第三节 来自地球的力（教学课件）物理新教材沪科版八年级全一册

该初中物理课件聚焦重力的定义、大小（G=mg）、方向（竖直向下）及重心，通过古代铅垂线应用（如先秦宫室建造）与现代航天失重现象导入，构建古今探索脉络，帮助学生建立从现象到本质的学习支架。 其亮点在于融合科学探究（实验测量重力与质量关系）、科学思维（公式推导及典例分析）与科学态度（古今工程应用及航天探索），通过悬挂法找重心等实验活动和结构化小结，助力学生深化物理观念，教师可借助丰富案例提升教学效率。

物理八年级全一册 •沪科版 第六章 熟悉而陌生的力 第三节 来自地球的力 《管子・水地》有言：“水之性，行高必下，流必就卑。” 自古以来，人们便观察到万物皆有趋下之性：苹果熟落枝头，河水自高向低，抛物终归大地。古人以 “重” 释其性，以 “坠” 明其势，早已感知到来自脚下大地的牵引之力。这股无形之力，便是地球施加给万物的重力。从古代工匠的铅垂线测平，到现代航天的失重探索，人类对重力的认知从现象走向本质，从经验走向科学。 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 理解重力的概念，掌握重力与质量的关系及计算公式，知道重力的方向与重心的含义，建立重力的完整认知体系。 02 科学思维 能运用G=mg公式进行定量计算与公式变形，分析重心位置与物体稳定性的关系，辨析竖直向下与垂直向下的区别，培养逻辑推理与概念辨析能力。 03 科学探究 经历探究重力与质量关系的实验过程，归纳重力与质量的正比规律，学会用悬挂法找不规则物体的重心，提升实验归纳与动手探究能力。 04 科学态度与责任 认识重力在生产生活中的广泛应用，了解我国航天失重研究的成就，体会古人运用重力规律的智慧，树立科学探索精神与民族自豪感。 教学重难点 教学难点 教学重点 01. 概念认知：掌握重力的定义，知道重力的施力物体与普遍存在性。 02. 定量计算：掌握G=mg公式，能进行重力与质量的相互计算。 03. 方向与作用点：掌握重力的方向，理解重心的概念与找法。 01. 方向理解：准确把握 “竖直向下” 的物理内涵，区分竖直向下与垂直向下。 02. 重心本质：理解重心是重力的等效作用点，并非真实存在的点。 03. 失重本质：理解失重并非不受重力，厘清重力与失重的逻辑关系。 课堂引入 早在先秦时期，古人建造宫室便懂得 “悬绳以正”：用细线悬挂重物，以此为基准检查墙体是否竖直、台基是否水平，这便是对重力方向的朴素运用。汉代的水利工程、唐代的桥梁建造，皆以重垂线为度，依重力之向，筑稳固之基。古人虽不知 “重力” 之名，却早已在生产实践中把握了重力的规律，让无形之力成为工程建造的无形标尺。 从古代的铅垂线到现代的弹簧测力计，从苹果落地的经典思考到天宫空间站的失重实验，人类对重力的探索不断深入。这股来自地球的无形之力，究竟有多大？方向如何？又有着怎样的作用规律？今天，我们就系统学习重力的相关知识。 知识点1 重力的大小 探索新知——什么是重力 你有没有想过，熟透的苹果为什么总是从树上竖直向下落？水为什么总是从高处向低处流？ 苹果下落 水往低处流 探索新知——重力的定义 重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，通常用符号G表示。 ——施力物体：地球； ——受力物体：地球附近的一切物体，无论固体、液体还是气体，无论静止还是运动，都受到重力的作用。 重力对我们非常重要。如果没有重力，树上的苹果不会落到地面，河水就不能流动，人类赖以生存的大气便会从地球周围逃逸。 探索新知——重力的定义 重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，通常用符号G表示。 ——施力物体：地球； ——受力物体：地球附近的一切物体，无论固体、液体还是气体，无论静止还是运动，都受到重力的作用。 重力对我们非常重要。如果没有重力，树上的苹果不会落到地面，河水就不能流动，人类赖以生存的大气便会从地球周围逃逸。 探索新知——探究重力与质量的关系 物体所受重力的大小，简称物重，可以直接用弹簧测力计测量。 N 弹簧测力计 用弹簧测力计测量重力 1. 用弹簧测力计测量你的文具盒和教科书等物体的重力，把测量结果填入下表中。 被测物体名称 测得的重力G/N 探索新知——探究重力与质量的关系 2. 用弹簧测力计测量钩码的重力，填入下表中。 被测钩码质量 m/g 50 100 150 200 测得的重力 G/N 0.49 0.98 1.47 1.96 分析上述测量数据，找出物体的重力跟它的质量之间的关系，完成下面填空。 物体的重力大小跟它的质量成正比。 探索新知——探究重力与质量的关系 2. 用弹簧测力计测量钩码的重力，填入下表中。 被测钩码质量 m/g 50 100 150 200 测得的重力 G/N 0.49 0.98 1.47 1.96 分析上述测量数据，找出物体的重力跟它的质量之间的关系，完成下面填空。 物体的重力大小跟它的质量成正比。 探索新知——探究重力与质量的关系 研究表明，物体的质量越大，它受到的重力也越大。物体重力的大小跟它的质量成正比。若用字母 G 表示重力，m 表示质量，g 表示重力跟质量的比值，它们的关系可表示为 G=mg 在地球表面通过实验测得 g≈ 9.8 N/kg，它表示质量为 1 kg 的物体，在地球上所受到的重力大小约为 9.8 N，或者说它重约 9.8 N。在粗略计算的情况下，g 可取 10 N/kg。 探索新知——探究重力与质量的关系 研究表明，物体的质量越大，它受到的重力也越大。物体重力的大小跟它的质量成正比。若用字母 G 表示重力，m 表示质量，g 表示重力跟质量的比值，它们的关系可表示为 G=mg 在地球表面通过实验测得 g≈ 9.8 N/kg，它表示质量为 1 kg 的物体，在地球上所受到的重力大小约为 9.8 N，或者说它重约 9.8 N。在粗略计算的情况下，g 可取 10 N/kg。 探索新知——重力常数 不同地区的重力常数不同，在地球上一般取g = 9.8N/kg，精确度要求不高时:g = 10N/kg。 g：重力常数 地区 新加坡 广州 柏林 赤道 南极 g/N·kg-1 9.7807 9.7883 9.8128 9.7804 9.8322 g的物理意义：质量为1kg的物体，所受重力大小约为10N。 纬度差异：地球上不同纬度的地方，g的数值略有差异，纬度越高，g值越大。 探索新知——月球上的重力 月球上的g值只有地球的六分之一。 （b）航天员在月球上做落体实验 请根据你目前的体重，算一算，假如你登上月球，你的体重将变为多少牛？ “玉兔号”月球车高仿真模型 探索新知——典例计算 例题 小张同学的质量是50kg，他受到的重力是多少牛？小王同学受到的重力是392N，她的质量是多少千克？（g取9.8N/kg） 【解析】已知质量求重力，直接代入G=mg；已知重力求质量，将公式变形为。 解：小张受到的重力 小王的质量 答：小张受到的重力是490N，小王的质量是40kg。 探索新知——典例计算 例题 小张同学的质量是50kg，他受到的重力是多少牛？小王同学受到的重力是392N，她的质量是多少千克？（g取9.8N/kg） 【解析】已知质量求重力，直接代入G=mg；已知重力求质量，将公式变形为。 解：小张受到的重力 小王的质量 答：小张受到的重力是490N，小王的质量是40kg。 探索新知——讨论 仿照上例，算一算自己受到的重力。请对照《国家学生体质健康标准》，看看自己的体重是否符合要求，并为自己拟定一个健康饮食和锻炼的计划。 你身体的质量是______kg，体重是______N。 一般中学生的体重约为50kg，g取10N/kg。则中学生的体重为 G=mg=50kg×10N/kg=500N 探索新知——讨论 天宫空间站中的航天员处于漂浮状态，并非不受重力。航天员仍然受到地球重力的作用，但由于随空间站绕地球做圆周运动，重力提供向心力，物体对支持物的压力为零，看起来就像不受重力，这种状态叫做失重。 失重环境在材料科学、生物学研究等领域具有重大价值，能完成地面上无法实现的实验。 探索新知——重力的定义 如果没有重力，我们的生活将会有什么变化？ 物体由于地的吸列而受到的力叫重，水处流，是因为水受到重力作用，如果地上没有了重力，则水就不会低处流。 千斤石难以举起，是因为巨石受到的重力很大，如果地球上没有了重力，则我们能轻松举起千斤巨石。 典例分析 例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 【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。 D 典例分析 例2 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1.5m，质量为120kg。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。 【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120kg。 （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 120kg 200N 知识点2 重力的方向 探索新知——重力的方向 物体由静止自由下落方向 重力的方向 物体悬挂起来静止时悬线的方向 重力的方向 重力的方向总是竖直向下的（不是垂直向下） 探索新知——重力的方向 由于悬挂重物的线总是竖直下垂的，我们把它叫做铅垂线。在生产和生活中，常用铅垂线来检查物体的放置是否垂直于水平面，以及台面是否水平等。 用重垂线检查工作台面是否水平 用重垂线检查墙壁上的画是否挂正 探索新知——重力的方向 由于悬挂重物的线总是竖直下垂的，我们把它叫做铅垂线。在生产和生活中，常用铅垂线来检查物体的放置是否垂直于水平面，以及台面是否水平等。 用重垂线检查工作台面是否水平 用重垂线检查墙壁上的画是否挂正 典例分析 例3 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O1、O2为两物体重心，O为地心） 【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。 G1 G2 知识点3 重力的作用点—重心 探索新知——物体的重心 物体的各部分都要受到重力的作用，但在处理重力问题时，通常可以把这些力看成是作用在某一点上，这一点叫做物体的重心。 物体重力集中作用的一点，叫做物体的重心。 质量分布均匀的物体，其重心就是它的几何中心。 汤匙的重心 探索新知——物体的重心 物体的各部分都要受到重力的作用，但在处理重力问题时，通常可以把这些力看成是作用在某一点上，这一点叫做物体的重心。 物体重力集中作用的一点，叫做物体的重心。 质量分布均匀的物体，其重心就是它的几何中心。 汤匙的重心 探索新知——拓展一步 对于形状不规则的薄板，我们可利用悬挂法找出它重心的位置。如图所示，将薄板用细线悬挂起来，静止后，过悬挂点 A 画一条沿细线方向的线段 AB；然后换一个悬挂点，再次静止悬挂，用同样的方法画出线段 CD。 AB 和 CD 的交点 E，就是薄板的重心。 请你动手试试，并用铅笔或手指顶住重心，看看薄板能否平衡。 A B C D A B E 探索新知——提高物体稳定程度的诀窍 提高物体稳定程度主要有两种方法： 1．增大支撑面：例如起重机放下支脚，扩大支撑面积，提升作业稳定性。 2．降低重心：例如台灯加重底座、汽车底盘做得厚重、卡车装货时重货在下轻货在上，都是通过降低重心提高稳定性。 若将重心降到支撑点以下，可实现 “不倒” 效果，例如不倒翁、平衡小玩偶，都是巧妙利用了降低重心的原理。 典例分析 例4 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。 【解析】“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。 低 不一定 课堂小结 课堂小结 课堂练习 课堂练习 探究新知 1. 当你站在水平地面上时，你会受到哪些力的作用？请分别指出这些力的施力物体。 受到两个力：重力、地面对人的支持力。 重力的施力物体：地球； 支持力的施力物体：水平地面。 1．重力：由于地球的吸引而使物体受到的力。人站在地面上，始终受到竖直向下的重力，施力物体是地球。 2．地面对人的支持力：地面发生弹性形变，对人产生竖直向上的支持力，施力物体是水平地面。 课堂练习 探究新知 2. 质量是10kg 的物体，受到的重力是多少？一个物体受到的重力是1N，它的质量又是多少？（g取10N/kg） 解： 物体重力： 物体质量： 答：质量 10kg 的物体重力为 100N；重力为 1N 的物体质量为 0.1kg。 课堂练习 探究新知 3. 如图所示，滑梯上有一重 300 N 的小孩正在玩耍，请画出小孩所受重力的示意图。 作图要点： 1． 在小孩的重心（身体中心）画出作用点； 2．画一条竖直向下的带箭头线段（不要沿滑梯斜面向下）； 3．在箭头旁标注G=300N。 G=300N 课堂练习 探究新知 4. 关于物体的重心，下列说法中正确的是（ ）。 A. 任何物体的重心都一定在这个物体上 B. 重心的位置只与物体的形状有关 C. 物体重心的位置一定会随物体形状改变而改变 D. 质量分布均匀且形状规则的物体，其重心在物体的几何中心 D A 错误：重心不一定在物体上。例如圆环、空心球，它们的重心在中间的空心位置，不在物体本身。 B 错误：重心位置和物体的形状、质量分布两个因素都有关系，不只是形状。 C 错误：物体形状改变，重心不一定改变。例如把一块橡皮泥压扁，形状变，但质量分布不变，重心位置可以不变。 D 正确：质量分布均匀、形状规则的物体，重心就在它的几何中心。 ✅ 总结：重心是重力的等效作用点，可以不在物体上；由形状和质量分布共同决定。 课堂练习 探究新知 5. 请根据“做中学”得到的实验数据，以质量为横坐标、重力为纵坐标描点并连接这些点，在图中作出重力随质量变化的图像。由图像判断，物体所受的重力跟它的质量之间有什么关系？ 物体所受重力跟它的质量成正比 A 错误：重心不一定在物体上。例如圆环、空心球，它们的重心在中间的空心位置，不在物体本身。 B 错误：重心位置和物体的形状、质量分布两个因素都有关系，不只是形状。 C 错误：物体形状改变，重心不一定改变。例如把一块橡皮泥压扁，形状变，但质量分布不变，重心位置 G/ N m/ kg O 课堂练习 探究新知 6.* 取 3 瓣大蒜，用牙签将它们按图中的方式连接起来，就可以做成一个“大蒜宝宝”。轻推大蒜宝宝，它可以在瓶盖上来回摆动，不会倾倒。请解释这一现象。 大蒜宝宝整体的重心位置低于支撑点（瓶盖处），属于低重心稳定结构。轻推发生摆动时，重心会升高；在重力作用下，重心要往更低位置回落，所以它来回摆动但不会倾倒。 1．两侧的大蒜瓣质量大，把整个装置的重心拉到支撑点（瓶盖）的下方。 2．当拨动大蒜宝宝向一侧倾斜摆动，整体重心被抬高。重力会促使物体回到重心更低的平衡位置。 3．因此松手后，重力让它摆回原位，来回摆动，不会翻倒。 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 完成课后作业。 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 古人云 “万物趋下，其力由地生；重心有定，其稳自天成”。重力藏于大地之间，无形却牵引万物；重心定于物体之中，无形却决定稳倾。愿我们怀探究之心，察重力之性，悟平衡之理，在物理的世界里，见天地之力，明万物之规。 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 $