第七章 力
第3节 重 力
核心提要
1.由于地球的________而使物体受到的力,叫重力;用字母________表示,单位是________.
2.通常把重力的________叫做重量.
3.物体所受的重力跟它的质量成________,写成数学表达式为________,其中
g=________,g的物理意义是__________________.
4.重力的方向总是________的.
5.重力在物体上的________叫做物体的重心.质量分布均匀且形状规则的物体,其重心在物体的________.
6.宇宙间的物体,大到天体,小到尘埃,都存在相互吸引的力,这就是________.
典例精练
知识点1 重力的概念
例1 关于重力的产生,下列说法正确的是( )
A.物体只有接触到地球,才会被地球吸引
B.地球吸引物体的力大于物体吸引地球的力
C.地球吸引地面附近的物体,物体也吸引地球
D.地球吸引物体,物体不吸引地球
知识点2 重力的大小
例2 在探究“重力的大小跟什么因素有关系”的实验中,按照如图所示把钩码逐个挂在弹簧测力计上,分别测出它们受到的重力,并记录在下面的表格中.
质量m/g 100 200 300 500
重力G/N 1 2 3 4 5
(1)把表格中的空格填写完整________.
(2)图中弹簧测力计的示数为________N.
(3)如图利用弹簧测力计测量钩码重力,使测力计内弹簧伸长的力是________.
A.钩码的重力
B.钩码和测力计的总重力
C.钩码对弹簧的拉力
D.弹簧对钩码的拉力
(4)观察题中表格在设计上________(选填“存在”或“不存在”)不足,如果有不足请提出改进方案:_________________________________________.
(5)由此可知物体所受的重力跟质量成________.
例3 同学们想过吗:为什么巧克力、香皂等产品一般都做成凹型并刻有字?如图所示,除了美观吸引人,更重要的是为了节省材料,产生更多利润.一个年产量5 600 t的巧克力厂,如果仅因为刻字使每块巧克力由30 g减少2 g,则该厂一年多赚60多万元.(g取10 N/kg)试计算:
(1)一块刻字的巧克力的重力是多少N?
(2)如果巧克力的密度按1.0×103 kg/m3计算,则一块巧克力减小的体积是多少cm3?
(3)这家巧克力厂年产多少块巧克力?
知识点3 重力的方向
例4 如图所示,当铁球摆到最高点A时,请画出它此时的受力示意图.
知识点4 重心
例5 下列关于重心的说法,正确的是( )
A.物体的重心一定在物体上 B.重心就是物体上最重的一点
C.任何有规则形状的物体,它的重心都在其几何中心上
D.物体的重心可能在物体上,也可能在物体外
知识点5 重力的由来
例6 假如地球上的物体所受的重力突然消失,下列各种假想的现象中错误的是( )
A.水不会自动向低处流 B.人一跳起来就会离开地球
C.树叶不会随风摇摆 D.举起很重的物体不容易
变式训练
变式1 踢毽子是人们喜爱的一项体育活动.用脚将毽子踢起后,空中飞舞的毽子最终要落向地面,这是由于受到________作用,因为这个力改变了毽子的________.
变式2 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,他进行了探究.
(1)在实验过程中,需要的两个测量工具是________、________.
(2)如图甲是他第2次测量时弹簧测力计的读数,请将此时测力计的示数填入下表的空格处.
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
(3)请你根据表格中的实验数据,在图乙中作出重力随质量变化的图象.
(4)由数据与图象可知,结论是:_________________________________________.
(5)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.
变式3 2019年1月3日,“嫦娥四号”着陆器成功登陆月球背面,随后“玉兔二号”巡视器缓缓走向月球表面并在月面上留下了一行深深的印痕.已知“玉兔二号”的质量约为135 kg,地球上物体所受重力与质量之比约为g地=10 N/kg,月球上物体所受重力与质量之比为g月= g地. 那么“玉兔二号”在地球上所受的重力大小是________N;在月球上所受的重力大小是_______N.
变式4 如图所示,是研究重力方向的装置.现从图示位置将木板缓慢放平,在此过
程中绳与虚线(虚线与BC垂直)之间的夹角α将________(选填“变大”“不变”或
“变小”);从实验中可知重力的方向总是________,利用此理论可制成________,用
来检测墙壁是否竖直.
变式5 如图甲、乙所示,小强用形状不规则的薄板、重垂线、大头针、直尺和记号笔等器材进行实验,观察图中的实验过程及现象可知,小强同学的实验目的是用悬挂法找不规则薄板的________;根据图乙可知,该处在_____________________.该实验所应用的物理知识有_______________________(写出一点即可).
变式6 当“神舟”号飞船在轨道中正常飞行时,宇航员处于完全“失重”状态,就像地球上的物体所受的重力突然消失一样.如果宇航员要在“失重”状态时进行体能锻炼,下述活动中可采用的是( )
A.举哑铃 B.跳绳 C.用弹簧拉力器健身 D.用单杠做引体向上
分层训练
基础巩固
1.有关重力的产生,下列说法中正确的是( )
A.地球的吸引力就是重力
B.汽车沿斜坡向上运动时,受到重力的方向垂直于斜坡
C.向上抛出的篮球,上升时不受重力,下降时才受重力
D.地面附近的物体,即使和地面不接触,也受重力的作用
2.如果一切物体受到的重力都消失了,那么下列哪个现象将不会发生( )
A.水装在漏斗里可以做到滴水不漏 B.玻璃杯掷到墙上仍然完好无损
C.鸡毛和沙粒都可悬浮在空气中 D.人与地面成任何倾角都不会摔倒
3.下列图象中,能正确反映重力和质量关系的是( )
4.如图是描述地球上不同位置的人释放手中石块的四个示意图,图中的虚线表示石块下落的路径,则对石块下落路径的描述最接近实际的示意图是( )
5.关于重力与重心,下列说法正确的是( )
A.物体的质量与它受到的重力成正比 B.物体受到的重力就是地球对物体的吸引力
C.物体的重心可以不在物体上 D.重力的方向总是垂直向下的
6.利用铅垂线和三角尺判断桌面是否水平,下图所示的做法正确的是( )
7.月球对它表面附近的物体也有引力,这个引力的大小约是地球对地面附近物体引力的六分之一,一个连同随身装备共120 kg的宇航员,在月球上质量为_______kg,所受重力为________N.
8.重2 N的物体平放在手掌中静止,物体受到的力有________和________,松手后物体加速下落,此时物体受到_______个力的作用,该力的施力物体为_______,方向是________.(空气阻力不计)
9.如图所示,弹簧测力计的量程是________,分度值是________,所测物体M的质量是________.(g取10 N/kg)
10.墙体的竖直性是房屋质量的重要指标,在建造房屋时,建筑工人常常利用如图所示的重垂线检测墙体是否竖直,这是运用了______________________,图中所示的墙体向________(选填“左”或“右”)倾斜.
11.(1)踢足球是青少年喜爱的一项体育运动.图甲是向斜上方飞出的足球,不考虑空气阻力,请你画出足球所受力的示意图.
甲
(2)如图乙所示,画出斜面上下滑的物体受到的重力和弹力示意图(O为两个力的作用点).
乙
(3)如图丙所示,小球在A、C之间来回摆动,请在图中作出小球在A位置时所受到的细绳拉力F和重力G的示意图.
丙
12.某公园内矗立着一座质量约为390 t的巨石,从北面观之,状如一位高寿老人,拱手西拜,虔诚而慈祥.求:
(1)巨石受到的重力(g取10 N/kg);
(2)巨石的体积(密度为2.6×103 kg/m3).
能力提升
13.一根质量为m、长为L的均匀链条一半放在粗糙的水平桌面上,另一半挂在桌边,如图中甲所示,此时链条的重心为C1.若在链条两端各挂一个质量为的小球,如图中乙所示,此时链条的重心为C2.若在链条两端和中央各挂一个质量为的小球,如图中丙所示,此时链条的重心为C3(C1、C2、C3在图中均未标出).比较三个重心的高度h1、h2和h3的关系是( )
A.h1=h2=h3 B.h1<h2<h3 C.h1>h2>h3 D.h1>h3>h2
14.建筑工人在砌房子时经常用水平仪来检查所砌的墙面是否水平.如图甲,当液体中空气泡居中表示墙面水平,若空气泡在A端,则表示A端的墙面________(选填“高”或“低”);如图乙是一种简易水平仪,图示情况说明墙面________(选填“左”或“右”)边偏低.
15.小金对太空中的星球比较感兴趣,他从网上查得:甲、乙两个星球表面上物体的重力G与其质量m的关系如图,从图中信息可知,相同质量的物体在甲星球表面上的重力________(选填“大于”“等于”或“小于”)其在乙星球表面上的重力,据图可得甲星球表面上物体的重力G与其质量m的关系式是____________.
培优训练
16.下表是小华在探究“重力的大小跟什么因素有关”实验中得到的实验数据.
测量对象 质量m/kg 重力G/N 比值g/(N·kg-1)
物体1 0.1 0.98 9.8
物体2 0.2 1.96 9.8
物体3 0.3 2.94 9.8
(1)实验中,需要的测量工具是________________________和________.
(2)分析表中数据,可以得出_____________________________________.
(3)在通常情况下,我们将g值取为9.8 N/kg.但经过精确测量,发现在某些不同的地理位置,g值存在着微小差异.下表列出了一些城市和地区的g值大小.
地点 赤道 广州 武汉 上海
g值大小 9.780 9.788 9.794 9.794
地理纬度 0° 23°06′ 30°33′ 31°12′
地点 北京 纽约 莫斯科 北极
g值大小 9.801 9.803 9.816 9.832
地理纬度 39°56′ 40°40′ 55°45′ 90°
根据表中提供的信息,回答下列问题:
①g值相同的城市是______________.
②造成g值不同的原因可能是______________.
③我国与许多国家之间的贸易往来频繁,在这些往来的货物运输中,发货单上所标示的“货物重量”,实质上应该是货物的________.
第3节 重 力----答案
【核心提要】
1.吸引 G N 2.大小
3.正比 G=mg 9.8 N/kg 质量为1 kg的物体受到的重力为9.8 N
4.竖直向下 5.作用点 几何中心 6.万有引力
【典例精练】
1.C 解析:物体只要在地球上,无论是在地面上,还是在空中(地面附近),都受到地球的吸引,所以选项A错误;物体间力的作用是相互的,地球吸引物体,物体也吸引地球,并且力的大小相等,所以选项B、D都错误.
2.(1)400 (2)2.0 (3)C (4)存在 应增加一栏重力与质量的比值 (5)正比
解析:(1)通过观察表格中的数据发现,每一栏中的重力与质量的比值都是固定的数值,设表格中空白处的物理量为m,选二、三、四、六栏中的任一一组数据与第五栏中的物理量建立等式,求出空白处的数字;(2)由图知,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,弹簧测力计指针指示的数字是2,故弹簧测力计的示数为2.0 N;(3)利用弹簧测力计测量钩码重力时,钩码对弹簧有向下的拉力,使得弹簧伸长,即测力计内弹簧伸长的力是钩码对弹簧的拉力,故C正确;(4)该表格在设计上存在不足,应在表格中增加重力与质量的比值这一栏,这样更直观地反映出物体所受重力与质量的关系;(5)根据表中数据可知,物体所受的重力跟质量的比值是一个定值,满足正比例函数关系,由此可知物体所受的重力跟质量成正比.
3.解:(1)每块刻字巧克力的质量m=30 g-2 g=28 g=0.028 kg,
一块刻字的巧克力的重力
G=mg=0.028 kg×10 N/kg=0.28 N;
(2)巧克力的密度ρ=1.0×103 kg/m3=1.0 g/cm3
由ρ=可得,巧克力减小的体积
ΔV===2 cm3;
(3)年产巧克力的块数
n===2×108块.
4.如图所示
解析:我们要用力的示意图表示出重力的三要素.重力的方向是竖直向下的(千万不能画成垂直与接触面,如斜坡上的物体受到的重力,要竖直向下,而不是垂直于斜坡),作用点要画在重心上(一般画在物体的几何中心).
5.D 解析:重心不一定在物体上,比如足球的重心,故A错误;重心是物体各部分所受重力的作用点,故B错误;任何有规则形状,且质量分布均匀的物体,它的重心都在其几何中心上,故C错误;重心是重力的作用点,物体的重心可能在物体上,也可能在物体外,如篮球筐的重心在篮球筐之外,故D正确.
6.D 解析:失去重力后,水不会自动地向下流;人一跳起来不受重力,不会回到地球,就会离开地球;没有重力后,空气将不存在,也就没有风吹树叶;没有重力,我们将很轻松地举起质量很大的物体.
方法点拨:如果没有重力,那些依靠重力来完成的活动将无法进行,与重力无关事物仍可照常进行.
【变式训练】
1.重力 运动状态
2.(1)天平 弹簧测力计 (2)2 (3)如图所示
(4)物体的重力跟物体质量成正比 (5)不能
3.1 350 225
4.变小 竖直向下 重垂线
5.重心 l1、l2的交点处 重力的方向始终竖直向下
6.C
【分层训练】
1.D 2.B 3.A 4.B 5.C 6.A
7.120 196
8.重力 支持力 1 地球 竖直向下
9.0~5 N 0.2 N 0.36 kg
10.重力的方向总是竖直向下 左
11.(1)如图所示
(2)如图所示
(3)如图所示
12.解:(1)巨石受到的重力G=mg=3.9×105 kg×10 N/kg=3.9×106 N;
(2)由ρ=可得,巨石的体积V===150 m3.
13.D
14.高 右
15.大于 G=m×15 N/kg
16.(1)天平 弹簧测力计
(2)重力和质量成正比(重力和质量的比值是个定值或重力和质量的比值是9.8 N/kg)
(3)①武汉和上海 ②地理位置不同(或地理纬度不同) ③质量