3.1 重力与重心— 鲁科版（2019）高中物理必修第一册学案

第1节　重力与重心
学案
学习目标：
1.理解力是物体间的相互作用，能分清施力物体和受力物体．
2．知道力的三要素，掌握力的图示和力的示意图的画法.
3．了解重力产生的原因，会确定重力的大小和方向．
4．理解重心的概念及确定方法．
基础知识：
一、力的描述
1．力的定义：物体与物体之间的相互作用．
2．力的作用效果：使物体的形状或运动状态发生变化．
3．力的单位：力的单位是牛顿，简称牛，符号N.
4．力的矢量性：力是矢量，既有大小又有方向．
5．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，箭头的指向表示力的方向，箭头(或箭尾)所在的位置表示力的作用点，线段所在的直线叫做力的作用线．
二、重力及其测量
1．重力：由于地球吸引而使物体受到的力．
2．测量：重力的大小可以用弹簧测力计测出，测量时物体必须保持静止，这样物体对测力计的拉力才等于物体受到的重力，体检时常用磅秤来测量体重．
3．大小：可用公式G＝mg计算得出，式中g是比例系数，g＝9.8_N/kg．
4．方向：总是竖直向下．
三、物体的重心
1．重心：物体的各部分都受重力作用，从效果上看可认为各部分所受到的重力作用集中于一点，这一点称为物体的重心．
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．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．
重难点理解：
对力的理解
1．力的性质
性质
理解
物质性
力是物体对物体的作用，脱离物体而独立存在的力是不存在的，一个力一定同时具有受力物体和施力物体
相互性
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的作用，另一个物体也一定会对这个物体施加力的作用
矢量性
力是矢量，不仅有大小，而且有方向
2.力的作用效果
(1)力的作用效果
(2)影响力的作用效果的三要素：力的大小、方向和作用点．
3．力的图示与力的示意图的比较
作图步骤
力的图示
力的示意图
选标度
选定标度(用某一长度的线段表示一定大小的力)
画线段
从作用点开始沿力的方向画一线段，根据选定的标度和力的大小按比例确定线段长度
从作用点开始沿力的方向画一适当长度的线段
标方向
在线段的末端标出箭头，表示力的方向
在线段的末端标出箭头，表示力的方向
二．　对重力与重心的理解
1．重力
(1)产生：重力是由于地球的吸引而产生的，但由于其自转的影响，重力一般不等于地球对物体的引力．
(2)大小
①同一地点，不同物体重力的大小与其质量成正比．
②不同地点，同一物体的重力随所处纬度的升高而增大，随海拔高度的增大而减小．
(3)方向：重力的方向总是竖直向下．重力的方向不一定“垂直地面向下”或“指向地心”．
2．重心
(1)特点：重心是物体各处所受重力的等效作用点，并非物体的其他部分不受重力作用．
(2)重心的位置及决定因素
①位置：重心的位置可以在物体上，也可以在物体外．
②决定因素
a．物体质量分布情况．
b．物体的形状．
(3)重心位置的确定方法
①质量分布均匀、形状规则的物体的重心就在其几何中心上．
②形状不规则的物体，重心与物体的形状、质量分布情况均有关．
典例1、(多选)关于力的概念，下列说法中正确的是(　　)
A．力是使物体发生形变或使物体的运动状态发生改变的原因
B．一个力必定联系着两个物体，其中每个物体既是施力物体又是受力物体
C．只要两个力的大小相等，它们产生的作用效果一定相同
D．两个物体相互作用，其相互作用力是有先后的
解析：选AB.从力的基本概念出发，根据力的两个作用效果，可知选项A正确．根据力的相互性，可知选项B正确．根据力的三要素，可知力的作用效果不仅与力的大小有关，还与力的方向和作用点的位置有关，选项C错误．物体间的相互作用力是同时的，没有时间上的先后顺序，选项D错误．
典例2、下列说法中正确的是(　　)
A．物体重力的大小等于它对竖直悬绳拉力的大小或等于它对水平支持面压力的大小
B．在地球各处的重力方向都是相同的
C．重心是理想化的物理模型
D．对某一物体而言，其重力的大小总是一个恒量，与物体所处位置无关
解析：选C.物体重力的大小与它对竖直悬线的拉力或它对水平支持面压力的大小并不一定相等，A选项不对．在地球上各处的重力都是竖直向下的，但各个地方的竖直向下并不是指向同一方向，例如南极和北极的重力方向恰好相反，同一物体在不同纬度处的重力大小也是不同的，地球表面上，越靠近两极g越大，所以B、D是不正确的．重心是为研究问题方便而引入的一个物理模型，物体各个部分都受重力作用，可以等效地看作集中在一点上，所以C是正确的．
巩固练习：
一、单选题
1、下列关于重力、重心的说法，正确的是（　　）
A．任何有规则形状的物体，它的重心一定与它的几何中心重合
B．任何物体的重心都在物体内，不可能在物体外
C．用一绳子将物体悬挂起来，物体静止时，该物体的重心不一定在绳子的延长线上
D．重力是由于地面附近的物体受到地球的万有引力而产生的
2、有关重力和重心的说法正确的是（
）
A．形状规则的物体其重心一定在其几何中心
B．重心一定在物体上
C．重力的大小与物体的运动状态无关
D．可以用悬挂法测一切物体的重心
3、下列关于力的说法,正确的是(
)
A.对于力,只需要说明其大小,不需要说明其方向
B.力不能离开施力物体或受力物体而独立存在
C.一个力,可能既没有施力物体,也没有受力物体
D.—个力的作用效果由力的大小和方向共同决定,与作用点的位置无关
4、关于重力的说法中正确的是
A．重力G跟质量m的关系式中，g一定等于
B．重力的方向总是垂直向下的
C．重力就是物体对水平桌面的压力
D．不论物体是静止还是运动，受到的重力都一样
二、多选题
5、下列说法中正确的是（）
A．重力的方向总是指向地心
B．质量分布均匀、几何形状规则的物体的重心与物体的几何中心重合
C．地球表面的重力加速度随高度的增大而减小，在山顶的重力加速度小于山底的重力加速度
D．地球表面的重力加速度随纬度增大而减小，在南、北两极重力加速度最小
6、关于力的说法，正确的是
A．强相互作用力和弱相互作用力都属于短程力
B．物体同时受几个力作用时，运动状态一定发生改变
C．物体悬挂静止不动，物体的重心必与悬点在同一竖直线上
D．两个相互作用的物体中，一个物体如果是受力物体、则必定不是施力物体
三、非选择题
7、薄板重力的位置可以通过两次悬挂来确定，如图所示：先在点用细线把物体悬挂起来，通过点沿绳所在直线在薄板上画一条竖直线，然后再选另一处点用细绳把物体悬挂起来，同样通过点沿绳所在直线在薄板上面一条竖直线，和的交点，就是薄板的重心．请你证明用这种方法确定重心的合理性．
参考答案：
1、B；2、C；3、D；4、D；5、BC；6、AC；
7、【解析】因为重力方向竖直向下，将物体沿A点吊起，然后沿A点竖直方向画一条线段AB，将物体再沿D点吊起，然后沿D点竖直方向画一条线段DE，两条线段的交点C即为该物体的重心；将物体吊起后，物体处于静止状态，它受到的地球的吸引力和绳子对它的拉力是一对平衡力，故这种方法运用了二力平衡和重力的方向是竖直向下的知识。