【新教材-新高考】新鲁科版物理必修1 第4章 第1节 重力与重心 学案

第1节重力与重心
1．了解力的概念，知道力的物质性及其作用效果。

2．知道力的三要素，会画力的图示和力的示意图。

3．知道重力产生的原因、重力的方向，会计算重力。

4．知道重心的概念及其确定方法，知道重心对物体的稳定的影响。

1.力的描述
(1)力的定义
物体和物体之间的□01相互作用。

力不能离开物体而单独存在，一个物体不能产生力的作用，力的作用是相互的。

(2)力的作用效果
①使物体的□02运动状态发生改变。

②使物体的□03形状发生改变。

(3)力的标矢性
力是矢量，既有□04大小又有□05方向。

国际单位制中，力的单位是□06牛顿，简称□07牛，符号是□08N。

(4)力的三要素
□09数值大小、□10作用方向和□11作用点。

(5)力的表示
①力的图示：能表示出力的□12大小、□13方向和□14作用点。

②力的示意图：只能表示出力的□15作用点和□16方向。

2．重力及其测量
(1)定义
由于□17地球的吸引而使物体受到的力。

(2)大小
常把物体受到的重力的大小简称为□18物重。

①测量：在实验室里，重力的大小可以用□19弹簧测力计测出。

测量时物体必须保持□20静止，这样物体对测力计的拉力才等于物体受到的重力。

②用公式计算：重力的大小，除使用仪器测量外，还可以根据物体的质量计算得出，公式为：G□21mg，其中g就是自由落体加速度，g＝□229.8 N/kg＝□239.8 m/s2。

g值会随地球上的纬度和□24海拔高度的变化而改变。

(3)方向
总是□25竖直向下。

3．重心与稳定
(1)重心
①在研究重力对一个物体的作用效果时，可以把物体各部分受到的重力视为集中作用在某一点，这个点就是重力的作用点，叫做物体的重心。

物体重心的位
置与物体的□26形状及物体的□27质量的分布有关。

②重心的确定方法
a．质量分布均匀的物体，重心的位置只跟物体的□28形状有关。

如果物体的形状是中心对称的，□29对称中心就是物体的重心。

b．质量分布不均匀的物体，重心的位置除跟物体的形状有关外，还跟物体□30质量的分布情况有关。

对不规则的物体可通过实验或复杂的数学运算确定其
重心，对不规则的细棒或薄板可用□31悬挂法确定其重心。

③对于一个形状固定的物体，重心是□32不变的，但当其形状改变时，重心□33就有可能改变。

(2)重心对稳定的影响
重心的□34高低会影响物体的稳定，□35降低重心，可以增大稳定程度。

重心的□36位置也会影响物体的稳定，当重力的作用线落到支持面之内时，比较稳定，否则将倾倒。

想一想
1.“孤掌难鸣”说明了一个什么道理？
提示：力的作用是相互的。

2．物体的重心是否一定在物体上？
提示：不一定。

3．为什么现在优秀跳高运动员都采用“背越式”技术而不用“跨越式”？
提示：“跨越式”跳高与同样高度的“背越式”相比，重心需要升高得更高，等同于要多跳一些高度。

判一判
(1)力可以离开施力物体或受力物体单独存在。

()
(2)只有相互接触的物体间才有力的作用。

()
(3)重力的方向也可以表述为指向地心。

()
提示：(1)×(2)×(3)×
课堂任务力和力的图示
1．力的产生方式
物体间力的产生方式有两种：
(1)直接接触，如推力、拉力等。

(2)不直接接触，如重力、电荷间、磁体间的相互作用力等。

2．力的三性
(1)物质性
①力是物体对物体的作用，不存在脱离物体而独立存在的力。

②我们谈到一个力时，一定同时具有受力物体和施力物体。

不存在只有受力物体而没有施力物体的力，也不存在只有施力物体而没有受力物体的力。

(2)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，它们总是同时产生、同时消失、同时变化。

(3)矢量性：力不仅有大小，而且有方向，是矢量。

3．力的作用效果
(1)
(2)力的作用效果除与力的大小、方向有关外，还与力的作用点有关。

(3)分析力的作用效果是判断物体是否受力的最基本方法。

(1)物体之间发生相互作用时并
不一定相互接触。

(2)力直接产生于施力物体和受力物体之间，不需要第三个物体传递。

4．力的图示和示意图
力的图示就是要在图上表示出力的三要素(力的大小、方向、作用点)。

力的示意图主要是强调受到了什么力，不需要深究力的大小，具体作图方式如下表。

(1)不能用不同标度画出同一物体所受的不同的力。

(2)力的示意图与力的图示不同，力的示意图是为了对物体进行受力分析而作的，它在力的大小标度上没有力的图示那么严格，侧重于表示力的作用点和方向。

例1下列说法中正确的是()
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．网球运动员用力击球，网球受力后飞出，网球受力的施力物体是人
C．每个力都必有施力物体和受力物体
D．只有直接接触的物体间才有力的作用
(1)力具有哪些性质？
提示：物质性、相互性、矢量性。

(2)力的产生方式有几种？
提示：有两种：直接接触和不直接接触。

[规范解答]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，A错误，C正确；网球受力的施力物体是球拍，B错误；有些力如重力、磁
体间的力等物体间不接触就可以发生力的作用，D错误。

[完美答案] C
(1)力是物体对物体的作用，力不能脱离施力物体和受力物体而单独存在，且两物体互为施力物体和受力物体。

(2)相互作用的物体，可能是直接接触的，也可能是不直接接触。

[变式训练1](多选)关于力的概念，下列说法正确的是()
A．力是使物体形状发生变化和运动状态改变的原因
B．一个力必定联系着两个物体，其中每个物体既是受力物体又是施力物体C．只要两个力的大小相同，它们产生的效果一定相同
D．物体受到力的作用，其形状和运动状态一定同时改变
答案AB
解析力有两个作用效果，一是改变受力物体的运动状态，二是使受力物体形状发生变化，A正确；谈到一个力时，一定有受力物体，也一定有施力物体，同时力的作用是相互的，受力物体也对施力物体有作用力，即受力物体同时又是施力物体，B正确；力的作用效果与它的三要素有关，不只取决于力的大小，C 错误；物体受到力的作用，其形状和运动状态不一定全都改变，D错误。

例2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。

作力的图示，步骤是什么？
提示：选标度，画线段，标方向。

[规范解答]画力的图示，要严格按照以下步骤进行：
(1)选定标度：此题选4 mm长的线段表示2 N的力。

(2)从力的作用点沿力的方向画一线段，线段长短由选定的标度和力的大小决定，线段加上刻度，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的线段。

(3)在线段上加箭头表示力的方向，并标出力的符号F N。

画力的示意图：从作用点或从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F N＝10 N即可，如图丙所示。

[完美答案]见规范解答
(1)力的图示作图步骤遵循“四定三标”：
四定：定标度、定作用点、定力的方向、定线段长度。

三标：标箭头、标力的符号、标力的大小。

具体步骤：①选定标度，选某一长度表示多少牛顿的力；②沿力的方向并从力的作用点开始，按照标度以一定比例画出一线段；③在线段的末端标出箭头，表示方向。

(2)画力的图示时一定要先选定合适的标度，并且同一个图中只能选定一个标度，力的图示一定要把力的三要素充分体现出来。

(3)力的示意图只是粗略地分析物体受到的某个力或几个力，只注重力的方向和作用点，对力的大小表示没有严格要求，在以后对物体进行受力分析时，只画力的示意图就可以了。

[变式训练2]水平地面上有一辆小车，甲水平向左推小车，用力6 N；乙向左上方与水平方向成30°角拉小车，用力9 N。

作出这两个力的图示。

答案见解析
解析取标度一小段表示3 N，两力的图示如图所示。

课堂任务重力与重心1．重力的产生：由于地球的吸引而使物体受到的力。

2．重力的三要素
(1)重力的大小
①计算公式：G＝mg。

②测量：用弹簧测力计测量物体重力的大小。

③注意事项
a．物体重力的大小随g值变化而变化。

纬度越高g值越大；海拔越高g值越小。

b．用弹簧测力计测量物体重力大小时，应使物体处于静止状态，根据二力平衡，弹簧测力计的读数在数值上等于重力的大小。

(2)重力的方向：总是竖直向下。

重力的方向与重力加速度的方向一致，重力的方向的应用——重垂线静止时的方向与重力方向相同。

如图甲所示。

①“竖直向下”不能说成是“垂直向下”。

“竖直向下”是垂直于当地的水平面向下，而“垂直向下”可以垂直于任何支持面向下，如图乙所示，虚线方向为垂直斜面向下方向。

②重力的方向不受其他作用力的影响，与运动状态也没有关系。

(3)作用点：重心。

①重心并不是实际存在的一个特殊点，也不是地球只吸引那一点，而是重力的等效作用点，如图丙所示。

②可以等效于物体各部分所受重力集中于重心，但实际上物体的各部分都受重力，重力并不只作用于重心上，重心也不是物体上最重的点。

3．重心的位置
(1)质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上。

(2)质量分布不均匀的物体，重心的位置除跟物体的形状有关外，还跟物体质量的分布情况有关。

一般通过实验测定或复杂的数学运算得出。

最常见的实验方法是“悬挂法”。

(3)重心可能在物体上，也可能在物体之外。

例如粗细均匀的铁环，重心在
环心上。

(4)如果物体的形状、质量分布发生变化，则重心的位置也可能发生变化。

例3关于物体的重心，下列说法中正确的是()
A．物体升高或降低时，重心在物体上的位置也相应升高和降低
B．物体改变形状时，重心位置一定发生变化
C．物体的重心可能位于物体之外
D．重心是物体上最重的一点
(1)什么是重心？
提示：重心是重力的等效作用点。

(2)影响重心位置的因素有哪些？
提示：物体的质量分布情况及形状。

[规范解答]对于一个确定物体，它的重心位置相对于物体是固定不变的，
不随物体的上升、下降而发生变化，A错误；物体的重心位置与物体的形状和质量分布均有关，形状改变，重心位置不一定改变，B错误；物体的重心不一定在物体上，如环形绳子的重心就不在绳子上，C正确；重心是物体各部分所受重力的等效作用点，重心并非集中了物体的全部重力，也不是物体上最重的点，D错误。

[完美答案] C
重心理解时的注意事项
(1)重心不是重力的真实作用点，重力的作用点遍布整个物体，重心是重力的等效作用点，但可以把物体所受的重力看成都集中在重心这一点。

(2)重心不是指物体上最重的一点。

(3)重心的位置可以不在物体上。

[变式训练3](多选)如图所示，两辆车以相同的速度做匀速直线运动；根据图中所给信息和本节所学知识可以得出的结论是()
A．物体各部分都受重力作用，但可以认为物体各部分所受重力集中于一点B．重力的方向总是垂直向下的
C．物体重心的位置与物体的形状和质量分布有关
D．物体重心的位置与物体的形状和质量分布无关
答案AC
解析物体各部分都受重力作用，但从效果上看可以认为物体各部分所受重力集中于一点，这个点就是物体的重心，故A正确；重力的方向总是和水平面垂直，是竖直向下，而不是垂直向下，B错误；从图中可以看出，汽车(包括货物)的形状和质量分布发生了变化，重心的位置就发生了变化，故C正确，D错
误。