7.3 重力（原卷版）

课时73 重力（帮课堂）（原卷版） 【学习目标】 1 知道重力是由于地球吸引而产生的； 2 认识影响重力大小的因素； 3 熟悉重力的概念； 4 了解重心的概念及应用。 【知识导图】 【基础知识】 知识点一、重力的概念 1 现象探究 图 示 现 象 熟透了的瓶盖落向地 面 天上的雪花飘落大 地 水总是从高处流向低处 推出的铅球落向地 面 分 析 物体都落向地面是因为地球对它附近的一切物体都有吸引作用 2 重力 由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力，通常用字母G 表示。 3 重力的特点 （1）地球附近的所有物体都受到重力作用，不管它是运动的还是静止的（重力是非 接触力，只要在地球附近就受到重力作用）。 （2）重力的施力物体是地球，受力物体是地球附近的物体。 （3）重力的效应：使物体从高处落向地面或使物体由向下落的趋势。 （4）物体间力的作用是相互的，地球吸引物体的同时，物体也吸引地球。 ★特别提醒 日常生活中说的“物体有多重”中的“重”指的是物体的质量。物理学中说的“物重”指的是物体 的重力。这是生活语言和物理语言的区别。 【典例1】如果没有重力，下列说法不正确的是（ ）。 ．河水不再流动，再也看不见大瀑布； B．人一跳起来就离开地球，再也回不来； ．物体将失去质量； D．杯子里的水倒不进嘴里 知识点二、重力的大小 1 现象探究：质量的大小和质量的关系 提出问题 物体所受重力与它质量有什么关系 猜想与假设 通常我们感觉到物体的质量越大，就越重。因此可以作出猜想：物体所受的重 力与质量存在一定的关系，物体的质量越大，它所受的重力越大 设计实验与制定 计划 用弹簧测力计分别测出总质量不同的钩码所受重力的大小，观察、比较钩码所 受总重力的大小与总质量有何关系 进行实验与收集 证据 （1）固定弹簧测力计，使其保持竖直状态。 （2）把一个质量为50g 的钩码挂在弹簧测力计的挂钩上，当钩码静止时，读 出的弹簧测力计的示数即钩码所受重力的大小，将其记录在表格中。 （3）用同样的方法分别测出2 个、3 个、4 个、5 个、6 个、7 个相同的钩码 的重力，并把测量结果记录在表格中。 （4）以质量为横坐标，重力为纵坐标，作出钩码重力大小跟其质量的关系图 像，如图所示。 质量m/kg 005 010 015 020 025 030 035 重力G/ 049 098 147 196 245 294 343 重力与质量 的比值/ （·kg-1） 98 98 98 98 98 98 98 分析论证 （1）由实验数据可知，当质量成倍数增加时，重力也成倍数增加，物体所受的 重力与其质量的比值不变。 （2）由G-m 图像可知，此图线是一条过原点的直线，说明物体所受的重力跟 它的质量成正比。 归纳总结 大量精确的实验表明，物体所受重力跟它的质量成正比。如果用G 表示重力， m 表示质量，g 表示重力与质量的比值，地球附近的物体所受重力跟它的质量 之间的关系可以写成 ，即G=mg。 【典例2】图所示能表示物体所受重力和质量的关系的是（ ）。 ． B． ． D． 2 重力的计算 （1）物体重力大小与其质量的关系为G=mg，其中重力G 的单位是，质量m 的单 位是kg，g 的单位是/kg。g 取98/kg，粗略计算时取10/kg。 （2）g=98/kg 表示的物理意义：质量为1kg 的物体受到的重力大小为98。 （3）使用公式G=mg 时应注意以下几点： ①公式中各物理量都必须使用国际单位； ②要会将公式进行变形，能灵活运用。如已知物体的重力求质量时，可将公式 G=mg 变形为 。 ★特别提醒 注意“质量”和“重力”的因果关系 物体受到的重力是因为物体本身具有质量，因而在描述重力和质量关系时，应说“物体所受重力与 其质量成正比”，而不能说“物体质量与重力成正比”。 ▲拓展培优g 值不是定值 g 值虽然是一常数，但它跟物体所处的地理位置有关。 （1）在同一地区的物体，g 值随其离地面高度的增加而减小（高度变化不大时，g 值的变化可以 忽略不计）。 （2）距离海平面相同高度的物体，g 值随地理位置的变化而变化，在赤道处g 值最小，在两极处 g 值最大。 （3）月球上的物体由于被月球吸引也受月球的“重力”。但是月球上的g 值大约是地球上g 值的 ，所以物体在月球表面受到的重力越是其在地球表面受到重力的 。 【典例3】月球对它表面附近的物体也有引力，这个力大约是地球上的1/6。一个连 同随身装备共90kg 的宇航员，在月球上质量为_______kg，重为_______。 知识点三、重力的方向 1 现象探究：重力的方向 图示 现象 将小球用细线悬挂在支架上，将装置放在 水平面上，静止时发现悬线竖直向下 将同样的装置与水平面成一角度α，静止 时发现悬线竖直向下 归纳 重力的方向总是竖直向下的 2 对重力方向的理解 （1）重力的方向总是竖直向下，而不是垂直向下。 （2）重力的方向不受其他作用力的影响，与物体的运动状态及位置无关。 ★特别提醒 竖直向下≠垂直向下 “竖直向下”是指处置以是水平面向下，近似指向地心。“垂直向下”是指垂直于某个面向下，这 个面不一定是水平面。所以“竖直向下”是“垂直向下”的一个特例，我们不能把重力方向说成是 “垂直向下”。 G 竖直向下，F 垂直向下 3 重力方向的应用 人们在一根线下吊一重物，就做成了一根铅垂线。因为重力方向始终竖直向下，所以 铅垂线静止时总竖直向下，故用铅垂线可以检查工作台面是否水平，墙壁上的画是否挂正 等。 铅垂线与台面垂直，说明台面水平 画的竖边没与铅垂线平行，说明画没挂 正 【典例4】下列物体所受重力的的示意图正确的是（ ）。 ． B． ． D． 知识点四、重心 1 概念 地球吸引物体的每一部分，物体的各部分都受到重力的作用。但是，对于整个物体， 重力的作用的表现就好像它作用在某一点上，这个点叫做物体的重心。重心实际上是物体 各部分受到重力作用的等效作用点。 2 重心的位置 （1）形状规则、质量分布均匀的物体，它的重心在它的几何中心处，如图所示。 （2）质量分布不均匀的物体，重心的位置除与物体的形状有关外，还跟物体的质量 分布有关。如图所示是空杯、少半杯水、大半杯水时杯子和水重心大致位置。 （3）物体的重心不一定在物体上。如质量分布均匀的圆环的重心在环的中心处，不在 环上。 （4）重心的位置与物体所在的位置及运动状态无关。 （5）为了研究问题方便，在受力物体上画力的示意图时，常把力的作用点画在重心 上。 ▲拓展培优“支撑法”和“悬挂法”确定重心 （1）支撑法：适用于长条状物体。把挂有两个鹦鹉的长条棍放在手指上，仔细调节手指在长条棍 的位置，使其在手指上平衡这是就可以找到长条棍的重心（即在支点上方，如图甲所示）。 甲 乙 丙 （2）悬挂法：适用于薄板，如图乙所示，用细线通过薄板上某一点将其悬挂起来。当薄板静止 时，用铅笔沿悬线在薄板上画出竖线B；如图丙所示，用细线再通过另一点把薄板悬挂起来，当薄 板静止时，沿悬线在其上画出另一条竖线D，则B、D 两直线的交点就是薄板的重心。 【典例5】关于重心，下列说法正确的是（ ）。 ．空心的足球没有重心； B．物体的重心不一定在物体上； ．将质地均匀的木球的中心挖去后，木球的重心就消失了； D．物体受到的力全部都作用在重心上 知识点五、重力的由来 1 类比法分析重力的由来 现象 原因 如图所示，当橡皮筋起来之 后，需要用细绳紧紧拉住橡 皮，若松开手，橡皮会沿切线 向外飞出 橡皮能绕手做圆周运动，是因为被细绳拉住，手 通过细绳给了橡皮一个力，橡皮才会绕手做圆周 运动而不向外飞出 月球是地球的卫星，月球在不 停地绕地球做圆周运动，如图 所示 月球绕地球转动而不会跑掉，是因为月球与地球 之间有一条无形的“线”，它就是地球和月球间 的引力。在这个引力的作用下，月球绕地球转动 而不会跑掉 宇宙间的物体，大到天体，小到尘埃，都存在相互吸引的力，这就是万有引力。 2 重力是由于地球附近的物体受到地球的吸引力而产生的。但质量的大小并不一定等 于地球对物体的吸引力，除在两极处的物体的重力大于万有引力外，在地球其他各处物体 的重力都略小于万有引力。 【典例6】质量为4kg 的铅球，被掷出后在空中飞行时（不计空气阻力），则铅球只 受___________力的作用，这个力的大小是___________，施力物体是___________。（g 取 10/kg） 【方法帮】 题型一：对重力和重心的理解 地球附近的所有物体都会受到重力的作用，重力的方向是竖直向下的，重力的大小与 物体的质量有关，与物体的运动状态无关。 【典例7】关于重力的一些说法，正确的是（ ）。 ．在空中飞行的物体不受重力的作用； B．重的方向总是垂直向下； ．重力的作用点可能不在物体上； D．质量与重力成正比 【典例8】关于重心，下列说法正确的是（ ）。 ．空心的足球没有重心； B．物体的重心不一定在物体上； ．将质地均匀的木球的中心挖去后，木球的重心就消失了； D．物体受到的力全部都作用在重心上 题型二：重力的大小 【角度1】重力的估测 解答估测物体重力的题目时，可以把重力通过变形公式 转化为我们相对比较熟 悉的质量，然后进行估测。 【典例9】下列物体的重力最接近500 的是（ ）。 ．一头大象B．一辆小轿车 ．一名中学生D．一个鸡蛋 【角度2】质量大小的计算 质量不变是桥梁 物体质量的大小与外界条件无关，只取决于物体本身所含物质的多少。航天员在月球 上所受重力虽然大小不同，但在月球上的质量和地球上的质量是相等的。 【典例10】甲、乙两同学质量之比为10：9，甲同学重588，则乙同学身体质量和 重力分别是（ ）。 ．5292kg，5292 B．54kg，588 ．54 kg，5292 D．667kg，6533 题型三：重力的方向及应用 重力的方向在任何情况下都是竖直向下的，铅垂线就是利用重锤静止时悬线总是竖直 下垂的原理制成的。 【典例11】过春节时贴年画是我国的传统习俗．在竖直墙壁上贴长方形年画时，可 利用重垂线来检查年画是否贴正．如图所示的年画的长边与重垂线不平行，为了把年画贴 正，则下列操作方法中正确的是（ ）。 ．换用质量大的重锤； B．上下移动年画的位置； ．调整年画，使年画的长边与重垂线平行； D．调整重垂线，使重垂线与年画的长边平行 题型四：实验探究重力与质量的关系 【典例12】地球附近物体都要受到重力，小明同学认为物体的重力大小与物体的质 量有关，他用天平、钩码、弹簧测力计进行了探究。 (1)你________(选填“同意”或“不同意”)物体的重力大小与物体的质量有关。依据 是_________。 (2)如图甲是他第2 次测量中弹簧测力计的读数，该测力计的量程是______，分度值是 _______，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 01 02 03 04 重力G/ 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)由图象可知:物体的重力跟物体的质量成________。 (5)若干年后，小明在我国建成的太空站工作时，你认为他用同样的器材________(选 “能”或“不能”)完成该探究。 题型五：重力的示意图 画重力示意图的步骤 第一步：确定重力作用点，即重心； 第二步：从重心竖直向下画一条线段； 第三步：在线段末端标上箭头、符号G（大小）。 【典例13】如图，小明正在打排球，请画出排球所受重力的示意图。 【中考帮】 考点一：重力的计算 【典例14】（2021·浙江嘉兴市）带着移居火星生活，实现人类真正走出地球的梦 想，“天问一号”火星探测器于2020 年7 月23 日发射，历时10 个月，于2021 年5 月 15 日成功在火星着陆（如图）。中国成为第3 个触摸这颗红色星球的国家！ （1）“天问一号”火星探测器由“长征五号”运载火箭担任发射任务。几乎所有火 箭发射都选择朝东方向是因为地球_______，使火箭在地面未发射之前，已经具有了一个向 东的速度，从而节省推进剂。 （2）本次探测的几个重要任务之一是寻找火星上是否存在_______，以回答“火星是 否存在支持生命的环境”。 （3）假如能成功移居火星，我们会比在地球上跳得更高，树木会长得更高，原因是 火星的质量比地球小，其重力加速度 比地球上的重力加速度 （98 牛/千克）也小的缘 故。若质量为240 千克的“祝融号”在火星上受到的重力为9024 牛，则火星上的加速度 大小为多少？（________） 中考考题要求同学们理解重力的概念，能从物理学视角认识生活中的现 象，能区分重力和质量的不同，这是物理核心素养的物理观念的体现。 考点二：重力的示意图 【典例15】（2021·辽宁中考真题）攀岩是年轻人非常喜欢的一种运动，如图甲是 一名攀岩运动员拉着绳子停在峭壁上的情景。图乙是这一时刻的简化图，请你以重心为作 用点，在图乙中画出。 （1）运动员所受的重力； （2）峭壁对运动员的支持力； （3）绳子对运动员的拉力。 考点三：探究重力与质量的关系 【典例16】小明同学在探究“重力的大小跟质量的关系”实验中，得到下表中的实 验数据 (1)实验中，需要的测量工具包括弹簧测力计，以及______； 实验次数 被测物体 物体质量 m(kg) 重力G() 比值G/m(/kg) 1 物体1 01 099 99 2 物体2 04 388 9 7 3 物体3 05 ______ ______ (2)第3 次实验“物体3”的重力如图所示(物体处于静止状态)，根据实验结果完成表 格中第3 次实验的有关数据。 . (3)根据上面实验结果可知：同一物体重力与质量的比值为______/kg； (4)月球对它表面附近的物体也有引力，这个引力是地球对地面附近同一物体引力的 1/6。若一个连同随身装备共90kg 的航天员到达月球表面，根据上面实验结果，月球对他 的引力是______； (5)小明对太空中的星球比较感兴趣，他从上查得：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b 所示，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。 该中考题要求同学们能根据已有的科学探究方，使用基本实验仪器获得 数据，能分析数据、发现其中的规律，并能运用规律解决物理问题，这是物理核心素养的 科学探究的体现。 【作业帮】 一、基础练（知识巩固） 1 下列力的大小与1 较接近的是（ ）。 ．托起两个鸡蛋所用的力； B．投出一个篮球所用的力； ．上学时背书包所用的力； D．走路时脚对地面的作用力 2 内有少量饮料的罐子可以斜放在水平桌面上保持平衡．下列四个图中，能正确表示 饮料罐（含饮料）所受重力的示意图是（ ）。 ． B． ． D． 3 关于重心，下列说法正确的是（ ）。 ．空心的足球没有重心； B．物体的重心不一定在物体上； ．将质地均匀的木球的中心挖去后，木球的重心就消失了； D．物体受到的力全部都作用在重心上 4 完成交会对接后，宇航员在天宫一号和神舟十号飞船组合体工作生活12 天，这期间 他们要锻炼身体，以下方式中有效的是（ ）。 ．引体向上 B．做俯卧撑 ．举哑铃 D．原地蹬自行车 5 以下关于重力的说法错误的是（ ）。 ．地球上任何物体所受重力的施力物体都是地球； B．地球上任何物体所受重力的方向总是竖直向下的； ．地球表面附近物体所受重力跟它的质量成正比； D．因为g＝98 牛/千克，所以1 千克就等于98 牛 6 下面关于重力方向的表述，正确的是（ ）。 ．重力的方向总是竖直向下 B．重力的方向总是垂直于地面 ．重力的方向总是垂直于物体表面向下 D．重力方向有可能朝上 7 如图所示纸做的“不倒翁小鸟翅膀上装有两个回形针，将鸟嘴放在指尖上转动而不 会掉下来。下列说法正确的是（ ）。 ．装回形针降低了小鸟的重心； B．装回形针升高了小鸟的重心； ．小鸟的重心一定在其几何中心上； D．小鸟不掉下来是因为鸟嘴上有胶水 8 如图，一个长方体木块立在桌面上，用手指沿水平方向推它的下部点，木块向左滑 动，相同的情况下，用手指改推木块的上部B 点，木块向左翻倒，这说明力的作用效果与 力的_________有关。木块向左翻倒，最终落向地面是因为受到_________的作用。 9（1）填写合适的单位：一位中学生大约重500___________； （2）单位换算：50m3=___________m3（要求科学记数）； （3）如图所示，木块的长度为___________m，弹簧测力计的示数为___________。 10 地面附近的物体由于地球的吸引而受到的力叫________，这个力的施力物体是____ ____．宇宙间任何两个物体，都存在互相________的力，这就是________。 11 如图所示，平衡鹰玩具静止在手指尖上，请画出平衡鹰的受力示意图。 二、综合练（能力提升） 11 如图所示，是我们常见的图象，这种图象如果在横纵坐标加上适当的物理量及单位， 可以用来描述（ ）。 ．弹簧的伸长与弹簧所受拉力的关系； B．物体的密度与质量的关系； ．物体所受重力与质量的关系； D．匀速直线运动中路程与时间的关系 12 图中关于重力的示意图正确的是（ ）。 ． 正在上升的小球；B． 斜面上静止的木块 ． 斜抛向空中的铅球；D． 挂在墙上的小球 13 小金对太空中的星球比较感兴趣，他从上查得：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__ _____其在乙星球表面上的重力(选填“大于”“等于”或“小于”)；据图可得甲星球对表 面上物体的重力G 与其质量m 的关系式是_______。 14 如图所示是同学们在老师指导下探究重力方向的实验装置。 （1）将该装置放在水平桌面上后，逐渐改变木板M 与桌面的夹角α，会观察到悬线 的方向_____（填“变化”或“不变”）； （2）剪断悬线，观察小球下落的方向是__________； （3）从以上实验现象分析可得出：重力方向_________，建筑工人经常使用的____就 是该原理的应用。 三、培优练（挑战自我） 15 形状规则、质量分布均匀的物体，它的重心在它的____________上。如图所示为质 量分布均匀但形状不规则带有小孔的薄木板，请用细棉线、刻度尺、笔和铁架台来确定它 的重心。 （1）操作方法：______________________________； （2）判断方法：__