小明在学习重力知识后，探究了“重力的方向”（如图所示）。 将支架按图甲、乙、丙缓慢倾斜，支持“重力的方向总是竖直”的这一结论的现象是______。 6．如图甲所示，熟了的苹果会沿直线竖直下落，这表明____力的方向是____的；如图乙所示，建筑工人常用重锤线来检查所砌的墙壁是否____。 7．如图所示是常见的气泡水平仪，当将该水平仪横置在某地面上时，观察到液体中的空气泡居中，表示该处地面______（选填“水平”或“倾斜”），若观察到空气泡在右端，则表示右端的地面偏______（选填“高”或“低”）。 8．小明在探究“重力与质量的关系”实验中，测量了相关数据并记录在如表中： 实验次数 1 2 3 4 5 6 钩码质量/g 50 100 150 200 250 300 钩码重力/N 0.5 1 1.5 2.5 3 （1）测量物体重力前，要观察弹簧测力计的量程和______，并在______方向上调节弹簧测力计，使指针与零刻度线重合。 （2）第4次实验数据如图所示应为______N。 （3）分析表中数据，可以得出的结论是______。 （4）以下实验中，与本实验多次测量目的相同的是_____。（填字母） A．用刻度尺测量物理课本的长度 B．探究反射角与入射角的大小关系 9．月面巡视探测器（月球车）是集工程和智能机器人为一体的复杂航天器。它具备地——月遥控能力，有独立驱动的六轮摇臂式行走系统，高，质量为。已知在地球上的物体受到的重力为在月球上时受到重力的6倍，求： （1）登月后，月球车在月球上的质量； （2）月球车被送到月球上时的重力。 10．明同学学习了重力与质量的关系后，准备利用弹簧测力计和小桶制成一个简单实用的液体密度秤，如图所示，小桶的质量，容积，在小桶中加满待测液体就可以“称”出该液体的密度。请回答下列问题：（g取10 N/kg，） （1）空的小桶所受的重力是多少？ （2）水的密度应标在多少牛的刻度上？ （3）此“密度秤”的测量范围是多少？ （4）制成密度秤后，若小明在测量某种液体密度时，没有装满小桶就读数，则测量值_______实际值（选填“大于”、“小于”或“等于”）；若小明要增大该密度秤的测量范围，请你给出一个改进措施：____________。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1/1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $