[學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.會用力的圖示和力的示意圖來表示力.2.知道重力產(chǎn)生的原因，知道重力的大小及方向，了解重力的應(yīng)用.3.知道重心的概念，會用懸掛法確定重心.
一、認(rèn)識重力
1.重力
(1)定義：由于地球的吸引而使物體受到的力.
(2)方向：豎直向下.
(3)大?。篏＝mg，g是自由落體加速度.
(4)單位：牛頓，簡稱牛，用符號N表示.
2.重力的表示方法
(1)重力的示意圖
用一條帶箭頭豎直向下的有向線段表示重力.
(2)重力的圖示
選定標(biāo)度后，用與標(biāo)度成比例的長度表示重力的大小，有向線段的箭尾表示重力的作用點(diǎn)，得到的圖就稱為重力的圖示.
二、重心
1.重心：一個物體的各個部分都受到地球的吸引，從效果上看，可以認(rèn)為各部分受到的重力作用集中于一點(diǎn)，這一作用點(diǎn)叫作物體的重心.
2.重心位置的決定因素：(1)物體的形狀.
(2)物體內(nèi)質(zhì)量的分布.
三、重力的應(yīng)用
1.利用重垂線檢驗(yàn)墻身是否豎直.
2.拋秧.
3.重力探礦.
1.判斷下列說法的正誤.
(1)重力的方向總是垂直于地面.( × )
(2)重心是物體重力的作用點(diǎn)，重心一定在物體上.( × )
(3)重力就是地球?qū)ξ矬w的吸引力.( × )
(4)物體的速度越大，重力越大.( × )
2.請在圖1中畫出靜止在地面上的足球的重力的圖示和示意圖.已知足球的質(zhì)量m＝500 g，g取10 m/s2.
圖1
答案
一、重力 力的表示方法
導(dǎo)學(xué)探究
1.如圖2所示，建筑工人在砌墻時利用重垂線來檢測墻壁是否豎直，為什么使用重垂線就能夠檢測墻壁是否豎直？
圖2
答案 重力的方向豎直向下，所以懸掛重錘的懸線一定在豎直方向上，如果墻壁與懸線平行，則說明墻壁豎直.
2.重錘的重力為3 N，請在圖3中作出重錘重力的圖示.
圖3
答案
知識深化
1.重力的產(chǎn)生、大小和方向
(1)重力是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而產(chǎn)生的，但不能說重力就是地球?qū)ξ矬w的吸引力.
(2)重力的大小
①重力的大小G＝mg，只與物體的質(zhì)量m和重力加速度g有關(guān)，與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān).
②重力加速度g與物體所處的緯度和高度有關(guān)，在赤道處，g最小，在兩極處，g最大(同一高度)；海拔越高，g越小，海拔越低，g越大.
(3)重力的方向：豎直向下.豎直向下是指與水平面垂直向下，但是并不等同于垂直于支持面向下，也不等同于指向地心.
2.力的圖示與力的示意圖的畫法
關(guān)于重力，以下說法正確的是( )
A.重力的方向總是垂直于接觸面向下
B.把處在空氣中的物體浸入水中，物體所受重力變小
C.掛在繩上靜止的物體受到的重力就是繩對它的拉力
D.同一物體在地球各處所受重力大小不一定相等
答案 D
解析 重力的方向總是豎直向下，但不一定是垂直于接觸面向下，比如在斜面上的物體所受的重力方向并不垂直于斜面向下，A錯誤；重力G＝mg，其大小只與質(zhì)量、自由落體加速度g有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)，B錯誤；繩子拉力的施力物體是繩子，重力的施力物體是地球，兩者的施力物體不同，不是同一個力，C錯誤；由于重力加速度隨著緯度、高度的變化而變化，所以同一物體在地球各處所受重力大小不一定相等，D正確.
針對訓(xùn)練1 關(guān)于重力，下列說法正確的是( )
A.物體受到的重力是由于地球吸引而產(chǎn)生的
B.地球上的物體只有靜止時才受到重力作用
C.自由下落的石塊速度越來越大，說明它受到的重力越來越大
D.質(zhì)量為m的物體受到的重力大小為mg，只要m一定，它受到的重力大小就保持不變
答案 A
解析 重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的，A對；重力與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，B錯；重力大小G＝mg，故自由下落的石塊所受重力大小與速度無關(guān)，C錯；地球上不同位置重力加速度不一定相等，同一物體所受重力大小可能不同，D錯.
(1)在圖4甲中木箱的P點(diǎn)，用與水平方向成30°角斜向右上方的150 N的力拉木箱，木箱重200 N，作出重力和拉力的圖示.
(2)作出圖乙中木箱所受重力的示意圖.
圖4
答案
(1)
(2)
針對訓(xùn)練2 在圖5甲中木箱P點(diǎn)，用與水平方向成30°角斜向右上方的6 N的力拉木箱；在圖乙中木塊的Q點(diǎn)，用與豎直方向成60°角斜向左上方的20 N的力使木塊靜止在墻壁上；圖丙中電燈靜止懸掛.作出甲、乙兩圖中所施加的力的圖示；作出圖丙中電燈所受重力和拉力的示意圖.
圖5
答案 如圖所示
二、重心
導(dǎo)學(xué)探究 觀察圖6，思考以下問題：重心是物體上最重的一點(diǎn)嗎？重心位置與什么有關(guān)？物體的重心一定在物體上嗎？請舉例說明.
圖6
答案 不一定.重心是物體各部分所受重力的等效作用點(diǎn).重心位置與物體的形狀及物體的質(zhì)量分布有關(guān).重心可以不在物體上，如木匠用的拐尺的重心和圓環(huán)的重心都不在物體上.
知識深化
1.重心是物體各部分所受重力的等效作用點(diǎn)，并不是只有物體的重心才受到重力作用.重心的位置跟物體的形狀和質(zhì)量分布有關(guān).質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體的重心在其幾何中心.重心的位置可能在物體上，也可能在物體外.
2.重心位置的確定方法：對于薄板狀物體的重心，可以用二力平衡的知識通過懸掛法確定.
3.懸掛法確定薄板狀物體的重心.
(1)原理：二力平衡時，兩個力等大反向.
圖7
(2)方法：薄板狀物體的重心可用懸掛法確定，如圖7所示，先在A點(diǎn)把物體懸掛起來，物體靜止時，物體所受的重力與懸繩的拉力在同一豎直線上，所以物體的重心一定在通過A點(diǎn)的豎直線AB上.然后在C點(diǎn)把物體懸掛起來，同理知，物體的重心一定在通過C點(diǎn)的豎直線CD上，AB和CD的交點(diǎn)O就是薄板的重心位置.
[深度思考] 重心的位置一定在物體上嗎？請舉例說明.
答案 不一定.重心的位置可以在物體上，也可以在物體外，比如木匠用的曲尺、足球的重心都不在物體上.
關(guān)于物體的重心，下列說法正確的是( )
A.物體的重心一定在這個物體上
B.在物體上只有重心受到重力的作用
C.重心就是物體內(nèi)最重的一點(diǎn)
D.一個球體的重心一定在球心處
E.一輛空載的貨車裝上貨物后，重心會變化
答案 E
解析 重心是物體各部分所受重力的等效作用點(diǎn)，所以重心可能在物體上，也可能在物體外(比如均勻圓環(huán)的重心在環(huán)心)，故A、B、C錯誤.重心除了與物體的形狀有關(guān)外，還與物體內(nèi)質(zhì)量的分布有關(guān)，因此一個球體的重心不一定在球心處，故D錯誤.一輛空載的貨車裝上貨物后，質(zhì)量分布發(fā)生變化，重心會變化，故E正確.
針對訓(xùn)練3 (多選)重慶某中學(xué)教學(xué)樓的讀書角迎來了一位新客人，如圖8所示.這個小瓶子非常漂亮，不經(jīng)意之間增添了許多審美的情趣.關(guān)于這個裝飾瓶，下列說法正確的是( )
圖8
A.裝飾瓶重心一定在其幾何中心
B.裝飾瓶的重心與其形狀結(jié)構(gòu)及質(zhì)量分布有關(guān)
C.若裝飾瓶底部出現(xiàn)一個小洞，則在水滴完的過程中，裝飾瓶的重心一直在降低
D.若裝飾瓶底部出現(xiàn)一個小洞，則在水滴完的過程中，裝飾瓶的重心先下降后升高
答案 BD
解析 裝飾瓶內(nèi)裝有水， 則其重心不一定在其幾何中心，選項(xiàng)A錯誤；裝飾瓶的重心與其形狀結(jié)構(gòu)及質(zhì)量分布有關(guān)，選項(xiàng)B正確；若裝飾瓶底部出現(xiàn)一個小洞，在水滴完的過程中，裝飾瓶的重心先降低后升高，選項(xiàng)C錯誤，D正確.
考點(diǎn)一 重力、力的表示方法
1.(多選)在抗戰(zhàn)勝利70周年閱兵時殲-20戰(zhàn)機(jī)飛過天安門城樓.它是中國研制出的第五代隱身重型殲擊機(jī).它以具有隱身性、高機(jī)動性以及先進(jìn)的航電系統(tǒng)讓世界震驚.關(guān)于殲-20戰(zhàn)機(jī)的重力，下列說法正確的是( )
A.戰(zhàn)機(jī)受到重力的施力物體是地球
B.戰(zhàn)機(jī)受到重力是由于受到地球的吸引
C.戰(zhàn)機(jī)受到的重力指向地心
D.戰(zhàn)機(jī)勻速飛行時不受重力作用
答案 AB
解析 重力是由于地球的吸引而使物體受到的力，方向豎直向下，施力物體是地球，A、B正確，C錯誤；戰(zhàn)機(jī)勻速飛行時仍受重力作用，與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，D錯誤.
2.關(guān)于地球上的物體，下列說法中正確的是( )
A.物體靜止時不受重力作用
B.物體只有落向地面時才受到重力作用
C.物體落向地面時比物體上拋時所受的重力小
D.物體所受重力的大小與物體的質(zhì)量有關(guān)，與物體是否運(yùn)動及怎樣運(yùn)動無關(guān)
答案 D
解析 地面附近一切物體都受到地球的吸引，由于地球的吸引而使物體受到的力叫作重力，G＝mg，所以物體所受重力的大小與物體的質(zhì)量和所處的位置有關(guān)，與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，故D正確，A、B、C錯誤.
3.(2021·四川棠湖中學(xué)高一期中)研究發(fā)現(xiàn)，行星“C－581”可能適合人類居住.該行星表面重力加速度約為地球表面重力加速度的3倍，若地球上的人移居到該行星后，則人的( )
A.質(zhì)量約為地球上的eq \f(1,3) B.質(zhì)量約為地球上的3倍
C.重力約為地球上的eq \f(1,3) D.重力約為地球上的3倍
答案 D
解析 質(zhì)量是物體本身的一種屬性，不隨著位置的變化而變化，故質(zhì)量不變，故A、B項(xiàng)錯誤；根據(jù)重力和質(zhì)量的關(guān)系可得G＝mg，該行星表面重力加速度約為地球表面重力加速度的3倍，則人的重力約為地球上的3倍，故C項(xiàng)錯誤，D項(xiàng)正確.
4.小王同學(xué)用水平向右的拉力F拉小車，F(xiàn)的大小為200 N，下列關(guān)于拉力的圖示正確的是( )
答案 C
解析 A圖是力的示意圖，故A錯誤；B圖中沒有標(biāo)度，故B錯誤；C圖中有作用點(diǎn)，有大小，有方向，且有標(biāo)度，故C正確；D圖中拉力的方向應(yīng)該向右，故D錯誤.
5.(多選)一個重20 N的物體沿斜面下滑，關(guān)于該物體重力的圖示，以下四個圖中正確的是( )
答案 AD
考點(diǎn)二 重心
6.(多選)關(guān)于物體的重心，下列說法正確的是( )
A.形狀規(guī)則、質(zhì)量分布均勻的物體的重心在物體中的位置是固定的，不會隨物體升降而改變
B.用線豎直懸掛的物體靜止時，線的方向一定通過該物體的重心
C.形狀規(guī)則的物體，其幾何中心不一定與其重心重合
D.因物體的重心是重力的作用點(diǎn)，所以物體的重心一定在物體上
答案 ABC
解析 物體升高或降低時，重心在物體中的位置不變，故A正確；用線豎直懸掛的物體靜止時，線的方向一定通過該物體的重心，故B正確；重心與物體的形狀和質(zhì)量分布有關(guān)，形狀規(guī)則的物體，質(zhì)量分布不一定均勻，所以其幾何中心不一定與其重心重合，故C正確；重心可以在物體上，也可以在物體外，故D錯誤.
7.(2020·唐山市高一檢測)如圖1所示，“馬踏飛燕”是漢代藝術(shù)家高超的藝術(shù)技巧的結(jié)晶，是我國古代青銅藝術(shù)的稀世珍寶，駿馬之所以能用一只蹄穩(wěn)穩(wěn)地踏在飛燕上，是因?yàn)? )
圖1
A.馬是空心的
B.馬蹄大
C.馬的重心在飛燕上
D.馬的重心位置和飛燕在一條豎直線上
答案 D
解析 駿馬之所以能用一只蹄穩(wěn)穩(wěn)地踏在飛燕上，是因?yàn)轱w燕對馬的支持力和馬的重力在一條豎直線上，選項(xiàng)A、B、C錯誤，D正確.
8.有一圓形的均勻薄板，若在其中央挖掉一個小圓板，如圖2所示，下列說法正確的是( )
圖2
A.重心位置向外側(cè)偏移，重力減小
B.重力和重心位置都不變
C.重力減小，重心位置不變
D.重力減小，重心位置無法確定
答案 C
解析 在薄板的中央挖掉一個小圓板后，質(zhì)量減小，由G＝mg可知重力減小，又因是均勻薄板，初始時其重心在幾何中心，故在其中央挖掉一個小圓板后重心位置不變，故C正確，A、B、D錯誤.
9.(多選)關(guān)于物體的重心，以下說法中正確的是( )
A.質(zhì)量均勻分布的細(xì)繩對折后，重心位置不變
B.用線懸掛的物體靜止時，細(xì)線方向一定通過重心
C.一塊磚平放、側(cè)放或立放時，其重心在磚內(nèi)的位置不變
D.舞蹈演員在做各種優(yōu)美動作時，其重心的位置不變
答案 BC
解析 細(xì)繩對折后，重心在對折后細(xì)繩的中點(diǎn)，相對原來的位置發(fā)生了變化，故A錯誤；重心是重力在物體上的等效作用點(diǎn)，用線懸掛的物體靜止時，細(xì)線方向一定通過物體的重心，故B正確；一塊磚平放、側(cè)放或立放時，磚的質(zhì)量分布與形狀沒有發(fā)生改變，其重心在磚內(nèi)的位置不變，故C正確；舞蹈演員在做各種優(yōu)美動作時，其重心的位置隨肢體的形狀的變化會發(fā)生變化，故D錯誤.
10.把一個薄板狀物體懸掛起來，靜止時如圖3所示.則關(guān)于此薄板狀物體所受重力的理解，下列說法正確的是( )
圖3
A.重力就是地球?qū)ξ矬w的引力
B.重力大小與物體運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)
C.重力的方向總是指向地心
D.薄板狀物體的重心一定在直線AB上
答案 D
解析 重力是由于地球的吸引而使物體受到的力，不是地球?qū)ξ矬w的引力，故A錯誤；重力的大小與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，故B錯誤；重力的方向豎直向下而不一定指向地心，故C錯誤；因?yàn)榧?xì)線對薄板狀物體的拉力與薄板狀物體受到的重力為一對平衡力，必在一條直線上，所以重心一定在細(xì)線的延長線上，即薄板狀物體的重心一定在直線AB上，故D正確.
11.如圖4所示，一個空心均勻球殼里面注滿水，球的正下方有一個小孔，在水由小孔慢慢流出的過程中，空心球殼和殼中剩余水的共同重心將會( )
圖4
A.一直下降
B.一直上升
C.先升高后降低
D.先降低后升高
答案 D
解析 當(dāng)注滿水時，球殼和水的重心均在球心，故它們共同的重心在球心.隨著水的流出，球殼的重心雖然仍在球心，但水的重心逐漸下降，開始的一段時間內(nèi)，球殼中的水較多，隨著水的重心的下降，球殼和水的共同的重心也下降，后一段時間內(nèi)，球殼內(nèi)剩余的水較少，隨著水的減少，球殼和水共同的重心升高，剩余的水越少，共同重心越靠近球心，最后，水流完時，重心又回到球心，故球殼和水的共同重心將先降低后升高，D選項(xiàng)正確.
12.如圖5所示，把一邊長為L的勻質(zhì)立方體，繞bc棱翻轉(zhuǎn)，當(dāng)AbcD平面處于豎直位置時，它的重心位置升高了( )
圖5
A.eq \f(L,2) B.eq \f(\r(2)L,2)
C.eq \f(?\r(2)－1?L,2) D.以上都不對
答案 C
解析 邊長為L的質(zhì)量分布均勻的立方體，重心在幾何中心，重心的高度為eq \f(1,2)L；繞bc棱翻轉(zhuǎn)使對角面AbcD處于豎直位置時，重心位置的高度為eq \f(\r(2),2)L，升高的高度h＝eq \f(?\r(2)－1?L,2)，故C正確，A、B、D錯誤.
13.一質(zhì)量為0.6 kg的物體放在傾角為30°的斜面上，用與斜面平行的、大小為8 N的力F拉著它沿斜面向上運(yùn)動，如圖6所示，畫出拉力和重力的圖示.(g取10 m/s2)
圖6
答案 見解析圖
解析 重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的，大小為G＝mg＝0.6×10 N＝6 N，方向豎直向下，重力的作用點(diǎn)在物體的重心上，重力與是否受其他力以及運(yùn)動狀態(tài)無關(guān).同一個力的圖示中要使用同一個標(biāo)度，如圖所示.

作圖步驟
力的圖示
力的示意圖
選標(biāo)度
選定標(biāo)度(用某一長度的線段表示一定大小的力)
畫線段
從作用點(diǎn)開始沿力的方向畫一線段，根據(jù)選定的標(biāo)度和力的大小按比例確定線段長度
從作用點(diǎn)開始沿力的方向畫一適當(dāng)長度的線段
標(biāo)方向
在線段的末端標(biāo)出箭頭，表示方向
在線段的末端標(biāo)出箭頭，表示方向

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第一節(jié) 重力

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