專題08 力的概念、重力初中知識(shí)回顧:一、力1、力:力是物體對(duì)物體的作用。2、物體間力的作用是相互的。 (一個(gè)物體對(duì)別的物體施力時(shí),也同時(shí)受到后者對(duì)它的力)。3、力的作用效果:力可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),還可以改變物體的形狀。(物體形狀或體積的改變,叫做形變。)4、力的單位是:牛頓(簡(jiǎn)稱:牛),符合是N。1牛頓大約是你拿起兩個(gè)雞蛋所用的力。5、實(shí)驗(yàn)室測(cè)力的工具是:彈簧測(cè)力計(jì)。6、彈簧測(cè)力計(jì)的原理:在彈性限度內(nèi),彈簧的伸長(zhǎng)與受到的拉力成正比。7、彈簧測(cè)力計(jì)的用法:(1)要檢查指針是否指在零刻度,如果不是,則要調(diào)零;(2)認(rèn)清最小刻度和測(cè)量范圍;(3)輕拉秤鉤幾次,看每次松手后,指針是否回到零刻度,(4)測(cè)量時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)內(nèi)彈簧的軸線與所測(cè)力的方向一致;觀察讀數(shù)時(shí),視線必須與刻度盤(pán)垂直。(6)測(cè)量力時(shí)不能超過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)的量程。8、力的三要素是:力的大小、方向、作用點(diǎn),叫做力的三要素,它們都能影響力的作用效果。9、力的示意圖就是用一根帶箭頭的線段來(lái)表示力。具體的畫(huà)法是:(1)用線段的起點(diǎn)表示力的作用點(diǎn);(2)延力的方向畫(huà)一條帶箭頭的線段,箭頭的方向表示力的方向;(3)若在同一個(gè)圖中有幾個(gè)力,則力越大,線段應(yīng)越長(zhǎng)。有時(shí)也可以在力的示意圖標(biāo)出力的大小,10、重力:地面附近物體由于地球吸引而受到的力叫    重力。重力的方向總是豎直向下的。11、重力的計(jì)算公式:G=mg,(式中g是重力與質(zhì)量的比值:g=9.8 牛頓/千克,在粗略計(jì)算時(shí)也可取g=10牛頓/千克);重力跟質(zhì)量成正比。12.重心:重力在物體上的作用點(diǎn)叫重心。高中知識(shí)預(yù)習(xí): 力的概念:力是物體對(duì)物體的作用1.力的基本特征特別需要指出的是:力是物體對(duì)物體的作用,它是不能離開(kāi)物體而獨(dú)立存在的,當(dāng)一個(gè)物體受到力的作用時(shí),則必定有另一個(gè)物體來(lái)產(chǎn)生這一作用力,不存在沒(méi)有受力物體或施力物體的。同時(shí),被作用的物體也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大小相等、方向相反的反作用力去作用于另一物體。力的三要素:力的大小,方向,作用點(diǎn),都能夠影響力的作用效果.用帶箭頭的線段把力的三要素表示出來(lái)的做法叫做力的圖示.力的示意圖:只表示力的方向,作用點(diǎn).[注意]:效果不同的力,性質(zhì)可能相同;性質(zhì)不同的力,效果可能相同.2.力的分類:(1)按力的性質(zhì)分類:如重力(萬(wàn)有引力)、彈力、摩擦力、分子力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力、核力……(按現(xiàn)代物理學(xué)理論,物體間的相互作用分四類:長(zhǎng)程相互作用有引力相互作用、電磁相互作用;短程相互作用有強(qiáng)相互作用和弱相互作用。宏觀物體間只存在前兩種相互作用。)(2)按力的效果分類:如壓力、支持力、拉力、動(dòng)力、阻力、向心力、回復(fù)力 ……(3)按產(chǎn)生條件分:場(chǎng)力(非接觸力)、接觸力二、常見(jiàn)的三類力1.重力:重力是由于地球的吸引而使物體受到的力。(注意:重力是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力,另一個(gè)分力提供物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力,在兩極處重力等于萬(wàn)有引力。由于重力遠(yuǎn)大于向心力,一般情況下近似認(rèn)為重力等于萬(wàn)有引力。)(1)重力的大小:重力大小等于mg,g是常數(shù),通常等于9.8N/kg(2)重力的方向:豎直向下。  (3)重力的作用點(diǎn)——重心:重力總是作用在物體的各個(gè)點(diǎn)上,但為了研究問(wèn)題簡(jiǎn)單,我們認(rèn)為一個(gè)物體的重力集中作用在物體的一點(diǎn)上,這一點(diǎn)稱為物體的重心.(重力的等效作用點(diǎn))[注意]質(zhì)量均勻分布的物體,重心的位置只跟物體的形狀有關(guān)(外形規(guī)則的重心,在它們幾何中心上);質(zhì)量分布不均勻的物體,重心的位置除跟物體的形狀有關(guān)外,還跟物體內(nèi)質(zhì)量分布有關(guān).采用二次懸掛法可以確定任意薄板的重心.重心可在物體上,也可在物體外(質(zhì)心也是一樣).物體的重心和質(zhì)心是兩個(gè)不同的概念,當(dāng)物體遠(yuǎn)離地球而不受重力作用時(shí),重心這個(gè)概念就失去意義,但質(zhì)心依然存在,對(duì)于地球上體積不大的物體,重心與質(zhì)心的位置是重合的.物體的形狀改變,物體的重心不一定改變.  1.知道力是物體之間的相互作用,在具體問(wèn)題中能找出施力物體和受力物體。  1.知道重力是由于物體受到地球的吸引而產(chǎn)生的。  2.知道重力的大小和方向,知道用懸繩掛著的靜止物體,用靜止的水平支持物支持的物體,對(duì)豎直懸繩的拉力或?qū)λ街С治锏膲毫?,大小等于物體受到的重力。會(huì)用公式G=mg(g=98N/kg)計(jì)算重力。  4.知道重心的概念以及均勻物體重心的位置。5.知道力有大小和方向,在具體問(wèn)題中能畫(huà)出力的圖示或力的示意圖。[典例1]下列關(guān)于力的說(shuō)法中正確的是(  )A.甲用力把乙推倒,說(shuō)明甲對(duì)乙有力的作用,乙對(duì)甲沒(méi)有力的作用B.只有有生命或有動(dòng)力的物體才會(huì)施力,無(wú)生命或無(wú)動(dòng)力的物體只會(huì)受力,不會(huì)施力C.任何一個(gè)物體,一定既是受力物體,也是施力物體D.兩個(gè)力的大小都是5N,則這兩個(gè)力一定相同解析 甲推乙的同時(shí),乙也在推甲,力的作用是相互的,A錯(cuò);不論物體是否有生命或是否有動(dòng)力,它們受到別的物體作用時(shí)都會(huì)施力.例如馬拉車(chē)時(shí),車(chē)也拉馬;書(shū)向下壓桌子,桌子也向上支撐書(shū),B錯(cuò);由于自然界中的物體都是相互聯(lián)系的,找不到一個(gè)孤立的、不受其他物體作用的物體,所以每一個(gè)物體都受到別的物體的作用,是受力物體,同時(shí)也對(duì)其他物體施力,即又是施力物體,C對(duì);力是矢量,比較兩個(gè)力是否相同,除了比較其大小還要比較其方向,D錯(cuò).答案 C[典例2]關(guān)于力,下列說(shuō)法正確的是(  )A.有的物體自己就有力,如爆炸的手榴彈,所以這個(gè)力可以沒(méi)有施力物體B.力不能離開(kāi)物體而存在C.不接觸的物體之間一定沒(méi)有力的作用D.有的物體只是施力物體而不是受力物體答案 B解析 此題可根據(jù)力的產(chǎn)生條件來(lái)判斷,抓住力是物體與物體之間的相互作用,要想有力,必須同時(shí)存在施力物體和受力物體,兩者缺一不可.一個(gè)物體在對(duì)其他物體施加力的同時(shí)一定受到其他物體力的作用,即是施力物體同時(shí)又是受力物體,故A、D錯(cuò)誤.C項(xiàng)則歪曲了力產(chǎn)生的條件,只要兩物體發(fā)生相互作用即可產(chǎn)生力,不一定非得接觸,故C錯(cuò)誤.[典例3]關(guān)于重力和重心,下列說(shuō)法正確的是(  )A.當(dāng)物體漂浮在水面上時(shí)重力會(huì)減小B.放置在水平面上的物體對(duì)水平面的壓力就是物體的重力[來(lái)源:學(xué),,網(wǎng)]C.物體的重心位置總是在物體的幾何中心上D.物體的重心位置可能隨物體形狀的變化而改變解析 物體的重力與物體所處狀態(tài)無(wú)關(guān),A錯(cuò);物體對(duì)水平面的壓力與物體的重力的施力物體及受力物體不同,B錯(cuò);物體的重心位置與物體的形狀及質(zhì)量分布有關(guān),只有質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體的重心才在其幾何中心,C錯(cuò),D對(duì).答案 D[典例4]關(guān)于物體所受的重力,以下說(shuō)法正確的是(  )A.物體只有在地面上靜止時(shí)才受到重力作用B.物體落向地面時(shí),它受到的重力大于它靜止時(shí)所受到的重力C.物體在向上拋出時(shí)受到的重力小于它靜止時(shí)所受到的重力D.同一物體在同一地點(diǎn),不論其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何,它所受到的重力都是一樣大的答案 D解析 物體所受的重力是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而產(chǎn)生的,重力的大小為Gmg.可見(jiàn)對(duì)同一物體(m一定),在同一地點(diǎn)(g一定),重力大小是相同的,而與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān),因此選項(xiàng)A、B、C均錯(cuò)誤,只有選項(xiàng)D是正確的.[典例5]下列關(guān)于重心的說(shuō)法中正確的是(  )A.任何有規(guī)則形狀的物體,它的重心一定與它的幾何中心重合B.用一條繩子把一個(gè)物體懸掛起來(lái),物體處于完全靜止?fàn)顟B(tài),該物體的心不一定在繩子的延長(zhǎng)線上C.任何物體的重心都在物體內(nèi),不可能在物體外D.重心與物體的形狀和物體的質(zhì)量分布有關(guān)答案 D解析 重心的位置與物體的形狀和質(zhì)量分布有關(guān),只有形狀規(guī)則、質(zhì)量分布均勻的物體的重心才在物體的幾何中心,A錯(cuò)誤,D正確;用一條繩子把一個(gè)物體懸掛起來(lái),物體處于完全靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),物體的重力與繩子的拉力平衡,由二力平衡的知識(shí)可知,物體的重心一定在繩子的延長(zhǎng)線上,B錯(cuò)誤;重心是物體各部分所受重力的等效作用點(diǎn),可以在物體上也可以不在物體上,C錯(cuò)誤.[典例6]如圖所示,圓桶形容器內(nèi)裝有一定量的某種液體,容器和液體整體的重心正好位于液面下的A點(diǎn),現(xiàn)將液體倒出一些,則關(guān)于整體重心位置的變化,下列說(shuō)法正確的是(  )                  A.下降           B.上升           C.不變          D.不確定答案 D 一、單選題1.小物塊靜止放在斜面上,斜面對(duì)小物塊的支持力大小為3N,下面四個(gè)圖中正確的是(  )A BC D【答案】A【解析】斜面對(duì)小物塊的支持力大小為3N,作用點(diǎn)應(yīng)該在小物塊上,且方向應(yīng)該垂直于斜面向上,故BCD錯(cuò)誤,A正確。故選A。2.下列各組物理量中,全部是矢量的是(  )A.速度、時(shí)間、加速度、位移B.位移、速度、力、加速度C.位移、速度、加速度、質(zhì)量D.速度、加速度、力、時(shí)間【答案】B【解析】矢量為既有大小,又有方向的物理量,如速度、加速度、位移、力等;標(biāo)量是只有大小沒(méi)有方向的量,如時(shí)間,質(zhì)量、長(zhǎng)度等。A.速度、位移、加速度是矢量,時(shí)間是標(biāo)量,故A錯(cuò)誤;B.四個(gè)量都是矢量,故B正確;C.位移、速度、加速度是矢量,質(zhì)量是標(biāo)量,故C錯(cuò)誤;D.速度、加速度、力是矢量,時(shí)間是標(biāo)量,故D錯(cuò)誤。故選B3.對(duì)力的概念的理解,下列說(shuō)法正確的是(  )A.一個(gè)力必定聯(lián)系著兩個(gè)物體,其中任意一個(gè)物體既是受力物體,又是施力物體B.力離不開(kāi)受力物體,但可以沒(méi)有施力物體C.射出槍口的子彈,能打到很遠(yuǎn)的距離,因?yàn)樽訌楇x開(kāi)槍口后受到一個(gè)推力的作用D.只要兩個(gè)力的大小相等,它們產(chǎn)生的效果一定相同【答案】A【解析】A.力的作用是相互的,一個(gè)力必定聯(lián)系著兩個(gè)物體,其中任意一個(gè)物體既是受力物體,又是施力物體,故A正確;B.力離不開(kāi)受力物體,一個(gè)力必定同時(shí)存在施力物體和受力物體,故B錯(cuò)誤;C.射出槍口的子彈,能打到很遠(yuǎn)的距離,是由于慣性,不是因?yàn)樽訌楇x開(kāi)槍口后受到一個(gè)推力的作用,故C錯(cuò)誤;D.根據(jù)力的三要素,力的作用效果不僅跟力的大小有關(guān),還跟力的方向和作用點(diǎn)有關(guān),故D錯(cuò)誤。故選A。4.下面說(shuō)法正確的是(  )A.物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)沒(méi)有發(fā)生改變,說(shuō)明物體不受到力的作用B.重心的位置不一定在物體上,但形狀規(guī)則的質(zhì)量分布均勻的物體的重心一定在物體上C.同一物體從地球移到月球其重力大小不變D.一個(gè)力必定聯(lián)系著兩個(gè)物體,其中任意一個(gè)物體既是受力物體,又是施力物體【答案】D【解析】A.物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)沒(méi)有發(fā)生改變,說(shuō)明物體所受合力為零,并不代表不受到力的作用,例如靜止在水平桌面上的物體,受自身重力和桌面的支持力作用,其合力為零,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變。故A錯(cuò)誤;B.重心的位置不一定在物體上,形狀規(guī)則的質(zhì)量分布均勻的物體的重心一定在物體的幾何中心處,也不一定在物體上,如足球。故B錯(cuò)誤;C.同一物體從地球移到月球其質(zhì)量不變,因?yàn)榈厍蚝驮虑虮砻娴闹亓铀俣炔煌?,所以重力大小?huì)發(fā)生變化。故C錯(cuò)誤;D.根據(jù)力的相互性,可知一個(gè)力必定聯(lián)系著兩個(gè)物體,其中任意一個(gè)物體既是受力物體,又是施力物體。故D正確。故選D。5.足球運(yùn)動(dòng)員把足球踢向空中。若不計(jì)空氣阻力,我們用G表示重力,F表示腳對(duì)球的作用力,則下列表示足球在空中飛行時(shí)的受力圖,正確的是(  )A B C D【答案】A【解析】由題意可知足球在空中飛行時(shí)只受到重力G,方向豎直向下,故選A6.下列說(shuō)法中正確的是(  )A風(fēng)吹草動(dòng),草受到了力,但沒(méi)有施力物體,說(shuō)明沒(méi)有施力物體的力也是存在的B.運(yùn)動(dòng)員將足球踢出,球在空中飛行是因?yàn)榍蚴艿揭粋€(gè)向前的推力C.甲用力把乙推倒,只是甲對(duì)乙有力,而乙對(duì)甲沒(méi)有力D.兩個(gè)物體發(fā)生相互作用不一定相互接觸【答案】D【解析】A.物體間力的作用是相互的,施力物體同時(shí)也是受力物體,故A錯(cuò)誤;B.運(yùn)動(dòng)員將足球踢出,球在空中飛行時(shí)不再受向前的推力,故B錯(cuò)誤;C.物體間力的作用是相互的,甲用力推乙時(shí),甲對(duì)乙有力的作用,乙對(duì)甲也有力的作用,故C錯(cuò)誤;D.兩個(gè)物體發(fā)生相互作用時(shí)可以不相互接觸,如磁鐵吸引鐵釘,故D正確。故選D。7.下列關(guān)于力的敘述正確的是(  )A.力可以脫離物體而單獨(dú)存在 B.物體的重心一定在物體上C.有摩擦力就一定有彈力 D.靜摩擦力的大小與壓力成正比【答案】C【解析】A.力是物體與物體之間的作用,不能脫離物體而單獨(dú)存在,故A錯(cuò)誤;B.只有形狀規(guī)則且質(zhì)量分布均勻的實(shí)心物體的重心才一定在物體上,故B錯(cuò)誤;C.根據(jù)摩擦力產(chǎn)生的條件可知有摩擦力就一定有彈力,故C正確;D.滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力成正比,靜摩擦力不具有此規(guī)律,故D錯(cuò)誤。故選C。8.如圖,將卡車(chē)上的貨物由甲位置移到乙位置,卡車(chē)(連同貨物)(  )A.重力大小不變,重心位置不變B.重力大小改變,重心位置不變C.重力大小不變,重心位置改變D.重力大小改變,重心位置改變【答案】C【解析】根據(jù)G=mg可知重力大小不變,重心位置與物體形狀和質(zhì)量分布情況有關(guān),當(dāng)貨物由甲位置移到乙位置,重心位置改變。故選C。9.如圖所示,一個(gè)空杯子靜止在水平桌面上,現(xiàn)對(duì)空杯緩慢加水,直至水加滿,則此過(guò)程中,杯連同杯中水的共同重心將(  )A.一直下降 B.一直上升C.先上升后降低 D.先降低后上升【答案】D【解析】空杯子的重心在杯子中心偏點(diǎn)下,對(duì)空杯緩慢加水的過(guò)程中,重心位置不斷下降,隨著水的不斷增加,整個(gè)重心又要上升,故重心的位置先下降后上升,ABC錯(cuò)誤,D正確。故選D。10.田徑比賽中的跳高項(xiàng)目,經(jīng)歷了跨越式、剪式滾式、俯臥式、背越式”5次技術(shù)性的革命。目前運(yùn)動(dòng)員普遍采用背越式技術(shù),獲得較好成績(jī)的原因是(  )A.采用背越式技術(shù),起跳時(shí)人體重心可以提高更多B.在五種技術(shù)中背越式最易掌握,成績(jī)比較穩(wěn)定C背越式掌握得好的運(yùn)動(dòng)員,過(guò)桿時(shí)重心在橫桿上擦桿而過(guò)D背越式掌握得好的運(yùn)動(dòng)員,過(guò)桿時(shí)重心在橫桿下鉆過(guò)去【答案】D【解析】A背越式技術(shù)是使重心降低,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;B背越式需要控制好身體的弧線,并掌握好過(guò)桿時(shí)機(jī),其難度較大,不易掌握,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;CD.采用背越式技術(shù),人體兩端向下彎曲狀,當(dāng)人體從桿上通過(guò)時(shí),重心在桿下,故C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。故選D。11.如圖所示為仰韶文化時(shí)期的某款尖底瓶,該瓶裝水后虛則欹(。斜倚,斜靠)、中則正、滿則覆。下面有關(guān)瓶(包括瓶中的水,下面選項(xiàng)中的瓶均同此處)的說(shuō)法正確的是(  )A.瓶所受重力就是地球?qū)ζ康奈?/span> B.瓶處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),瓶子都是豎直的C.裝入瓶中的水越多,瓶的重心一定越高 D.瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作用點(diǎn)【答案】D【解析】A.重力是由于地球的吸引而使物體受到的力,嚴(yán)格來(lái)說(shuō),重力是地球?qū)ξ矬w吸引力的一個(gè)分力,所以重力不等于物體受到的地球的吸引力,A錯(cuò)誤;B.由題意瓶處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),水比較少時(shí),則是傾斜的,B錯(cuò)誤;C.瓶本身的重心位置不變,水比較少時(shí),隨水的增加,整體的重心位置可能先減小然后才逐漸升高,C錯(cuò)誤;D.根據(jù)重心的定義可知,瓶的重心是瓶各部分所受重力的等效作用點(diǎn),D正確。故選D。12.如圖所示,n塊厚度為d的相同的磚塊,靠在一起平放在地面上,今將它們一塊一塊向上疊起來(lái),這堆磚的重心升高了多少?(  )A B C D【答案】B【解析】當(dāng)磚塊在地面上時(shí),重心高度為,將它們一塊一塊向上疊起來(lái)重心高度為,這堆磚的重心升高了故選B。二、多選題13.有關(guān)力的概念,下列說(shuō)法正確的是(  )A.力不可能離開(kāi)物體而獨(dú)立存在 B.受力物體不一定是施力物體C.一個(gè)力的發(fā)生至少涉及一個(gè)物體 D.重力的大小和方向與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)【答案】AD【解析】A.有力的作用必然存在施力物體與受力物體,故力不可能離開(kāi)物體而獨(dú)立存在,A正確;B.由于力的作用是相互的,一個(gè)物體作為受力物體的同時(shí)也是施力物體,B錯(cuò)誤;C.一個(gè)力的發(fā)生至少涉及兩個(gè)物體,C錯(cuò)誤;D.重力的大小為方向總是豎直向下,均與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān),D正確。故選AD。14.如圖所示,一條長(zhǎng)的鏈子對(duì)稱地掛在光滑圓環(huán)上,若稍有擾動(dòng),鏈子從右側(cè)滑下,至鏈子剛離開(kāi)圓環(huán)的過(guò)程,以下說(shuō)法正確的是(  )A.鏈子重心下移了 B.鏈子重心下移了C.下滑過(guò)程中鏈子重心先上移再下移 D.下滑過(guò)程中鏈子重心一直下移【答案】BD【解析】AB.初始時(shí)鏈子重心距圓環(huán)下端10cm,剛離開(kāi)圓環(huán)時(shí)鏈子重心距圓環(huán)下端20cm,鏈子重心下移了,故A錯(cuò)誤,B正確;CD.下滑過(guò)程中,可看作將鏈子左側(cè)下端移到鏈子右側(cè)下端,則重心一直下移,故C錯(cuò)誤,D正確。故選BD。三、解答題15.磁懸浮地球儀利用電流的磁效應(yīng)使地球模型漂浮在半空中,主要由地球模型和磁懸浮底座組成。如圖所示,質(zhì)量的地球模型和的磁懸浮底座放在水平玻璃面上。整體處于靜止?fàn)顟B(tài)。取重力加速度大小,求:(1)地球模型所受的重力:(2)底座對(duì)玻璃面的壓力。【答案】(1)4N,方向豎直向下;(2)10N,方向豎直向下【詳解】(1)解得方向豎直向下。(2)對(duì)磁懸浮地球儀整體受力分析有又由牛頓第三定律知解得方向豎直向下。16.近幾年來(lái),人類對(duì)月球的探索從未停止。假設(shè)將來(lái)我國(guó)質(zhì)量為60kg的宇航員乘宇宙飛船登上了月球,已知地球表面的重力加速度,月球表面的重力加速度,則:(1)該宇航員在地球上的質(zhì)量為多少?所受重力大小為多少?(2)該宇航員在月球上的質(zhì)量為多少?所受重力大小為多少?答案】(1)60kg588N;(2)60kg,96N【解析】 (1)宇航員在地球上的質(zhì)置為60kg,所受重力大小為(2)質(zhì)量是物體所含物質(zhì)的多少,與物體所處的位置無(wú)關(guān),因此宇航員在月球上的質(zhì)量仍為60kg,所受重力大小為  閱讀材料5:不倒翁1.不倒翁的力學(xué)原理  最初,不倒翁在形狀上像一個(gè)老人,扳倒后能自動(dòng)豎立起來(lái),因而又稱扳不倒兒。不倒翁空心殼體,重量很輕;下半身是一個(gè)實(shí)心的半球體,重量較大,不倒翁的重心就在半球體之內(nèi)。下面的半球體和支承面之間只有一個(gè)接觸點(diǎn),這個(gè)半球體在支承面上滾動(dòng)時(shí),接觸點(diǎn)的位置就要發(fā)生改變。不倒翁收到歪理作用時(shí),會(huì)失去平衡,而在外力除去后,它又能自行恢復(fù)到平衡狀態(tài),甚至將他橫放,一松手它就又會(huì)站立起來(lái)。下面我們就具體來(lái)分析一下不倒翁的不倒的力學(xué)原理。(1)不倒翁平衡時(shí)的受力情況。不倒翁在桌面上,受到兩個(gè)外力的作用:一個(gè)是重力G,即地球?qū)Σ坏刮痰奈?;另一個(gè)是支持力N,即桌面對(duì)球體的反作用力。根據(jù)物體的平衡條件,只要這兩個(gè)力大小相等、方向相反、作用在一條直線上,不倒翁就能夠保持平衡的狀態(tài)。從力矩平衡角度來(lái)分析,重力此時(shí)通過(guò)支點(diǎn),不產(chǎn)生力矩。如圖甲所示。因此不倒翁是直立的。(2)不倒翁傾斜時(shí)的受力情況。不倒翁傾斜時(shí)受到兩個(gè)力矩作用。我們把外力F的力矩稱為干擾力矩,另一個(gè)是重力力矩我們稱之為抵抗力矩。由于干擾力矩不倒翁傾斜,接觸點(diǎn)隨之右移到O1形成新的支點(diǎn)。此時(shí)重力作用線未過(guò)支點(diǎn)O1,因此形成力矩,這就是抵抗力矩如圖乙所示。正是由于抵抗力矩的形成和加強(qiáng),抵抗和遏制了外力的干擾作用。抵抗力矩的方向和干擾力矩的方向剛好相反,同時(shí)不倒翁傾斜程度越大,重心作用線偏移新支點(diǎn)的距離就越大,抵抗力矩也不斷增大。當(dāng)?shù)挚沽氐扔诟蓴_力矩時(shí),不倒翁就進(jìn)入新的平衡狀態(tài)(傾斜平衡狀態(tài))。當(dāng)外力F撤去是,干擾力矩消失,不倒翁在抵抗力矩的作用下逐漸恢復(fù)到原來(lái)的平衡狀態(tài)。2.不倒翁的制作最常見(jiàn)的不倒翁是紙身、泥底,即用紙漿灌?;蛴脧U紙粘糊成形,再用泥土 制成半圓形的底座,將二者粘合好之后,再在外表糊上凈紙,施以彩繪而成;也有的用木頭做底,底部中心固定上鐵塊和小石子;還有用小葫蘆挖凈內(nèi)瓤,內(nèi)部灌鉛做成的葫蘆;今天還有用雞蛋殼、舊乒乓球做成的小不倒翁。所有的這些不倒翁都有相同的特點(diǎn):上半身為空心殼體、下半身是一個(gè)實(shí)心的半球體,底部為圓形。制作材料:半球塑料殼、細(xì)鐵絲、小磁鐵、橡皮泥、白色硬紙、彩筆、膠水、小刀。 制作方法: (1)在半球塑料殼底部中央填充一定量的橡皮泥并固定小鐵絲。 (2)用兩個(gè)小磁鐵夾住細(xì)鐵絲,使得小磁鐵可以上下滑動(dòng),以此實(shí)現(xiàn)整體重心的上下調(diào)節(jié)。 (3)把白色硬紙剪成一扇形,扇形的弧長(zhǎng)應(yīng)稍大于半球的圓周長(zhǎng),并將扇形兩邊對(duì)接做成一圓錐形。 (4)將紙圓錐與半球粘接起來(lái),用彩筆在乒乓球上畫(huà)出頭像,白色的錐形帽子上描出不倒翁的五官圖樣或其他圖樣。(5)上下調(diào)節(jié)小磁鐵位置,感受重心位置變化與不倒翁平衡時(shí)的穩(wěn)定性關(guān)系。  

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