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第七章 力
第3节 重力
复习引入
什么是弹力
弹力的基本特征
什么是弹簧测力计
什么是重力
仔细观察上述图片，思考为什么会产生这样的现象
什么是重力
生活中，你可以随处发现像上面一样的例子。这些现象的产生，是因为地球对它附近的物体有吸引作用。由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力（gravity），通常用字母G表示。地球附近的所有物体都受到重力的作用。
重力的大小
托起质量不同的物体，会感觉所用的力不同。大量的生活经验告诉我们，质量不同的物体所受的重力不同。
那么，地球附近的物体所受的重力跟它的质量之间有什么关系？
实验探究
实验探究1：探究重力的大小跟质量的关系
钩码的质量是已知的，实验中可以选取钩码为被测物体。如图7.3-2，把钩码挂在弹簧测力计上，当钩码静止时，弹簧测力计的读数等于钩码所受重力的大小。
实验探究
实验探究1：探究重力的大小跟质量的关系
逐次增挂钩码，分别测出它们所受的重力，并记录在表格中。
在右图中，以质量为横坐标、重力为纵坐标描点并连接这些点。观察后思考：物体所受的重力跟它的质量之间有什么关系？
重力跟质量关系的图象
实验小结
精确的实验表明，物体所受的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的重力跟它的质量之间的关系可以写成 即G=mg。
实验小结
公式中重力的单位是牛，质量的单位是千克，则比值g的单位是牛每千克，符号是N/kg。其中，比值g的大小
g=9.8 N/kg
在粗略计算时，g可取10N/kg。
重力的方向
用细线把物体悬挂起来，线的方向跟物体所受重力的方向一致，这个方向就是我们常说的“竖直向下”的方向。建筑工人在砌墙时常常利用铅垂线来确定竖直的方向以此来检查所砌的墙壁是否竖直（见右图）。
利用铅垂线确定竖直方向
重心
地球吸引物体的每一部分。但是，对于整个物体，重力作用的表现就好像它作用在某一个点上，这个点叫做物体的重心（center of gravity）。如图所示，质量分布均匀、形状规则的物体，它的重心在它的几何中心上。
几种形状规则、质量分布均匀的物体的重心
重心
为了研究问题方便，在受力物体上画力的示意图时，常常把力的作用点画在重心上（见右图）。
重力的由来
牛顿认为，地球和月球之间存在互相吸引的力。正是地球吸引月球的力，使月球绕地球转动而不会跑掉，这个力跟地球吸引它附近物体使物体下落的力，是同一种力。
在这个基础上，牛顿精心研究了历史上许多科学家的研究成果发现：宇宙间的物体，大到天体，小到尘埃，都存在互相吸引的力，这就是万有引力（universal gravitation）。正是地球对它附近物体的引力，使得水向低处流、抛出的石块落向地面…
重力
定义：由于受到地球的吸引而使物体受到的力叫重力。
说明：
（1）地球附近的物体都受到重力作用。
（2）重力是由地球的吸引而产生的，但不能说重力就是地球的吸引力。
（3）重力的施力物体是地球。
（4）在两极时重力等于物体所受的万有引力，在其他位置时则不相等。
知识点一：重力
课堂练习
例题1：如果没有重力，下列说法中正确的是 （ ）
A. 河水还会流动，但看不见瀑布了
B. 人跳起来就离开地球，再也回不来
C. 物体将失去质量
D. 杯子里的水倒不进嘴里
ABD
知识点一：重力
课堂练习
【解析】 A选项，如果没有重力，水不会往低处流，有可能流向高处，不会出现瀑布；说法正确，符合题意；B选项，人跳起来会落向地面，是由于人受到重力作用，若没有重力，人一跳起来就会离开地球；说法正确，符合题意；C选项，质量是物质的属性，与物体是否受重力无关；说法错误，不符合题意；D选项，杯里的水倒进嘴里，是由于水受到重力作用；若没有重力，杯里的水将倒不进嘴里；说法正确，符合题意。
课堂练习
例题2：如图所示，在细杆上固定两片叶片便制成了玩具“竹蜻蜓"，用手搓动细杆，竹蜻蜓就能腾空而起（阻力不能忽略）。关于它的运动和受力，下列说法正确的是 ( )
A. 竹蜻蜓上升是由于受到空气对它的作用力大于重力
B. 竹蜻蜓下降过程中，受到重力一定大于空气对它的作用力
C. 竹蜻蜓在上升的过程中，上升的动力始终不变
D. 竹蜻蜓上升到最高点时，只受到重力的作用
D
知识点一：重力
课堂练习
【解析】根据力与运动的关系可知：当竹蜻蜓加速上升时，受到空气对它的作用力大于重力；但当竹蜻蜓匀速上升时，受到空气对它的作用力等于重力；当竹蜻蜓减速上升时，受到空气对它的作用力小于重力；故A错误；若竹蜻加速下降时，受到重力大于空气对它的作用力；但竹蜻蜓匀速下降时，受到重力一定等于空气对它的作用力；故B错误；竹蜻蜓在上升的过程中，上升动力的大小与它的运动情况有关；竹蜻蜓的重力不变，加速上升时，动力大于重力，匀速上升时，动力等于重力，减速上升时，动力小于重力；可见上升动力的大小在变化；故C错误；竹蜻蜓上升到最高点时的瞬间，由于竹蜻蜓不再运动，就不再受到空气动力作用，故只受重力作用；故D正确。
重力的大小
重力公式：G=mg，G表示重力，单位是牛顿（N），m表示质量，单位是千克（kg），g是重力与质量的比值，单位是牛每千克，符号是N/kg，其大小是9.8N/kg。
说明:
（1）在地球表面上不同的地方同一物体的重力大小不同的，纬度越高，同一物体的重力越大，因而同一物体在两极比在赤道重力大。
（2）一个物体的重力不受运动状态的影响，与是否还受其他力也无关系。
（3）在处理物理问题时，一般认为在地球附近的任何地方重力的大小不变。
知识点二：重力的大小
课堂练习
例题3：如图所示，分别用铁和铝做成两个外部直径和高度相等，但内径不等的圆柱形容器，铁容器装满质量为 的水后总重为 ；铝容器装满质量为 的水后总重为 。下列关系中可能正确的是（ ）
BCD
知识点二：重力的大小
课堂练习
【解析】AC选项，如果 ，即铁容器总重小于铝容器总重，而两容器的总体积是相等的，所以铁容器的平均密度小于铝容器的平均密度。又因为铁的密度大于铝的密度，所以铁容器中的水一定比铝容器中的水多，即 一定大于 ，故A错、C正确；BD选项，如果 ，即铁容器总重大于铝容器总重，而两容器的总体积是相等的，所以铁容器的平均密度大于铝容器的平均密度。又因为铁的密度大于铝的密度，所以铁容器中的水可以比铝容器的少，也可以比铝容器的多，故B、D正确。
课堂练习
例题4：一架重型运输直升机在执行救灾任务时，通过钢缆将一质量为9000kg的货物悬吊着匀速往下放。下列说法正确（ ）
A. 直升机所吊货物的重力是9000N
B. 直升机所吊货物的重力是90000N
C. 货物受到的重力方向是不断变化的
D. 货物受到的重力方向是垂直向下的
B
知识点二：重力的大小
课堂练习
【解析】已知货物的质量，则货物重力为
，故A选项错误，B选项正确；由于重力的方向总是竖直向下的，所以C、D选项都错误。
重力的方向、重心
重力的方向：重力的方向始终竖直向下。（即垂直于水平面）
说明：
（1）在两极与在赤道上的物体，所受重力的方向指向地心。（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。
应用：建筑工人在砌墙时常常利用铅垂线来确定竖直的方向，以此来检查所砌的墙壁是否竖直。
知识点三：重力的方向、重心
重力的方向、重心
重心：物体所受重力的作用点叫做物体的重心。
重心的确定：
（1）质量分布均匀。物体的重心只与物体的形状有关。形状规则的均匀物体，它的重心就在几何中心上。
（2）质量分布不均匀的物体的重心与物体的形状、质量分布有关。
（3）薄板形物体的重心，可用悬挂法确定。
知识点三：重力的方向、重心
重力的方向、重心
说明：
（1）物体的重心可在物体上，也可在物体外。
（2）重心的位置与物体所处的位置及放置状态和运动状态无关。
（3）引入重心概念后，研究具体物体时，就可以把整个物体各部分的重力用作用于重心的一个力来表示，于是原来的物体就可以用一个有质量的点来代替。
应用：画力的示意图时，常常把力的作用点画在重心上。
知识点三：重力的方向、重心
课堂练习
例题5：利用一根细棉线和一个小铁球，对一根立柱是否竖直展开实验探究，现象如图（a）、（b）所示。相对于立柱底端而言，该立柱顶端 （ ）
A. 略向东南方向倾斜
B. 略向西南方向倾斜
C. 略向西北方向倾斜
D. 略向东北方向倾斜
B
知识点三：重力的方向、重心
课堂练习
【解析】如果物体竖直时，一个重垂线和物体的边缘是平行的，物体倾斜时，重垂线和物体边缘有夹角，物体向哪个方向倾斜，重垂线下面的小球就偏向哪个方向。
课堂练习
例题6：关于重力的方向，下列说法正确的是 （ ）
A. 物体放在斜面上，物体所受重力的方向垂直指向斜面
B. 物体放在支持面上，物体所受重力的方向垂直指向支持面
C. 在任何情况下，物体所受重力的方向总是垂直向下
D. 在任何情况下，物体所受重力的方向总是竖直向下
D
知识点三：重力的方向、重心
课堂练习
【解析】重力的方向始终是竖直向下的，指向地心的，物体放在斜面上，是竖直向下的，而不是与斜面垂直，故A说法不正确；重力的方向始终是竖直向下的，与支持面无关，故B说法不正确；地球附近的一切物体都受到重力作用，重力的方向是竖直向下的，故C说法不正确；在任何情况下，物体所受重力的方向总是竖直向下，D说法正确。
实战演练
例题1：随着我国航天员在轨道舱内停留时间的增加，在轨道舱内进行体育锻炼必将成为航天员需要完成的一项重要工作。下列适合航天员在轨道舱中进行体育锻炼的运动项目是 （ ）
A. 举哑铃 B. 跳绳
C. 踢毽子 D. 拉弹簧拉力器
D
知识点一：重力
实战演练
【解析】在失重状态下，可以用很小的力举哑铃、跳绳、踢毽子，起不到锻炼身体的作用；在失重状态下，要拉开弹簧拉力器，与在正常的不失重状态下一样，需要航天员施如较大的拉力，航天员可以通过拉弹簧拉力器来锻炼身体。
实战演练
例题2：桥头一般都竖有如图所示的标志牌，下述对标志牌解释中正确的是 （ )
A. 过桥车辆的重力不超过20t
B. 过桥车辆的重力不超过20kg
C. 过桥车辆的重力不超过2×104kg
D. 过桥车辆的重力不超过2×105N
D
知识点二：重力的大小
实战演练
例题3：我们在墙上挂图时，可自制一个重垂线来检查图是否挂正，这是利用（ ）
A. 重力与质量成正比
B. 重力的方向垂直于支持面
C. 重力的作用点在物体的重心
D. 重力的方向总是竖直向下
D
知识点三：重力的方向、重心
实战演练
【解析】重力的施力物体是地球，因为重力的方向总是竖直向下的，所以重垂线是竖直的，只要壁画的一个边与重垂线平行，壁画就挂正了，所以重垂线是利用了重力的方向总是竖直向下的原理制成的。
知识要点
1. 万有引力：宇宙间任何两个物体，大到天体，小到灰尘之间都存在相互吸引的力。
2. 重力：由于地球的吸引而使物体受到的力，符号G。重力的大小叫做重量。
3. 探究重力大小跟什么因素有关。
猜想：物体的质量大小，物体到地球的距离。
知识要点
设计实验（略）
结论：物体所受的重力跟它的质量成正比。
G/m=g或G=mg，G——重力——牛顿（N），m——质量——千克（kg），g=9.8N/kg。
4. 重力的方向：竖直向下。
5. 重力的作用点：重心。
1. 力：
力是物体对物体的作用，力可以使物体发生形变，也可以改变物体的运动状态。力的作用效果与力的大小、方向和作用点有关。力可以用力的示意图来表示。力的作用是相互的，一个物体对另一个物体施力时，另一个物体也同时对它施加力的作用。
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2. 弹力：
物体由于发生弹性形变而产生的力叫做弹力。在弹性限度内，物体的形变越大，产生的弹力越大。弹簧测力计就是利用这个道理做成的。
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3. 重力：
由于地球的吸引而使物体受到的力，叫做重力。地球附近的所有物体都受到重力的作用。重力跟质量的关系可以用公式G=mg表示，重力与质量的比值g=9.8 N/kg。重力的方向竖直向下，重力的等效作用点叫做重心。
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