第三节 重力
(一)学习目标
1、知识与技能
(1)知道重力的产生；
(2)知道重力的大小和方向；
(3)知道重心的概念。
2、过程和方法
(1)通过观察和实验感知重力；
(2)通过探究了解重力与质量的关系。
3、情感、态度与价值观目标：
明白每一项科研成果的取得都是在前人成果的基础上，通过努力探索与研究而取得的。
(二)教学重难点
重点：重力的概念及重力与质量的关系。
难点：重力的方向
(三)教学准备
钩码、弹簧测力计、重垂线。
(四)教学过程
一、从月球为什么做绕着地球说起
1、指导学生做图13.2-1所示的实验：用一根细线拴一块橡皮，甩起来，使橡皮绕手做圆周运动。
问学生：这时，你会不会觉得橡皮需要用线拉住才不会跑掉？
让学生联想：橡皮绕手做圆周运动时，需要用线拉住，也就是说，橡皮绕手做圆周运动时，需要一个力拉住才不会跑掉。天上的月亮绕地球转动也不会抛掉，是不是也有一个力把它拉住呢？答案是肯定的。
2、教师：物理学家牛顿对类似的现象进行了研究：
牛顿认为，地球和月亮之间存在互相吸引的力，这个力跟地球吸引地面的物体，是同一种力。牛顿精心研究了历史上很多科学家的研究成果，推而广之，找到这样一个真理：宇宙间任何两个物体，在到天体，小到灰尘之间，都存在互相吸引的力，这就是万有引力。
二、重力是怎么产生的？
让学生看课文第55页图13.2-2从高处拍摄的蹦极照片。
问题：为什么做蹦极运动时，人跳出去后总是向下落？
还有为什么水总是向低处流？抛出去的物体都会落回地面？
让学生将上述现象概括为：因为这些物体都受到地球的吸引。
教师：人们把由于地球的吸引而使物体受到的力，叫做重力。
重力是由于地球对地球上物体的吸引产生的。
三、重力的大小
教师：前面学习我们知道力作用效果与力的大小、方向和作用点三个要素有关。下面我们就对重力的三个要素进行研究。
1、重力有大小
教师：人们通常把重力说成重量。平时说的大人比小孩重，一杯水比一桶水轻等，实际上就是大人受的重力比小孩受的重力大，一杯水受的重力比一桶水受的重力小。
2、重力大小的测量
教师出示弹簧测力计让学生观察，告诉学生物体受到的重力可以用弹簧测力计来测量。把物体挂在弹簧测力计上，当物体静止时弹簧测力计的示数就等于物体所受的重力。
3、探究：重力的大小跟什么因素有关系？
(1)学生做出关猜想，说明理由，填在课文第56页上并与同学交流。
对学生提出猜想，教师让学生自己设计实验论证。
(2)研究物体所受的重力跟物体质量的关系。
把钩码逐个挂在弹簧测力计上，分别测出它们受到的重力，记录在书上表格中。
(3)让学生以质量为横坐标，重力为纵坐标用实验测量的数据描点。连接这些点，看看这些 点分布在一条什么样的曲线上？你认为重力与质量之间有什么关系？
要求学生将根据实验数据描绘的图像和对重力与质量关系的分析意见与其他同学交流。
让学生根据实验数据计算重力与质量的比值，并用语言表述物体所受的重力跟它的质量的关系。
(4)结论：物体所受的重力跟它的质量成正比。重力与质量的比值大约是9.8N/kg。用g表示这个比值，重力与质量的关系可以写成：g＝ 或G＝mg
介绍符号的意义及单位：
说明在要求不很精确的情况下，可取g=10N/kg
（5）用质量相同密度（或体积）不同的物体挂在弹簧测力计下测量其受重力，验证物体所受的重力与密度(体积)无关；用橡皮泥改变形状来验证物体所受的重力与形状无关；将铁环挂在弹簧测力计下用酒精灯加热使其温度变化，来验证物体所受的重力与温度无关……
至于物体所受的重力与地理位置的关系。（简单介绍）
四、重力的方向
1、实验：用细线把物体悬挂起来，挂在铁架台上。
分析：线的方向跟物体所受重力的方向一致，就是我们常说的“竖直向下”的方向。
2、由此可知：重力方向竖直向下。
五、重心
1、让学生看课文第58页倒数第二自然段，使学生知道：地球吸引物体的每一部分。但是，物体受到的重力可以看成集中在一个点上，这个点叫做物体的重心。
说明物体的重心位置跟物体的形状、材料是否均匀等有关。
2、对于材料均匀形状规则的物体，重心就是这一物体的几何中心。如：均匀正方体的重心在它的中心，均匀球体的重心在它的球心，粗细均匀的木棒的重心在棒的中点等。
3、对于“不倒翁”现象：不倒翁不倒的原因是它的重心较低，并且重力的作用使它回到原来的位置。
4、对于走钢丝演员表演时当身体出现不平衡时摆动杆的动作。走钢丝演员的重心必须落在钢丝上才不会倾倒，手中握有一根长杆是为了调整重心的方便。
六、万有引力与航天
万有引力不需要物体接触：万有引力大小与互相吸引的物体的质量有关；人类探索宇宙首先要摆脱地球引力，必须加大飞行速度，上一章给出第一宇宙速度(7900m/s)即航天器摆脱地球引力沿地球表面作圆周运动时必须具备的速度。(神舟系列)
(五)小结
(六)作业
动手动脑学物理
同步练习
7.3 重力 同步练习
1.重490 N的物体可能是 ( )
A.一只兔子 B.一个学生
C.一头大象 D.一艘轮船
【解析】选B。本题考查重力的估算。根据G=mg可知,m===49 kg,根据生活常识,只有一个学生的质量最接近于这个数值,故选B。一只兔子的质量约为2 kg,一头大象的质量约为5 t,一艘轮船质量约为2 000 t。
2.重力与质量的比值是9.8 N/kg,意思是 ( )
A.1 kg等于9.8 N
B.物体所受的重力是9.8 N
C.物体所受的重力是9.8 kg
D.质量是1 kg的物体所受的重力是9.8 N
【解析】选D。本题考查对g=9.8 N/kg的理解。质量是物体所含物质的多少,重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,二者性质不同,不存在等量或倍数关系,故A错误;物体所受的重力是9.8 N,没有指物体的质量是多少,故B错误;重力的单位是N,所以“物体所受的重力是9.8 kg”是错误的,故C错误;g=9.8 N/kg表示在地球附近质量为1 kg的物体所受的重力为9.8 N,故D正确。
3.关于物体的重心,下列说法中不正确的是 ( )
A.一切物体的重心都在它的中间位置
B.一切物体的重心都是该物体所受重力的作用点
C.物体的重心不一定都在物体上
D.质地均匀、形状规则的物体的重心在它的几何中心上
【解析】选A。本题考查重心的特点。只有质地均匀、形状规则物体的重心在物体的几何中心上,不规则物体的重心不一定在物体的中间位置,A说法错误,D说法正确;重力的作用点叫重心,B说法正确;篮球是规则物体,重心为球心,不在物体上,C说法正确。故选A。
4.如图所示,用重垂线来检查墙壁上的画是否挂正,利用了重力的方向始终是 的。
【解析】本题考查重力的应用。因为重力的方向总是竖直向下,如果墙和重垂线的方向是一致的,即墙和重垂线平行,即墙壁就是竖直的,所以用重垂线来检查墙壁上的画是否挂正,原理就是利用重力的方向是竖直向下的。
答案:竖直向下
5.一座平直的跨海大桥全长1.6 km,桥头立着如图所示的两个标志牌。如果一辆匀速行驶的载重汽车恰好达到两标志牌的最大限定值,该车通过桥中央时对桥面的压力为 N,通过该桥的时间为 h。(g取10 N/kg,车长不计)
【解析】本题考查对重力大小的计算。车的质量达到限重标志牌的最大值,即车的质量m=30 t=3×104kg,车的重力:G=mg=3×104kg×10 N/kg=3×105N,车对桥面的压力:F=G=3×105N;车的速度达到了限速标志的最大值,即车的行驶速度v=
40 km/h,通过该桥的时间:t===0.04 h。
答案:3×105 0.04
6.如图,树枝上有一苹果,请画出苹果所受重力的示意图。
【解析】本题考查重力的示意图的画法。从重心开始沿重力的方向作出一段线段,在线段的末端标上箭头,在箭头附近标上重力的符号G。
答案:如图所示
7.地球附近的物体都要受到重力,小考同学认为物体的重力大小与物体的质量有关,他用天平、钩码、弹簧测力计进行了探究。
(1)你 (选填“同意”或“不同意”)物体的重力大小与物体的质量有关,依据是 。
(2)如图是他第2次测量中弹簧测力计的读数,该测力计的量程是 N,分度值是 N,请将此时测力计的示数填入表中的空格处。
(3)由表格中的实验数据可知:物体的重力跟物体的质量成 。
次数
1
2
3
4
质量m/kg
0.1
0.2
0.3
0.4
重力G/N
1
____
3
4
(4)若干年后,小考在我国建成的太空站工作时,你认为他用同样的器材
(选填“能”或“不能”)完成该探究。
【解析】本题考查对重力与质量关系的探究。(1)分析表中数据可知,重力大小随质量的增大而增大,故可知重力的大小与质量有关。
(2)观察题图发现,弹簧测力计的量程是0～5 N,弹簧测力计的分度值是
0.2 N;读图可知,此时弹簧测力计的示数为2 N。
(3)由表中数据可知:质量增大几倍,重力也相应增大几倍,即重力和质量的比值是不变的,因此可以得出的结论是物体的重力跟质量成正比。
(4)在太空中,物体处于失重状态,故与重力有关的实验不能完成。
答案:(1)同意 质量增大为原来的几倍,重力也增大为原来的几倍 (2)0～5 0.2 2
(3)正比 (4)不能
【试题备选】如图所示,用棍子做一个等腰三角形支架,找出底边的中点并做下记号,将重垂线挂在顶点上,根据重垂线是否指向底边中点,可以判断底边所在的位置是否水平,这是利用 原理制成的。
【解析】本题考查了重力方向的应用。根据重垂线是否指向底边中点,可以判断底边所在的位置是否水平,这是利用重力的方向始终竖直向下的原理制成的。
答案:重力的方向始终竖直向下
【一点通】找找你容易错在哪里
一个小球沿一凹面滚下,在滚下过程中,画出小球受到的重力示意图。
【学生自答】
【教师点评】
①重力的作用点找对,在球心上
②重力的方向错误,重力的方向总是竖直向下
③漏标重力大小符号G
【正确答案】
