一种炭黑加工用自动调节废气进出量的阀门[实用新型专利]

第1节 重力与重心
一、正确认识力
1．定义
物体与物体之间的相互作用，称作力。

2．力的作用效果
（1）物体运动状态的变化：只要物体的速度变了，不管是大小还是方向发生了变化，都说这个物体的运动状态发生了变化。

（2）物体形状的变化：当我们用手压锯条的时候锯条变弯，用手拉橡皮条的时候橡皮条变长，我们就说它们发生了形状的变化。

3．力的性质
（1）物质性：力是不能离开物体而独立存在的，无论是什么物体，它都要受到力的作用；而只要有力的存在，就必须有施力物体和受力物体。

（2）相互性：力存在于施力物体和受力物体之间，力的作用是相互的，施力物体同时也是受力物体。

我们将两个物体之间的相互作用力称为作用力与反作用力。

换一个角度来说，有作用力存在就必然有一个反作用力与之对应。

【例1】18世纪德国出过一部《吹牛大王历险记》的故事集。

书中写道，有一回吹牛大王掉进了沼泽，“怎么办呢？要不是我的手有惊人的力气，那我早就没命啦。

我是一个出众的大力士，所以当时我一把揪住自己的小辫儿，拼命往上一提，就毫无困难地把自己从烂泥里拔了出来。

”大力士真的能提起自己吗？从力的概念出发加以分析。

答案：由于物体间力的作用是相互的，所以一个人无论有多大的力量，如果没有来自外界其他物体对他的作用力，想提起自己是不可能的。

当手用力提起身体时，身体反过来拉住手，这两个力相互抵消，因此整个人体（包括手在内）不能移动分毫。

1－1关于力的说法，正确的是（ ）
A ．只有在物体相互接触时才存在力
B ．甲用力把乙推倒而自己不倒，说明只是甲对乙有力的作用，乙对甲没有力的作用
C ．任何一个物体，一定既是受力物体也是施力物体
D ．用手抛出的石块在向前飞行的过程中，始终受到向前的力来维持它向前运动 1－2有人认为“对空中打出一拳”，人是施力物体，没有受力物体，对此观点，你怎么认为？
二、力的图示 步骤 力的图示 力的示意图
1 选定标度（用某一长度表示多少牛的力）
无需选标度
2 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线段即可 3 在线段的末端标出箭头，表示方向 在线段末端标出箭头，表示方向
解析：步骤：如图选一标度（依题而定其大小），用5 mm 长的线段表示500 N 的力。

从力F 的作用点O 向右水平画一线段四倍于标度（2 cm ），然后画上箭头。

（1）用力的图示法表示力时，标度的选取是任意的，实际作图时可根据力的大小选取恰当的标度。

（2）在同一物体上画几个力的图示时，所选取的标度应当统一。

2－1物体A 对物体B 的压力是20 N ，如图所示，试画出这个力的图示。

2－2用1 600 N的力跟水平方向成30°角向斜上方拉车，请用力的图示法画出该力。

三、重力的理解及测量
1．定义：由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。

（1）地球上的物体都受到重力作用，不论质量大小，也不论有无生命。

（2）重力是由于地球的吸引而产生的，但重力的大小不一定等于地球对物体的吸引力，重力一般小于地球对物体的吸引力。

（3）重力是非接触力，同一物体在空中运动与静止时所受重力相等。

（4）重力的施力物体是地球。

2．重力的大小
重力与质量的关系：G＝mg，g是自由落体加速度，通常取g＝9.8 N/kg，表示质量为1 kg的物体受到的重力是9.8 N。

（1）g值会随地球上的纬度的改变而改变，纬度越高，g值越大，两极处最大，赤道处最小。

导致同一物体在不同纬度处所受重力不同。

（2）g值会随海拔高度改变而改变。

在同一纬度处，高度越大，g值越小，致使同一物体受重力随高度增加而减小。

3．重力的方向
重力的方向总是竖直向下的，可利用铅垂线确定其方向。

（1）“竖直向下”，既不能说成“垂直向下”，也不能说成“指向地心”。

“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；只有在两极或赤道时，重力的方向才指向地心，其他位置并不指向地心。

（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。

【例3】有一批记者乘飞机从上海到西藏旅游。

他们托运的行李与在上海时比较，行李的质量将______（填“变大”“不变”或“变小”），所受重力的大小将______（填“变大”“不变”或“变小”）。

解析：质量不随地理位置而改变，重力随高度的升高而减小。

答案：不变变小
3－1一个物体所受到的重力，在下列哪些情形下发生变化（）
A．把它从赤道拿到南极
B．把它送到月球上
C．把它放到水中
D．改变它的运动状态
3－2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
四、重心的理解与测定
1．重心的概念
一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可以认为各部分所受重力的作用都集中于一点，这一点叫做物体的重心。

引入重心的概念后，研究具体的物体时，可以把整个物体各部分所受的重力用作用于重心的一个力来表示，于是原来的一个物体就可以用一个有质量的点来表示。

2．重心的确定
（1）质量分布均匀的物体，重心位置只跟物体的形状有关。

若物体的形状是中心对称的，对称中心就是物体的重心。

（2）质量分布不均匀的物体，重心位置除跟物体的形状有关外，还跟物体质量分布的情况有关。

如：起重机重心位置随吊升货物的多少和位置变化而变化。

①重心并不是实际存在的一个特殊点，不是地球只吸引的那一点。

②如果物体的形状、质量分布发生变化，重心的位置将发生变化。

一个大小和形状确定的物体，其重心相对物体的位置与它放置的方位有关吗？
答案：无关，例如一块砖，无论怎样放置（平放、立放、侧放），它的重心位置是不变的。

（3）薄板重心的确定
薄板形物体的重心可用悬挂法确定，如图所示，先在A 点把板悬挂起来，物体静止时，物体所受的重力与悬绳的拉力在同一竖直线上，所以物体的重心一定在通过A 点的竖直线AB 上，然后在C 点把物体悬挂起来，同理知，物体的重心一定在通过C 点的竖直线CD 上，AB 和CD 的交点O ，就是薄板的重心位置。

【例4】如图所示，一被吊着的空心的均匀球壳内装满了细砂，底部有一阀门，打开阀门让细砂慢慢流出的过程中，球壳与细砂的共同重心将（ ）
A ．一直下降
B ．一直不变
C ．先下降后上升
D ．先上升后下降
解析：在装满细砂时，球壳和细砂的共同重心在球心。

随着细砂的流出，球壳的重心不变，但是细砂的重心在下降，二者的共同重心在下降。

当细砂流完时，重心又回到了球心。

可见重心应是先下降后上升，故C 正确。

答案：
C
确定物体重心的思维流程是：
重心的确定
⎩⎪⎨⎪⎧ 规则几何外形⎩⎪⎨⎪⎧ 质量分布均匀——在几何中心质量分布不均匀——不一定在
几何中心不规则几何外形⎩⎪⎨⎪⎧
悬挂法分割法作图
4－1关于重心，下列说法中正确的是（ ）
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 ．直铁丝变曲后，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合力的作用点
4－2有一质地均匀的小直尺长80 cm、宽10 cm，今用一细线悬挂，静止时如图所示，则细线与尺边的夹角α＝______。

答案：
【互动课堂】
迁移训练
1－1 C 解析：相互作用的物体可以直接接触，也可以不接触。

如同名磁极之间相距一定距离时，也是相互排斥的，即不接触的物体之间同样存在力的作用，故A错。

物体之间的作用总是相互的，甲推乙的同时也受到乙的作用，故B错。

由于自然界中的物体都是相互联系的，找不到一个孤立的、不受其他物体力的作用的物体，故每一个物体一定既是受力物体，又是施力物体，C正确。

抛出的石块受到重力和空气阻力，并没有受到向前的力来维持它运动，它只是由于惯性继续向前运动，故D错。

1－2 解答：人对空中打出一拳，人感觉对外施加了“力”，这只是人的一种感觉，其实并没有发生人对其他物体的作用，如果分析人的这一动作形成原因，则是人自身的肌肉牵引骨骼完成的。

2－1 解析：按力的图示的画法，首先要选定一个合适的标度。

（1）选取标度。

选取5 mm长的线段表示5 N的力，如图所示。

（2）从力的作用点O沿竖直方向画一线段，线段的长度取4倍于标度，即取20 mm长，并在线段上标上刻度。

（3）在线段末端标上箭头，表示力的方向，如图所示。

2－2 解析：用力的图示法表示力时，标度是任意选取的，实际问题中可根据力的大小作恰当的选择，尽量使画出的力既容易分解，又使整个图面比较匀称、美观。

答案：如图，取5 mm长的线段表示400 N，作用点为P，车所受拉力的图示如图所示。

3－1 AB 解析：重力受纬度位置及高度的影响，不受所处的环境及运动状态的影响，与物体是否受其他力无关。

从赤道到南极，纬度变，重力变，A对。

从地球到月球，高度变化，重力变化，B对。

从空气中放到水中，环境变化，重力不变，C错。

运动状态变，不影响重力，D错。

3－2 B 解析：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，随着物体所处的地理位置的纬度的升高，g值将增大；随高度的增大，g值将减小。

因此，不能认为物体的重力是恒定的，故选项A
错误，选项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，故选项C错误；用弹簧测力计竖直悬挂重物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，故选项D错误。

4－1 D 解析：重心是重力的等效作用点，并不是只有重心处才受重力，故选项D正确，选项A错误。

质量分布均匀、有规则形状的物体的重心才在其几何中心上，故选项B 错误。

物体的重心不一定在物体上，如粗细均匀的铁丝被弯曲成圆环时，其重心在圆心处，而不在铁丝上，故选项C错误。

4－2 解析：沿细线方向作直线，在直尺上得AB，则AB中点O一定为直尺的重心，过O作右侧边垂线的三角形OAC，则OC＝5 cm，AC＝5 cm，故α＝45°。

答案：45°。