1、第1节重力与重心核心素养明目标核心素养学习目标物理观念知道力是物体间的相互作用。知道重力大小、方向、测量方法和重心。科学思维会做力的图示和力的示意图，知道重心与稳定的关系。科学探究会探究找物体重心的方法，并会解决有关重力的实际问题。科学态度与责任培养学习物理的兴趣，养成实事求是的科学态度。知识点一力的描述1力的定义：力是物体和物体之间的相互作用，能使物体的形状、运动状态发生改变。2力的单位：力的单位是牛顿，简称牛，用符号N表示。3力的矢量性：力是既有大小又有方向的矢量。4力的图示：可以用一条带箭头的线段表示力。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，
2、线段所在的直线表示力的作用线。5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。力是物体间的相互作用，受力物体与施力物体是同时存在的。1：思考辨析(正确的画，错误的打)(1)只有相互接触的物体间才会有力的作用。 ()(2)力的作用效果仅由力的大小决定。 ()(3)要想描述清楚一个力，需要指明力的大小、方向和作用点。 ()知识点二重力及其测量1重力(1)定义：由于地球的吸引而使物体受到的力。(2)重力的大小：可用公式Gmg计算得出，式中的比例系数g9.8 N/kg。(3)重力的方向：总是竖直向下。2重力的测量：重力的大小可以用弹簧测力计测出，测量时使
3、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。体检时常用磅秤来测量体重。如图所示，为什么使用重垂线能检测墙壁是否竖直？提示：因重力作用重垂线沿竖直方向。2：思考辨析(正确的画，错误的打)(1)地球上所有物体所受重力的施力物体都是地球。()(2)只有静止在地面上的物体才会受到重力。 ()(3)质量大的物体受到的重力一定比质量小的物体受到的重力大。()知识点三物体的重心1重心：物体的各组成部分都受重力的作用，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。2决定物体重心位置的因素(1)物体的形状。(2)物体的质量分布。3确定物体重心的方法(1)
4、形状规则、质量分布均匀的物体，重心在其几何中心上。(2)对不规则的细棒和薄板，可用支撑法或悬挂法确定其重心。4物体重心与稳定的关系：重心越高，物体的稳定性越差；重心越低，物体的稳定性越好。重心是重力的等效作用点，可以在物体上，也可以在物体外。3：思考辨析(正确的画，错误的打)(1)规则物体的重心位置和物体的质量分布有关。 ()(2)一个物体的重心是唯一确定的，与形状变化无关。()(3)物体升高或降低时，重心在物体上的位置也相应升高或降低。 () 考点1力的描述拳击比赛有很好的观赏性，因此受到很多人的青睐。某次比赛中拳击手一拳击出，没有击中对方。(1)甲同学说“这时只有施力物体，没有受力物体”，
5、这种说法对吗？(2)乙同学说“这时拳头施了力，但没有受到力，说明力的作用不是相互的”这种说法对吗？提示：(1)不对。(2)不对。力是相互的，这是拳头和手臂之间的相互作用。1力的四性的认识物质性(1)力是物体对物体的作用，没有脱离物体而独立存在的力(2)对于一个指定的力，一定同时存在受力物体和施力物体相互性(1)物体之间力的作用是相互的。只要一个物体对另一个物体施加了力，那么另一个物体也一定同时对这个物体施加了力(2)力总是成对出现的。施力物体同时又是受力物体，受力物体同时又是施力物体矢量性力不仅有大小，而且有方向，是矢量独立性任何一个力都独立地产生作用效果，使物体发生形变或使物体运动状态改变2
6、力的作用效果(1)(2)力的作用效果与力的大小、方向、作用点都有关系。(3)分析力的作用效果是判断物体是否受力的最基本方法。对力的认识【典例1】下列关于力的说法中正确的是 ()A甲用力把乙推倒，说明甲对乙有力的作用，乙对甲没有力的作用B只有有生命或有动力的物体才会施力，无生命或无动力的物体只会受力，不会施力C任何一个物体，一定既是受力物体，也是施力物体D两个力的大小都是5 N，则这两个力一定相同C甲推乙的同时，乙也在推甲，力的作用是相互的，A错；不论物体是否有生命或是否有动力，它们受到别的物体作用时都会施力，例如马拉车时，车也拉马；书向下压桌子，桌子也向上支撑书，B错；由于自然界中的物体都是相
7、互联系的，找不到一个孤立的、不受其他物体作用的物体，所以每一个物体都受到别的物体的作用，是受力物体，同时也对其他物体施力，即又是施力物体，C对；力是矢量，比较两个力是否相同，除了比较其大小还要比较其方向，D错。如何判断物体受力(1)相互作用的物体，可以直接接触，也可以不接触，但作用力必然是成对出现的。(2)并非有生命的物体才是施力物体，也并非先有施力物体后有受力物体。(3)任何一个力都独立地产生作用效果，使物体发生形变或使物体运动状态发生变化。力的图示和力的示意图【典例2】如图所示，甲中在木箱的P点，用一与水平方向成30角斜向上的150 N的力拉木箱；乙中在木块的Q点施一与竖直方向成60角斜向
8、上的20 N的推力，把木块抵在墙壁上。试作出甲、乙两图中所给力的图示，并作出丙中电灯所受重力和拉力的示意图。甲乙丙解析(1)此题可按以下步骤对P点的拉力进行作图：选定一段长4 mm的线段表示50 N的力。从作用点P沿力的作用方向画一线段，根据选定的标度与力的大小确定线段的长度，并在线段上加刻度，如图甲。在线段的尾端加上箭头表示力的方向。(2)可按同样的步骤画出Q点推力的图示如图乙，作图时，注意Q点推力的方向。(3)画丙图中力的示意图时，可按以下步骤进行：选定电灯为研究对象。从作用点沿拉力方向(沿绳的方向)画出一适当长度的线段，在线段的末端标出箭头表示拉力的方向。这就是绳对电灯拉力的示意图，同样
9、沿重力方向(竖直向下)画出一适当长度的线段，在线段的末端标出箭头表示重力的方向，这就是电灯所受重力的示意图，注意表示拉力与重力的线段长度应该相等，如图丙所示。甲乙丙答案见解析母题变式在上题中，请作出甲图中拉力的示意图和乙图中推力的示意图。解析力的示意图比较简单，从作用点沿力的方向画出一条适当长度的线段，在末端标出箭头表示力的方向。甲乙答案见解析画力的图示和力的示意图的流程：1(角度1)关于力的作用效果，下列说法正确的是()A物体的运动状态发生变化，一定受外力的作用B物体的运动状态不发生变化，一定不受外力的作用C物体受力作用后，一定同时出现形变和运动状态发生变化的现象 D力对物体的作用效果完全由
10、力的大小决定A物体的运动状态发生改变，一定是受到了力的作用，但运动状态不变并不一定是没有受到力的作用，故选项A对，B错；力的作用效果是使物体的运动状态发生改变或者是使物体发生形变，故选项C错；力的大小、方向、作用点都影响力的作用效果，故选项D错。2(角度2)(多选)一个重20 N的物体沿斜面下滑，关于物体重力的图示，下列四个图中正确的是()ABCDAD根据重力方向竖直向下和力的大小判断可知选项A、D正确，B、C错误。 考点2重力及其测量利用弹簧测力计测量物体的重力是物理学中的主要方法。且弹簧测力计使用方便，因此中学物理中普遍使用弹簧测力计来测重力。某次测量结果如图。(1)为什么要在静止时读数？
11、(2)读数时是否需要估读到下一位？请读出示数是多大？则物体重力是多大？提示：(1)静止时示数稳定读数准确。(2)需要估读到下一位；示数是2.05 N，重力是2.05 N。1重力的大小和方向(1)在同一地点，重力的大小与质量成正比。(2)在不同地点，某一物体的重力的大小与物体所处的纬度位置有关，在纬度越高的位置，所受重力越大；其重力的大小还与物体的海拔高度有关，在同一地点，位置越高，重力越小。(3)重力的大小与物体的运动状态无关，与物体是否受其他力无关。(4)重力的方向总是竖直向下，竖直向下不是垂直于支撑面向下，也不是指向地心。2重力的测量(1)在实验室里，重力的大小可以用弹簧测力计测出。物体静
12、止时弹簧测力计的拉力大小等于物体受到的重力。(2)用弹簧测力计测量重力时，物体必须保持静止或匀速直线运动状态。3重力和质量的区别与联系项目重力质量区别性质由于地球的吸引而使物体受到的力物体本身的一种属性变化情况随着地理位置的不同而发生变化不随地理位置的改变而发生变化测量工具弹簧测力计天平矢量与标量矢量标量联系Gmg【典例3】(多选)下列关于重力的说法中正确的是()A自由下落的石块速度越来越大，说明石块所受的重力越来越大B抛出的石块运动轨迹是曲线，说明石块所受的重力的方向在改变C物体受到重力的大小和方向与物体的运动状态无关D物体所受重力的方向一定竖直向下思路点拨：记住重力的方向。重力的大小不受运
13、动状态的影响。CD物体受到的重力的大小与物体的运动状态无关，重力的方向始终是竖直向下的，则C、D正确，A、B错误。重力的两个特点(1)“竖直向下”既不能说成“垂直向下”，也不能说成“指向地心”。“竖直向下”是垂直于所在地的水平面向下，而“垂直向下”可以是垂直于任何支持面向下；只有在两极或赤道时，重力的方向才指向地心，其他位置并不指向地心。(2)重力的方向不受其他力的影响，与物体的运动状态也没有关系，在任何情况下均竖直向下。3关于重力的大小，下列说法正确的是()A由公式Gmg知，物体所受的重力一定等于其质量的9.8倍B浮在水面上的大铁船，由于水的浮力作用，其所受重力变小了，才漂在水面上C熟透的苹
14、果往下落是因为受到重力作用，在天空飞行的飞机不掉下来，说明其所受重力等于零D静止于水平地面上的物体对地面压力的大小不一定等于其重力大小Dg值不一定都等于9.8 N/kg，故A错；g值随位置的变化而变化，同一地理位置，物体重力不变，B错；地球附近的物体都受到地球的吸引，即都受重力作用，C错；若静止于水平地面上的物体还受到竖直方向上的拉力，其对地面的压力就不等于重力，故D对。 考点3重心与稳定跳高是一项比较传统的运动项目，是运动员征服高度的运动项目，是人类不屈不挠、勇攀高峰的象征。跳高姿势一般有下面四种：滚式跨越式剪式背越式(1)在同样都是跳过相同高度时，这四种姿式中哪一个重心最低？(2)他们的重
15、心一定在人体上吗？提示：(1)背越式重心最低。(2)重心不一定在人体上。例如背越式重心在横杆以下，即不在人体上。1对重心的理解(1)重心的意义：重心是物体所受重力的作用点，任何物体都有重心，且只有一个重心。(2)重心的位置质量分布均匀的物体，重心位置只跟物体的形状有关。若物体的形状是中心对称的，对称中心就是重心。如：我们用的直尺、铅球、魔方等实心物体，以及篮球、排球等空心物体，它们的重心都在几何中心。而轴对称的碗、碟等，它们的重心在对称轴上。它们的重心可用二力平衡的方法找到。质量分布不均匀的物体，重心的位置由物体的形状和质量分布共同决定，可以用“支撑法”或“悬挂法”确定。2重心与稳定(1)物体
16、的稳定程度与物体重心的高低和物体底面积的大小有关系。物体的重心越低，物体的底面积越大，则物体越稳定。(2)物体倾倒的条件：作用在物体重心上的重力的作用线落在它的支持底面外侧时，物体将会自然倾倒。若要使物体不倾倒，应使作用在物体重心上的重力的作用线落在支持底面之内。【典例4】(2020重庆育才中学期中)重庆育才中学的教学楼的读书角迎来了一位新客人，如图所示。这个小瓶子非常漂亮，不经意之间增添了许多审美的情趣。关于这个装饰瓶，下列说法正确的是()A瓶子受到地球对它的吸引力，但它对地球没有吸引力B装饰瓶重心一定在其几何中心C装饰瓶的重心与其形状结构及质量分布有关D若装饰瓶底部出现一个小洞，那在水逐渐
17、滴完的过程中，装饰瓶的重心一直在降低C瓶子受到地球对它的吸引力，同时它对地球也有吸引力，选项A错误；装饰瓶内装有水，则其重心不一定在其几何中心，选项B错误；装饰瓶的重心与其形状结构及质量分布有关，选项C正确；若装饰瓶底部出现一个小洞，那在水滴完的过程中，装饰瓶的重心先降低后升高，选项D错误。关于重心位置的三点提醒(1)重心的位置可以在物体上，也可以在物体外，如一个圆形平板的重心在板上，而一个铜环的重心就不在环上。(2)重心在物体上的位置与物体所处的位置、放置状态及运动状态无关，但一个物体的质量分布或形状发生变化时，其重心在物体上的位置也发生变化。(3)质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何
18、中心上；对形状不规则的薄物体，可用支撑法或悬挂法来确定其重心。4(2019湖北荆门高一上月考)如图所示，A为矩形匀质薄板，B为半圆形钢条，C、D均为直角形支架，把这些物体分别用细绳竖直悬挂，静止时所处的位置符合实际的是()ABCDC当用绳子悬挂物体时，绳子的延长线必过物体的重心。根据物体重心的位置，可知C正确，A、B、D错误。1下列说法正确的是()A“风吹草动”，草受到了力，但没有施力物体，说明没有施力物体的力也是存在的B运动员将足球踢出，球在空中飞行是因为球受到一个向前的推力C甲用力把乙推倒，只是甲对乙有力，而乙对甲没有力D甲用力推乙，没有推动，乙的运动状态没有改变，但乙受到了甲的力的作用D
19、力是物体对物体的作用，任何力都有它的施力物体和受力物体，风吹草动，施力物体是空气，A错误；踢出去的球向前运动，并没有受到向前的推力，因为找不到这个力的施力物体，而没有施力物体的力是不存在的，B错误；由力的相互性可知，甲推乙的同时，乙也“推”甲，C错误；力的作用效果有两个，甲推乙没有推动，但乙在甲的作用下发生了形变，故乙受到了力的作用，D正确。2(多选)一个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，如图为画出的推小车的力的图示，其中正确的是()ABCDBD选项A没有标度，选项C方向错误，则B、D正确，A、C错误。3雅安是中国优秀旅游城市，“马踏飞燕”是“中国优秀旅游城市
20、”标志，如图所示，飞奔的骏马三足腾空，只用一只蹄就能稳稳地踏在飞翔的燕子上，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D飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞翔的燕子上，和马跑得快慢没关系，和马蹄的大小没关系，而是因为飞燕对马的支持力和马的重力在一条竖直线上；根据马的形态，马的重心不会在飞燕上，故A、B、C错误，D正确。4(新情境题，以科技馆中倾斜小屋为背景，考查重力和重心)科技馆或儿童乐园中有一种神奇的倾斜小屋。里面什么也没有，只是屋里地面是斜的。当我们一脚踏上斜坡时感觉整个人都倾斜过来了，我们努力想保持平衡，可是身体不听使唤，只好扶着墙边的扶手慢慢地往
21、外挪，好不容易才走出小屋。(1)在倾斜的小屋里，重力的方向是否会变化？(2)为什么在倾斜小屋里，人很难保持平衡？解析(1)重力的方向总是竖直向下，不会发生变化。(2)当人垂直地面站立时，实际上人相对水平面是倾斜的，重心已不在人体上，不易保持平衡。答案见解析回归本节知识，自我完成以下问题：(1)力的作用效果有哪两个？提示：改变物体的运动状态，使物体发生形变。(2)物体的重心由哪两种因素决定？提示：物体的形状，物体的质量分布。(3)重力的大小与哪些因素有关？提示：物体的质量和物体所在处的重力加速度大小。重心位置与物体平衡的关系一不倒翁为什么不倒？甲乙如图所示的是有趣的不倒翁，不论你怎么使劲推，它都
22、不会翻倒。甚至你把它横过来放，一松手，不倒翁又会站在你面前。这是怎么回事呢？一方面因为它上轻下重，底部有一个较重的铁块，所以重心很低；另一方面，不倒翁的底面大而圆滑，当它向一边倾斜时，它的重心和桌面的接触点不在同一条铅垂线上，重力作用会使它向另外一边摆动。比如，当不倒翁向左倒时，重心和重力作用线在接触点的右边，在重力作用下，不倒翁就又向右倒。当不倒翁倒向右边时，重心和重力作用线又跑到接触点左边，迫使不倒翁再向左倒。不倒翁就是这样摆过来，又摆过去，直至因为摩擦力和空气阻力，能量逐渐损失，减少到零。重力作用线此时恰好通过接触点，它才不会继续摆动。二一块水平放置的砖头，不论雨打风吹，总是稳稳地待在原地。如果把它竖起来，如遇大风就可能把它吹倒。这是因为砖头平放时，重心很低，接触地面的面积又很大，因此不容易翻倒。其他物体也是这样，在工厂中许多机器设备的机座都比较大，也很沉，目的就是防止机器翻倒，增加机器的稳定性。往车或船上装货物时，要先把重的东西放在底部。因为这样一来，整个车或船的重心较低，可以保证行驶安全。物体的稳定程度与哪些因素有关？提示：重心位置，物体与地面的接触面积。
