資源簡介

第七章 力
第3節(jié) 重力
設計說明
人類生活在地球上，重力是與人類生活密切相關的力，對以后壓力、浮力知識的學習非常重要。本節(jié)包括“重力的大小”“重力的方向”“重心”“重力的由來”四部分內(nèi)容。學生必須經(jīng)歷對重力的感知，描述和測量等過程，形成對重力的整體認識。
學生對重力的認識只是略有了解，教學中可以通過多媒體視頻，和學生實驗等手段喚起學生對重力的感知。
通過實驗探究，引導學生歸納出重力與質(zhì)量的關系；對于重力的方向，可讓學生通過觀察物體自由下落的方向、懸掛物體（例如讓學生進行懸掛鉤碼的小實驗）的線自由下垂的方向來認識。
為糾正“重力的方向跟接觸面垂直”的錯誤認識，可讓學生在小實驗中將另一懸掛鉤碼的鐵架臺先后放在平面上和斜面上，觀察兩條懸線的方向，看它們是否相同，究竟與哪個面垂直，從而讓學生區(qū)分豎直方向和垂直方向。
關于重心和重力的由來，讓學生了解到教材介紹的程度即可。
在學生了解了重力的三要素之后，可組織學生練習重力示意圖的畫法。對于重力的由來，只需讓學生了解重力的施力物體是地球即可。對于萬有引力的理解，在教學中可通過月亮與橡皮，人手與地球、拉力與引力等的類比幫助學生理解。
教學目標
1.能通過分析生活及實驗現(xiàn)象得出重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的。
2.經(jīng)歷探究重力的大小跟什么因素有關的實驗過程，了解重力大小跟物體質(zhì)量的關系。會根據(jù)G -m圖像分析處理實驗結(jié)果。能正確書寫重力大小跟物體質(zhì)量的關系式G=mg，并能進行簡單計算。
3.通過觀察確認重力的方向是豎直向下的，并能夠應用其解決實際生活中的一些問題，能找到質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體的重心。會畫重力的示意圖。
4.了解重力的由來。
教學重點難點
1.重點：重力的大小與質(zhì)量的關系和重力方向在生活中的應用。
2.難點：探究重力跟什么因素有關，重力的方向總是豎直向下的。
教具
學生用：質(zhì)量為50 g的鉤碼6個，量程為0~5 N的彈簧測力計一個。
教師用：乒乓球一個，大小不同的金屬球，細線，重錘，鉤碼，鐵架臺等。
教學過程
回顧思考
1.力是物體對物體的________；物體間力的作用是________的。
2.力的三要素：________、________、________。
3.實驗室測量力的工具是________。
導入新課
1.小實驗導入
實驗一：教師將小球拿在手中，松開手，請同學們觀察小球如何運動？它的運動狀態(tài)變了沒有？為什么會發(fā)生這些現(xiàn)象？教師進行實驗，反復幾次，然后請同學回答上述問題。
小球下落，它的速度越來越大，它的運動狀態(tài)發(fā)生了變化。由于力可以改變物體的運動狀態(tài)，可見小球受到了力的作用。在教師的引導下，由學生回答出“這個力的方向是向下的”。
實驗二：教師向上拋出一個小球，請同學們認真觀察小球整個運動過程中的情況。
問：為什么小球在拋出以后運動的速度越來越??？為什么小球會改變運動方向？
在學生回答的基礎上指出：以上現(xiàn)象都說明小球受到了一個向下的力，一個物體受到力的作用，一定有另外的物體對它施加這種作用。拋出小球以后，小球向上運動，速度越來越小，上升到一定高度改變運動方向，向下運動，而且速度越來越大，產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是由于地球的吸引而使小球受到了力，這個力我們叫它重力。（板書課題）
2.多媒體導入
同學們，我們先來看一段錄像，在觀看錄像時，請同學們思考兩個問題：你觀察到了什么現(xiàn)象？這些物體的運動有什么共同特點？
播放錄像：運動員高臺跳水、踢飛的足球最后落到地面、飛流直下的瀑布、樹上的蘋果落向地面、發(fā)射出去的炮彈等。
教師：你們觀察到了什么現(xiàn)象？找到它們運動的共同點了嗎？
收集學生的答案后，教師歸納：不管這些物體在空中運動的時間長還是短，最后它們都回到了地面，因為它們都受到了地球的吸引力，重力就是由于地球的吸引而產(chǎn)生的。（板書課題）
進行新課
探究點一　重力的概念及產(chǎn)生原因
引入新課后，教師指導學生閱讀教材第9頁第一、二自然段的內(nèi)容，并完成下列問題：
1.什么叫做重力？它通常用什么符號表示？重力產(chǎn)生的原因是什么？重力的施力物體是誰？
引導歸納：由于地球的吸引而使物體受到的力叫做重力，通常用字母G表示，重力產(chǎn)生的原因是由于地球的吸引。重力的施力物體是地球。
拓展歸納：①地球附近的所有物體都受到重力的作用；②重力是個非接觸力，空中的飛機、樹上的蘋果都受到重力的作用；③由于物體間力的作用是相互的，地球吸引物體的同時，物體也吸引地球；④重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的，但重力的大小并不一定等于地球的吸引力，它只是地球吸引力的一個分力。
2.思考：教材“想想議議”
（1）飛機空投的物資，受到地球?qū)λ闹亓ψ饔?，會落向地面。你能舉出幾個例子來證明重力的存在嗎？
引導歸納：水往低處流；物體拋出后，最終會落向地面。
（2）如果沒有重力，我們的生活會是什么樣子？
引導歸納：拋在空中的物體將不會落下；人將會很容易脫離地球而進入太空；人很容易搬動大石塊；水不會由高處向低處流動；杯子中的水不會順利倒入口中；由于刮風形成的浮塵將永遠停在空中；落葉將不會歸根，而會停在空中；傳統(tǒng)的體育比賽失去了意義等。
探究點二　重力的大小
1.學生活動：請同學們用手分別托起桌上的一個鉤碼、兩個鉤碼、三個鉤碼，說出感覺所用的力的大小，思考為什么所用的力不同？
體驗與感悟：不同質(zhì)量的鉤碼用手托起所用的力不同，質(zhì)量越大的物體，托起時所用的力越大，即物體重力越大。
2.提出問題：物體所受的重力跟它的質(zhì)量有什么關系呢？（在研究這個問題之前我們先要明確物體所受重力的大小可以用彈簧測力計來測量，把物體掛在彈簧測力計上，彈簧測力計的讀數(shù)就等于物體的重力。）
3.學生分組實驗
每位同學的課桌上都放一個彈簧測力計和6個50 g的鉤碼，請同學們分別測出50 g、100 g、150 g、200 g、250 g、300 g的鉤碼所受的重力。
4.數(shù)據(jù)處理
把測量值和計算結(jié)果填在教材第10頁的表格中。用描點法作出教材圖7.3-3的圖像。
實驗過程中教師在同學中巡視，進行指導，了解實驗情況，實驗結(jié)束后，①請一位同學說出自己測出的6次重力值和物體的重力與它的質(zhì)量的比值，將學生測得的值寫在黑板上。由于彈簧測力計不十分精確以及測量中不可避免地存在誤差，計算出的比值不會正好等于9.8 N/kg，應要求學生實事求是地說出自己的測量值，教師引導學生分析數(shù)據(jù)不準確的原因。②投影一組學生用描點法做出的重力與質(zhì)量關系圖像。明確此圖像表明物體所受重力與質(zhì)量成正比。
5.引導歸納：大量的實驗和我們?nèi)粘Ｉ钪械慕?jīng)驗都告訴我們，質(zhì)量增大為原來的幾倍，重力也增大為原來的幾倍，物體的重力與質(zhì)量成正比，它們的比值是9.8 N/kg，如果用G表示重力，m表示質(zhì)量，g取9.8 N/kg，那么重力與質(zhì)量的關系可以寫成表達式：G=mg。（提示：g隨所處緯度的不同而略有不同）
6.易錯點分析：請同學們考慮一下“g=9.8 N/kg”，它的物理意義是什么？
質(zhì)量是1 kg的物體，受到的重力是9.8 N。（如果學生一時說不出這個結(jié)論，教師應通過對實驗結(jié)果的分析逐步進行引導。）
引導歸納：利用這個公式，我們可以根據(jù)已知物體的質(zhì)量計算出物體的重力，也可以根據(jù)已知物體的重力求出物體的質(zhì)量。但計算中要注意質(zhì)量的單位用千克，重力的單位用牛。
7.重力與質(zhì)量辨析：重力的大小與質(zhì)量有關系，但重力與質(zhì)量有哪些區(qū)別呢？
學生思考、交流
引導歸納：①符號不同，G和m。②單位不同，N和kg。③測量工具不同，彈簧測力計和天平。④重力與位置有關，而質(zhì)量是物體的一種屬性，與位置無關。
例題講解：（學生先練習，若有問題，教師補充講解）
例1　關于重力，下列說法中正確的是（　?。?br/>A.G=mg表明物體受到的重力跟它的質(zhì)量成正比
B.m=表明物體的質(zhì)量跟它受到的重力成正比
C.1 kg等于9.8 N
D.物體受到的重力是由物體的質(zhì)量產(chǎn)生的
解析：G=mg表明物體所受重力與質(zhì)量成正比，故A選項正確；質(zhì)量是物體的屬性，與所受重力的大小無關，故B選項錯誤；1 kg的物體所受的重力是9.8 N，而不是1 kg等于9.8 N，故C選項錯誤；重力是由于地球的吸引而使物體受到的力，故D選項錯誤。
答案：A
探究點三　重力的方向
教師：放在講桌上的粉筆盒、黑板擦，同學們課桌上放的書、鉛筆盒，以及桌子、椅子，包括我們自己在內(nèi)受不受重力？重力的施力物體是誰？在地面附近有沒有不受重力的物體？
（學生回答）
觀察：在鐵架臺的橫桿上用線掛著幾個物體，有重錘、鉤碼。分別放在水平桌面和斜面上，觀察懸掛物體的線自由下垂的方向跟剛才我們看到的乒乓球自由下落的方向是否一致？
學生：這些方向都是一樣的。
總結(jié)：我們把這個方向叫豎直向下，所以重力的方向是豎直向下的。
（注意：“垂直”與“豎直”的辨析：“豎直向下”是指與水平面垂直向下的方向，如圖甲中重力G的方向；“垂直向下”是指垂直于支持面向下，如圖乙中力F的方向。只有當物體在水平支持面上時，豎直向下與垂直向下才是相同的。）
　　 　　
圖甲　　　　 　　　　圖乙
實驗：重力方向的應用——鉛垂線實驗。
教師：建筑工人在砌墻時常利用懸掛重物的細線來確定豎直方向，這是因為懸線的方向與重力的方向在同一直線上，用這種原理來檢查墻壁是否豎直，這種懸掛重物的細線叫做鉛垂線。
學生：用自制的鉛垂線檢驗教室的墻壁是否豎直。
思考：我們站在地面上，腳朝下，站得很穩(wěn)。但地球是球形的，在我們腳“下”的南美洲居民，好像是腳朝“上”的（如圖），他們?yōu)槭裁匆舱镜煤芊€(wěn)呢？
想想看，通常所說的“下”，到底指的是什么方向？
引導歸納：地球上不同地方的人或物受到的重力的方向?qū)τ谒麄兯幍奈恢脕碚f都是豎直向下的。因為地球是球形，所以地球上不同位置上的“下”實際都指向了地球的內(nèi)部，因此我們所說的豎直向下的“下”指的是指向地球內(nèi)部。
指向地球內(nèi)部的方向叫“向下”，背離地球內(nèi)部的方向就應該叫做“向上”。正因為地球上不同地方的人都受到地球指向地球內(nèi)部的重力作用，所以各個地方的人都能“安然無恙”地生活在地球表面。
例題講解：（學生先練習，若有問題，教師補充講解）
例2　如圖所示是描述地球上不同位置的人釋放手中石塊時的四個示意圖，圖中虛線表示石塊下落的路徑。對石塊下落路徑的描述最接近實際的示意圖是（　?。?br/>　　　　
A　　　　 　B C　　　　　　 　　　D
解析：無論在地球的什么位置，重力的方向總是豎直向下，所以人釋放手中石塊時，由于石塊受到重力作用，石塊總要豎直向下落向地面，故B圖對石塊下落路徑的描述是正確的。
答案：B
探究點四　重心
學生實驗：同學們把直尺、鋼筆、鉛筆等放在手指上并且讓它們能夠靜止。
提出問題：是不是隨便怎么放，直尺、鋼筆、鉛筆等都可以在手指上靜止？
引導歸納：只有當手指頂在這些物體的某一固定位置上時，物體才靜止。
歸納總結(jié)：物體受到的重力可以看成集中在一個點上，如果過這個點的豎直線正好經(jīng)過與手指接觸的位置，物體就可以不掉下來，這個點可以看作是重力在物體上的作用點，我們叫它重心。
教師：剛才實驗中同學們是否注意到，直尺重心的位置與鋼筆、鉛筆等物體重心的位置有什么不同，沒注意的同學可以再試一下。
引導學生比較實驗現(xiàn)象，得出結(jié)論。
引導歸納：物體重心的位置與物體的形狀、質(zhì)量分布是否均勻有關。外形規(guī)則、質(zhì)量分布均勻的物體的重心在它的幾何中心，如球心。
拓展：1.不規(guī)則物體重心的確定
（1）支撐法
對于形狀不規(guī)則的物體可用支撐法
來找它的重心。如把湯匙放在手指上，仔細調(diào)節(jié)支撐湯匙的支點，使其在手指上平衡，這時就可以知道湯匙的重心就在支點上方如圖所示。
（2）懸掛法
質(zhì)量分布不均勻或形狀不規(guī)則的薄板狀物體，它的重心可用懸掛法來確定。如圖所示，先在A點把物體懸掛起來，物體靜止時，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點的豎直線AB上。然后在C點把物體懸掛起來，同理知，物體的重心一定在通過C點的豎直線CD上，AB和CD的交點O就是薄板重心的位置。
2.物體的穩(wěn)定性與重心關系
據(jù)生活經(jīng)驗可知物體的穩(wěn)定性與物體的重心高低有關，物體重心越低物體越穩(wěn)定。如生活中的不倒翁玩具，重心很低。在拔河比賽中盡量壓低自己的身體。
例題講解：（學生先練習，若有問題，教師補充講解）
例3　（2019·河南中考）如圖所示，當鐵球擺到最高點A時，請畫出它此時的受力示意圖。
解析：鐵球在A點時受重力和繩的拉力作用，可先確定鐵球重力的作用點和方向，鐵球重力的作用點為重心，即鐵球的球心，重力的方向豎直向下；然后從鐵球的球心，沿豎直方向向下畫一條適當長度的線段，在線段的末端標上箭頭表示重力的方向，在箭頭附近標注重力的符號。為了方便，繩子的拉力作用點也畫在重心上。繩子拉力的方向沿繩子方向，力的符號用F拉表示。
答案：如圖所示。
探究點五　重力的由來
演示實驗：模擬引力
用一根細線拴一塊橡皮，甩起來，使橡皮繞手做圓周運動。
提出問題：（1）橡皮為什么不會跑掉？
（2）月亮為什么能繞著地球轉(zhuǎn)，不會跑掉？
引導歸納：宇宙間的物體，大到天體，小到塵埃，都存在相互吸引的力，這就是萬有引力。
課堂小結(jié)
本節(jié)課我們主要學習了：重力的定義、重力的三要素以及作重力的示意圖。
下面檢測一下學習效果，完成“當堂達標”測試題。
當堂達標
1.關于物體的重力，下列說法錯誤的是（　　）
A.物體重力是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而產(chǎn)生的
B.物體重心就是物體重力的作用點
C.物體重力方向總是垂直向下
D.地面上的任何物體都受到重力
2.（2019·貴州畢節(jié)中考）下列物體重力最接近1 N的是（　　）
A.一枚大頭針
B.一頭奶牛
C.兩個雞蛋
D.一張書桌
3.如圖所示的圖像中，能表示物體所受重力與質(zhì)量關系的是（　　）
A B C D
4.（湖南株洲中考）圖中關于重力的示意圖正確的是（　?。?br/>A.正在上升的小球 B.斜面上靜止的木塊 C.斜拋向空中的鉛球 D.掛在墻上的小球
5.（2019·湖南湘潭中考）如圖所示紙做的“不倒翁小鳥”翅膀上裝有兩個回形針，將鳥嘴放在指尖上轉(zhuǎn)動而不會掉下來。下列說法正確的是（　　）
A.裝回形針降低了小鳥的重心
B.裝回形針升高了小鳥的重心
C.小鳥的重心一定在其幾何中心上
D.小鳥不掉下來是因為鳥嘴上有膠水
6.一個質(zhì)量為3 kg的鉛球，在地面上受到的重力是________N，方向________。當運動員向斜上方推出這個鉛球后，鉛球主要受到________的作用。
7.墻體的豎直性是房屋質(zhì)量的重要指標，在建造房屋時，建筑工人常常利用如圖甲所示的鉛垂線檢測墻體是否豎直，這運用了重力的方向是________的，圖乙中所示的墻體向________（選填“左”或“右”）傾斜。
8.（2020·吉林中考）請在圖7-3-32中畫出北京冬奧會吉祥物所受重力的示意圖。
9.（2020·湖南衡陽中考）在“探究重力的大小跟質(zhì)量的關系”的實驗中，實驗小組的同學們測量了相關數(shù)據(jù)并記錄在表中：
　　　　
甲　　　　　　　 　 　　乙　　　　　
次數(shù) 1 2 3 4 5 6 …
質(zhì)量m/g 40 100 160 200 240 300 …
重力G/ N 0.4 1.4 ▲ 2.0 2.3 3.0 …
（1）測量前，要檢查彈簧測力計的指針是否指在________上。
（2）第3次測量的彈簧測力計指針指示位置如圖甲所示，表中空缺的實驗數(shù)據(jù)“▲”是________N。
（3）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)得到如圖乙所示的對應點，請畫出物體受到重力的大小跟質(zhì)量關系的圖像。
（4）由圖像可知，物體所受的重力跟它的質(zhì)量________。
布置作業(yè)
教材第14頁“動手動腦學物理”第1至5題。
板書設計
一、重力 1.定義：由于地球的吸引而使物體受到的力叫做重力。 2.符號：G 二、重力的三要素 1.大?。何矬w所受重力與質(zhì)量成正比，即 2.方向：豎直向下 3.作用點：物體的重心 三、重力的由來：萬有引力
參考答案
1.C　解析：物體所受重力的方向總是豎直向下的，C選項說法錯誤，A、B、D選項說法都是正確的，C選項符合題意。
2.C
3.A　解析：根據(jù)重力與質(zhì)量的關系式G=mg可知，重力與質(zhì)量成正比，在G-m關系圖像中，圖線是一條過坐標原點的直線，故A圖像正確。
4.D　解析：重力的方向總是豎直向下，所以D選項正確。
5.A　解析：裝上回形針后小鳥的重心降低，穩(wěn)定性增強；小鳥的形狀不規(guī)則，重心不在幾何中心上，鳥嘴上并沒有膠水，故A正確，B、C、D錯誤。
6.29.4　豎直向下　重力　解析：鉛球在地面上所受重力G=mg=3 kg×9.8 N/kg=29.4 N，其方向總是豎直向下的；鉛球在空中運動時，主要受到重力的作用。
7.豎直向下　左　解析：因為重力的方向總是豎直向下的，如果墻和鉛垂線的方向是一致的，即墻和鉛垂線平行，墻壁就是豎直的。圖中鉛垂線上端緊靠墻壁，鉛垂線下端的位置在墻壁的左側(cè)離墻較遠，故墻體向左傾斜。
8.如圖所示。　解析：重力的方向總是豎直向下的，過重心O豎直向下作一條有向線段，在線段末端標上箭頭及重力符號G，即為重力的示意圖。
9.（1）零刻度線?。?）1.6?。?）如圖所示?。?）成正比
解析：（1）使用彈簧測力計的時候，首先要“調(diào)零”，即檢查指針是否在零刻度線處。（2）彈簧測力計的分度值為0.2 N，指針在1 N刻度線下方3格，則彈簧測力計的示數(shù)是1 N+3×0.2 N=1.6 N。（3）根據(jù)描點法作圖，重力與質(zhì)量的關系圖像如圖所示。（4）由于重力與質(zhì)量的關系圖線為過原點的直線，可以得出的結(jié)論是：物體所受的重力跟它的質(zhì)量成正比。
教學反思
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