4.1 重力与重心 课件 (4)

课件75张PPT。一、正确理解力和力的图示1.对力的概念的理解
（1）力的物质性：力不能离开施力物体和受力物体而独立存在，即没有物体就谈不上力的作用.
（2）力的相互性：力的作用是相互的，力是存在于物体之间的，一个力总是联系着两个物体，施力物体和受力物体.
（3）力的矢量性:力不仅有大小，而且有方向，因此描述一个力既要说明大小，又要指明方向.2.力的图示与力的示意图 （1）在力的图示中必须标明标度，要用同一标度画同一物体受到的不同的力.
（2）力的示意图不需要设置标度，侧重于力的作用点的位置和方向.【典例1】如图所示，物体A对物体B的压力是10 N，试画出这个力的图示和示意图. 【解题指导】解答该题可按以下思路分析：【标准解答】（1）画力的图示
①选定标度：此题选2 mm长的线段表示2 N的力.
②从作用点沿力的方向画一线段，线段长短根据选定的标度和力的大小成正比，线段上加刻度，如图甲所示，也可以如图乙所示，从O点（用O点代替B物体）竖直向下画一段五倍于标度（即10 mm）的线段；③在线段上加箭头表示力的方向.
（2）画力的示意图：从力的作用点或从B的中心处沿力的方向画一线段，并加上箭头，表示方向，然后标明N=10 N即可，如图丙所示.【互动探究】本例中若用一与水平方向成30°角斜向上的15 N的力拉物体B，画出这个力的图示.
【解析】选5 mm长的线段表示5 N，用长度为15 mm的线段表示力的大小15 N，箭头表示力的方向.
答案:见解析图二、对重力的理解1.重力的产生
重力的施力物体是地球，是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力，但重力通常不是地球的吸引力.
2.重力的大小
重力的大小由物体的质量和所处位置的g值决定，即G=mg,同一地点，G与m成正比；不同地点g不同，物体的重力随纬度的增加而增加，随高度的增加而减小.3.重力的方向
重力的方向总是竖直向下，但不能说重力的方向垂直支持面向下，只有物体放于水平支持面上时，重力的方向才垂直于支持面向下. （1）重力的大小与物体的运动状态无关,与物体受其他力的作用情况无关.
（2）重力的大小等于物体静止时对竖直悬绳的拉力或者对水平支持物的压力.【典例2】（2011·三明高一检测）下列关于重力的说法中正确的是
A．同一物体从赤道移到北极其重力大小变大，但重力方向不变
B．同一物体从赤道移到北极其重力大小不仅变大，而且重力方向也变了
C．一个悬挂在绳子下的物体，它受到的重力就是绳子对它的拉力
D．重力就是地球对物体的吸引力 【解题指导】解答本题应把握以下两点：
（1）重力随纬度和高度的变化而变化.
（2）重力的方向竖直向下，而不是垂直向下.【标准解答】选B.物体的重力随纬度的增加而增大，即把物体从赤道移到北极其重力的大小会变大，重力的方向改变，A错误、B正确；用绳子悬挂的物体静止时，绳子对物体的拉力大小等于重力，但重力不是绳子对它的拉力，C错误；重力是由于地球对物体的吸引而产生的，但重力不是地球对物体的吸引力，C、D错误.【变式训练】关于重力的大小，下列说法中正确的是( )
A.物体的重力大小总是恒定的
B.同一地点，物体的重力与物体的质量成正比
C.物体落向地面时，它受到的重力大于它静止时所受到的重力
D.物体的重力总等于它对竖直弹簧测力计的拉力【解析】选B.物体的重力的计算公式为G=mg，物体的质量m是恒定的，但g的取值与地理位置有关.对同一地点，g的取值相同，随高度的增大，g值将减小.随着物体所处纬度的增大，g值将增大.故A错误、B正确；由公式可知，物体所受的重力只与物体的质量及g值有关，与物体是否受其他力及运动状态均无关，故C错误；用弹簧测力计竖直悬挂重物，只有在静止或匀速直线运动时，物体对弹簧测力计的拉力才等于其重力，故D错误.三、对重心的理解1.重心的位置2.重心与物体的稳定
（1）重心的高低直接影响物体的稳定，物体的重心越低则越稳定.如货车装运货物时，通常都是把较重的货物放在下面，而把较轻的货物放在上面，目的就是降低重心，增加稳定程度.但在一些杂技节目中，演员总是使物体的重心升高，使物体的稳定性降低，从而增加节目的惊险与刺激.
(2)影响物体稳定的第二个因素是重力的作用线是否落在支持面以内，如果落在支持面之外，物体就会倾斜或者翻倒，例如车辆行驶时车身的倾角不能过大等. （1）物体的形状或质量分布发生变化，重心的位置要随之变化.
（2）重心位置不一定在物体上，如篮球、圆环等.【典例3】如图所示，一个空心均匀球壳
里面注满水，球的正下方有一个小孔.在
水由小孔慢慢流出的过程中，空心球壳和
水的共同重心将会
A.一直下降
B.一直上升
C.先升高后降低
D.先降低后升高 【解题指导】分析重心变化时，球壳的重心在其几何中心，即球心，而水的重心随水的流出而下降.【标准解答】选D.重心的位置跟物体的形状和质量分布有关.当注满水时，球壳和水的重心均在球心，故它们共同的重心在球心.随着水的流出，球壳的重心虽然仍在球心，但水的重心逐渐下降.开始一段时间内，球壳内剩余的水较多，随着水的重心的下降，球壳和水共同的重心也下降；后一段时间内，球壳内剩余的水较少，随着水的重心的下降，球壳和水共同的重心升高；最后，水流完时，重心又回到球心.故球壳和水的共同重心将先降低后升高，D正确.【规律方法】物体重心位置的确定方法
（1）质量分布均匀，形状规则的物体，其重心在其几何中心.
（2）当物体的形状或质量分布发生变化时，重心的位置可能会发生变化.
（3）重心是重力的等效作用点，重心可以在物体上，也可以不在物体上.
（4）薄板形物体的重心可用悬挂法确定.【变式训练】（2011·济南高一检测）关于重心，下列说法正确的是( )
A．重心就是物体上最重的一点
B．重心就是物体的几何中心
C．直铁丝弯曲后，重心便不在中点，但一定还在铁丝上
D．重心是物体的各部分所受重力的等效作用点【解析】选D.重心是把物体各部分受到的重力视为集中作用在某一点，不是物体上最重的一点，A错误、D正确；重心不一定是物体的几何中心，B错误；重心的位置与物体的形状、质量分布有关，铁丝弯曲后重心不一定在铁丝上，C错误. 【变式备选】重为10 N的木球漂浮在水面上，有一半浸入水中，试作出木球所受力的图示.【解析】木球受重力和浮力作用.以5 mm的线段表示5 N,作出力的标度如图所示，木球受重力和浮力都是10 N,线段长10 mm表示10 N,在线段末端画上箭头，如图所示： 对重力理解不透导致错误
关于重力，下列说法正确的是
A.重力就是地球对物体的吸引力
B.只有静止的物体才受到重力
C.物体的各部分中，只有重心处受重力
D.重力是由于物体受到地球的吸引而产生的【正确解答】重力是由于物体受到地球的吸引而产生的，重力和地球对物体的吸引力不相同，A错、D对.无论静止的物体还是运动的物体都受到重力，B错.物体的各部分都受重力，重心是物体各部分受重力的等效作用点，这一点就是重力的作用点，C错.
正确答案:D【易错分析】本题易错选C项.误认为重心是物体所受重力的实际作用点，实际上在研究重力对一个物体的作用效果时，是把物体各部分受到的重力视为集中作用在一点，这一点叫做物体的重心，它是重力的等效作用点，物体的各部分均受重力，并不是只有重心处受重力.易错的原因是对重心和重力关系模糊不清.1.下列关于力的说法中，正确的是( )
A．力不能离开施力物体和受力物体而独立存在
B．力不能离开施力物体，但可以离开受力物体
C．受力物体同时也是施力物体，施力物体不一定是受力物体
D．力一定有施力物体，但不一定有受力物体【解析】选A.力是物体间的相互作用，一个力一定同时存在施力物体和受力物体，A正确.2.关于如图所示的两个力F1和F2，下列说法正确的是( )
A.F1=F2，因为表示两个力的线段一样长
B.F1＞F2，因为表示F1的标度大
C.F1＜F2，因为F1只有两个标度的长度，而F2具有三个标度的长度
D.无法比较，因为两个力的标度的大小未知【解析】选D.在力的图示中，所表示的力的大小取决于图中标度的大小和线段的长度，离开了标度的大小仅由线段的长度无法比较F1和F2的大小.3.（2011·郑州高一检测）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.形状规则、质量分布均匀的物体，其重心在物体的几何中心
D.物体重心的位置一定会随物体形状的改变而改变【解析】选C.物体的重心位置跟物体的形状、质量分布有关，形状规则、质量分布均匀的物体，其重心在几何中心，故B错误、C正确；物体的重心不一定在物体上，A错误；物体重心的位置不一定随形状改变，D错误.4.关于重力的说法中，正确的是( )
A.风筝升空后，越升越高，说明风筝受到的重力越来越小
B.在天空中飞行的飞机受重力作用
C.浮在水面上的小木块，由于受到水的浮力作用，其重力将变小
D.重力的方向总是垂直于地面【解析】选B.风筝升高是重力和空气的作用力的共同效果，并不是由于重力减小的缘故，故A错误；浮在水面上的小木块，其纬度和高度并没有发生变化，故重力不变，C错误；重力的方向竖直向下，故D错误.5.一椭圆形并且质量分布均匀的物体，半长轴长50 cm，半短轴长20 cm，开始时平放在水平面上如图所示，若要将物体在竖直面内翻转180°，翻转过程中，重心最高上升了多少？【解析】质量分布均匀的椭圆形物体的重心在其几何中心，平放时重心距地面20 cm，物体竖直时重心最高，此时重心距地面50 cm.故重心最高上升了30 cm.
答案:30 cm一、选择题（本题包括5小题，每小题5分，共25分.每小题至少一个选项正确）
1.（2011·厦门高一检测）关于重力，下列说法正确的是
( )
A.重力就是地球对物体的吸引力，其方向一定指向地心
B.重力的方向就是物体自由下落的方向
C.重力的大小可以用弹簧测力计或杆秤直接测出
D.在不同地点，质量大的物体可能比质量小的物体所受的重力小【解析】选B、D.重力是由于地球对物体的吸引产生的，但重力不是地球对物体的吸引力，重力的方向竖直向下，并不一定指向地心，A错误；将重物由静止开始释放，只在重力作用下物体自由下落，所以重力的方向就是物体自由下落的方向，B正确；杆秤称量的是物体的质量而非重力，C错误；由公式G=mg可知，重力G的大小由质量m和重力加速度g共同决定.由于不同地点g值可能不同，因此g值小的地点，质量大的物体所受的重力反而小，D正确.2.(2011·汕头高一检测)关于物体的重心，下列说法正确的是( )
A.对于有规则几何形状的物体，其重心一定在物体的几何中心
B.用线竖直悬挂的物体静止时，线的方向一定通过重心
C.一块砖平放、侧放或立放时，其重心在砖内的位置不变
D.舞蹈演员在做各种优美的动作时，其重心在体内位置不变【解析】选B、C.物体的重心跟物体的形状和质量分布有关，有规则几何形状的物体，其重心不一定在物体的几何中心，A错误；用线竖直悬挂的物体静止时，重力和拉力在同一竖直线上，即线的方向一定通过重心，B正确;砖的形状不变，其重心在砖内的位置不变，C正确；舞蹈演员做各种优美的动作时，躯体的形状不断发生变化.其重心在体内位置改变，D错误.3.关于物体重心位置的说法中,正确的是( )
A.汽车上的货物卸下后,汽车的重心位置降低了
B.物体在斜面上下滑时,物体的重心在物体内的位置降低了
C.任何物体的重心都在物体上，不可能在物体外
D.对于给定的物体,无论其形状如何变,其重心位置是不变的【解析】选A.重心的位置与物体的形状、质量分布等有关,当物体的形状或质量分布发生变化时,其重心位置也随着改变,故D错误;对于圆环状的物体,其重心位置可以不在圆环上,故C错误;当只是物体的位置发生变化,而其形状及质量分布不变时,物体的重心相对物体自身的位置是不变的,故B错误;车载货物时重心由车与货物共同决定,车上的货物卸下后,重心回到车本身重心位置,整体重心下降,故A正确.4.（2011·徐州高一检测）一个人站在体重计上称体重,保持立正姿势称得体重为G,当其缓慢地把一条腿平直伸出台面,体重计指针稳定后读数为G′,则( )
A.G>G′ B.GC.G=G′ D.无法判定
【解析】选C.人受重力及体重计对人的支持力，由二力平衡知体重计的示数为G,人的一条腿平直伸出台面后,人的重心位置变化,但是人仍受重力及体重计支持力，二力平衡,C对.5.在世界杯足球赛中，一守门员用力将
足球踢向空中，如图所示，下列选项是
描述足球在向斜上方飞行过程中某时刻
的受力图，正确的是（G为重力，F为脚
对球的作用力，f 为空气阻力）( )【解析】选B.力是物体对物体的作用，足球在向斜上方飞行时受重力和空气阻力，而不受脚对球的作用力，故B正确.二、非选择题（本题包括3小题，共25分，要有必要的文字叙述）
6.（7分）一个铁球在空中飞行,所受重力为120 N,方向竖直向下,试画出重力的图示和示意图,并说明施力物体和受力物体.【解析】要严格按以下步骤画力的图示.
(1)选定标度:选4 mm长的线段表示30 N的力;
(2)画一个圆表示铁球,从作用点沿力的方向画一线
段,线段的长度按选定的标度和力的大小画,线段上
加上刻度,如图甲所示,从O点竖直向下画一条4倍于
标度即16 mm的线段;(3)在线段上加上箭头表示力的方向.
也可以按照如图乙所示那样,不画物
体,而用O点表示物体,画出重力G的图
示.
画力的示意图.如图丙所示,用一圆表
示铁球,从物体上向力的方向画一线
段,并加上箭头,表示方向.然后标明G=120 N即可.这个重力的施力物体是地球,受力物体是铁球.
答案:见解析 【方法技巧】力的图示与力的示意图的作图技巧
（1）画力的图示，要严格按以下步骤进行
①选标度：以某一长度表示一定大小的力.
②画线段：从力的作用点向力的方向画一线段，长短根据标度和力的大小确定.
③定刻度.
④画箭头.（2）力的图示一定画在受力物体上，标度选取适当，所画线段的长度应是标度的整数倍.
（3）力的图示与力的示意图不同，力的示意图是便于分析受力，画准力的方向，带箭头的线段上没有标度，线段的长度只定性表示力的大小.7.（8分）（2011·石家庄高一检测）2010年10月1日
“嫦娥二号”发射成功，中国将于2025年实施载人登
月，假若质量为60 kg的宇航员登上了月球，已知月球表
面g′=1.6 N/kg,而地球表面g=9.8 N/kg,则该宇航员在
月球上所受的重力多大？在地球上所受的重力多大？【解析】宇航员在月球上所受的重力
G′=mg′=60×1.6 N=96 N
宇航员在地球上所受的重力
G=mg=60×9.8 N=588 N
答案:96 N 588 N8.（10分）（挑战能力）如图所示,
把一个平放着的、边长为l的匀质立
方体绕bc棱翻转,使对角面AbcD处于
竖直平面内,则它的重心位置升高了
多少?【解析】匀质立方体的重心位于中心,也
就是对角面AbcD两对角线Ac、bD的交点O,
立方体平放时O点离地面的高度h= 当
把立方体绕bc棱翻转到使对角面AbcD处
于竖直平面内时,O点离地的高度等于O点
到bc棱的距离,即等于对角面边长Ab或cD的一半,故后来O
点离地的高度h′= 所以翻转后这个匀质立方体的重
心位置升高了Δh=h′-h=
答案: