物理八年级全册（2024）第三节 来自地球的力试讲课课件ppt

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第三节 来自地球的作用力
想一想高山上的流水、从跳板起跳的运动员最终都会下落到地面，这是什么力作用的结果？而在天宫空间站里，王亚平的“马尾”变成了“冲天辫”。产生这些现象的原因是什么？原来这都与地球的吸引作用有关，今天我们一起学习。
（1）观察生活中的重力现象 倾泻而下的瀑布；空中的跳伞运动员；投掷出去的篮球会下落。（2）重力的概念是地球附近一切物体都要受到的力，它是由于地球对物体的吸引而产生的。用字母G表示，其施力物体是地球。
（3）重力的发现熟透了的苹果会自动从树上落下。据说，在苹果树下纳凉的牛顿正是受这一现象的启发，开始探索万有引力的奥秘。（4）对重力的理解①重力的普遍性：地球附近的所有物体都受到重力的作用。不论它是运动还是静止，是固态、液态还是气态，都受到重力的作用。②非接触性：重力是非接触力，与地面没有接触的物体，比如空中飞着的飞机和鸟，都受到重力的作用。③相互性：由于物体间力的作用是相互的，物体受重力的同时，对地球也有吸引力。
视频欣赏——《重力的概念》
（1）重力的测量物体所受重力的大小可以用弹簧测力计来测量。把物体挂在竖直放置的弹簧测力计的挂钩上，当物体静止时，弹簧测力计的示数就显示了物体所受重力的大小。物体所受重力的大小简称物重。
2. 探究重力与质量的关系
【提出问题】物体重力的大小可能与什么因素有关？【猜想与假设】日常我们感觉到物体的质量越大，就越重。例如，两位运动员进行举重比赛，所举杠铃的质量越大，用力越大，表明重力越大。因此可作出猜想：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。
右面运动员用力大，因为所举的杠铃质量大，重力大。
（2）探究重力与质量的关系
【设计实验】本实验需要测量的两个量分别是物体的质量和物体受到的重力，故我们需要用天平测出质量（或选用质量已知的钩码），用弹簧测力计测出重力，分析实验数据，得出结论。【实验器材】弹簧测力计、钩码多个（质量已知）。
【进行实验与收集证据】（1）把1个50g的钩码挂在弹簧测力计的挂钩上，当钩码静止时，读出弹簧测力计的示数，即为钩码所受的重力，记录在表格中。（2）用同样的方法分别测出2个、3个、4个、5个、6个钩码所受的重力，并把结果记录在表格中。
【分析论证】（1）数据处理：以质量为横坐标、重力为纵坐标建立坐标系。描点连线，画出重力与质量的关系图象。（2）分析表格中数据，观察画出的G-m图像，归纳结论。
①由实验数据可知，当质量成倍增加时，重力也成倍增加，重力与质量的比值不变。②由G-m图像可知，图像是一条过原点的倾斜直线，这是正比例函数图像，说明物体所受的重力跟它的质量成正比。
物体所受重力的大小与它的质量成正比，其比值是定值，约等于9.8N/kg。
如果用G表示重力，m表示质量，g表示重力与质量的比值，则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
演示实验——《探究重力的大小与质量的关系》
（1）重力的计算公式： G=mgG表示重力，单位是牛顿（N）；m表示质量，单位是千克（kg）；g约为9.8N/ kg，表示质量为1kg的物体受到的重力大小为9.8N。（2）理解g的意义在地球上不同纬度的地方测定的g稍有差异，在不同星体上测定的g差异更大。例如，同一航天员在月球上受到的“重力”大约是在地球上受到的重力的1/6 ，也就是说，月球上的g月大约是地球上g地的1/6 。
（3）常见一些物体的重力大小
4. 重力和质量的区别
由于地球的吸引而使物体受到的力
质量是物体的属性，与形状、状态、地理位置等因素无关
物体所受的重力与质量成正比G＝mg
【例题1】下列说法正确的是（ ）A. 空中飞行的小鸟，不受重力作用B. 只有静止的物体受重力作用C. 在空中向上运动的物体不受重力作用D. 抛出去的物体总会落回地面，是由于物体受到重力的作用
重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，地球附近的所有物体都受到重力的作用，与物体的运动状态无关，故A、B、C错误；抛出去的物体总会落回地面，是由于物体受到重力的作用。
【例题2】质量为200g的一袋牛奶，受到的重力是多少？小敏同学所受的重力为450N，那么，她的质量是多少千克？（g取10N/kg）
①m牛奶=200g=0.2kg 由G = mg可知，牛奶受到的重力 G牛奶= m牛奶g=0.2kg×10 N/kg=2N②由G小敏 = m小敏g可得 m小敏=G小敏/g， 因此小敏的质量 m小敏=G小敏/g=450N/（10N/kg）=45kg
【例题3】在探究“重力的大小跟什么因素有关”的实验中，按照图甲所示，把钩码逐个挂在弹簧测力计上，分别测出它们受到的重力，并记录在下面的表格中。（1）把表格中的空格填写完整；（2）根据表格中的实验数据，在图中画出重力与质量的关系图象；（3）由此可知物体所受的重力跟质量成_____；（4）若测力计水平校零后去测重力，则测量值比真实值偏____，若测力计倒过来，用挂环吊物体测重力，测量值比真实值偏____ 。
（1）通过分析表格中相关数据可知，重力与质量的比值不变，则重力为4N时质量为400g。（2）通过描点作出重力与质量的关系图象为：（3）根据重力与质量的关系图象可知质量是原来几倍，重力也是原来几倍，物体所受的重力跟它的质量成正比。（4）测力计水平校零后去测重力，没有考虑弹簧自身重力，则测量值比真实值偏大。如果将弹簧测力计拿倒了，它自身的重力会使弹簧在没挂重物之前就提前伸长，显示一定的示数，再挂上重物时，必然使总示数偏大。
失重天宫空间站中的航天员处于漂浮状态，他们受到重力的作用吗?重力是由于地球对附近一切物体的吸引而产生的，只要航天员还在地球附近，就会受到地球的吸引作用，即受到重力。但由于航天员随空间站绕地球做圆周运动，看起来就像没受重力，这种状态通常称为失重。在失重状态下，许多我们平时习以为常的事情都变得不一样。例如，水无法直接“倒”进嘴里，航天员喝水只能靠“吸”；人不再有上和下的概念，睡觉也不需要躺下…失重环境还对材料、生物学研究具有重大意义。
请同学们思考，利用失重环境可做些什么研究?也许你的设计会被选中作为太空实验项目哟。
【想想议议】我们站在地面上，脚朝下，站得很稳。但地球是球形的，在我们“脚下”的阿根廷人，好像是脚朝上的。他们为什么也站得很稳呢？为什么在不同地点的人或物体的“脚”脚都“粘”在地面上呢？我们通常所说的“下”到底指的是什么方向呢？1. 实验探究重力的方向我们知道力是有方向的，那么重力的方向是向哪的呢？ 物体悬挂起来静止时，悬线的方向跟物体所受重力的方向一致，这个方向就是我们所说的“竖直向下”的方向。我们可以通过观察悬线的方向就知道重力的方向。
铁架台、细线、重物、盛水的烧杯、三角尺。
①用细线将重物吊在铁架台上自由下垂，浸没在烧杯的水中。用三角尺比较细线的方向和水面的关系。②将铁架台倾斜一定的角度，观察细线静止时的方向，用三角尺比较细线的方向和水面的关系。③继续改变铁架台倾斜的角度，观察细线的方向是否变化。
无论铁架台怎样倾斜，细线的方向和水面始终是垂直的。
结论：重力的方向是竖直向下（垂直于水平面向下）
2. 对重力方向的理解（1）重力的方向“竖直向下” 指与水平面垂直向下，即指向地心 ，不能说成“垂直向下” 。（2）重力的方向不受其他作用力的影响，与物体的运动状态无关。如图所示，放在斜面上的物体受到的重力方向哪一个正确？
3. 重力的方向的应用人们在一根线下吊一个重物，就做成一根重垂线。用重垂线可以指示重力的方向——竖直向下。 （1）检查是否竖直例如：建筑工人在砌墙时常利用重垂线来确定竖直方向，这是因为重垂线的方向与重力方向在同一直线上，用这种原理来检查墙壁是否竖直，或检查装饰画是否竖直。
墙壁竖直 不竖直
（2）检查是否水平方法一：用如图所示自制水平仪（由倒T形平板与重垂线组成），检查时将水平仪放在物体表面上，若重垂线与水平板上的中心刻线（图中红色标记）重合，则说明物体表面是水平的，若铅垂线偏向刻线的一侧，则表明物体表面不水平。如图所示，桌面左低右高。
铅垂线与桌面垂直，桌面是水平的
铅垂线与桌面不垂直，桌面是倾斜的
方法二如图所示，将直角三角尺的一条直角边平放在物体表面上，看重垂线和直角三角尺的另一直角边是否平行（或重合）。若平行，则物体表面水平；若不平行，则物体表面不水平。
【例题4】如图所示是同学们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OA的方向______（填“变化”或“不变”）；
（2）剪断悬线OA，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。
（1）因为重力的方向总是竖直向下的，所以悬线OA由于受重力的作用就保持竖直方向不变。（2）剪断悬线OA，小球在竖直向下的重力的作用下就会竖直向下运动。（3）通过分析得出的结论：重力的方向总是竖直向下的，建筑工人使用的重垂线就是利用这个原理制成的。
重力的作用点——重心
三、重力的作用点——重心
1. 概念物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，我们可以认为各部分受到的重力集中作用在一个点上，这个点就叫物体的重心。
物体的每一部分都受到重力作用
对于整个物体，重力的作用效果就好像作用在某一点上的一个力
2. 重心位置与物体的质量分布和形状有关（1）质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上，所以，物体的重心有可能不在物体上，比如均匀铁环的重心在圆心处。（2）重心的位置与物体所在位置、放置状态及运动状态无关，但质量分布发生变化，重心位置一般会发生变化。比如一个空心球，其重心在球心处，但注入一半容积的水后，重心就会向下偏移靠近有水的一侧。
3. 寻找不规则物体重心的方法（1）支撑法确定重心如图所示，把物体放在手指上，仔细调节物体，使其在手指上达到一个平衡状态，物体的重心与支点在同一条竖直线上，在支点的上方。
（2）悬挂法确定重心如图甲所示，先在A点把薄板悬挂起来，薄板静止时，所受的重力方向与悬绳的拉力方向在同一竖直线上，所以薄板的重心一定在通过A点的竖直线l1上。然后在B点把薄板悬挂起来（图乙），同理知，薄板的重心一定在通过B点的竖直线l2上。l1和l2的交点O就是薄板重心的位置。
视频演示——《确定薄板的重心》
【例题5】空易拉罐里放一些水，调整后可在如图所示位置保持静止，请在图中画出此时易拉罐所受重力的示意图。
重力是物体受到的力，重心在支点的正上方，重力的方向总是竖直向下的，过物体的重心表示出重力的方向，即从支点的正上方画带箭头的线段，方向竖直向下，符号为G，如图所示。
【例题6】下列关于重心的说法中，正确的是（ ）A. 物体所受重力的等效作用点叫做重心B. 物体的重心处才受到重力作用C. 物体的重心一定在物体上D. 球体的重心总在球心
物体各部分都受到重力，从效果上看，认为重心是重力的作用点，故A正确，B错误；质量分布均匀、形状规则的物体，重心在其几何中心上，对于圆环、空心球等物体，重心不在物体上，如果球的质量分布不均匀，重心便不在球心，故CD错误。 故选A.
提高物体稳定程度的诀窍提高物体稳定程度的方法主要有两种：一是增大支撑面；二是降低重心。例如，起重机放下支脚从增大支撑面、加重台灯底座以降低重心。各种车辆都把底盘做得重，重心降得低；用卡车装货时，重的货物装在下面，轻的装在上面，且货物不能装得过高。
如果能把重心降到支撑点以下，还可以制作出一些有趣的小玩具。例如，小艄公手中的船桨很重，使小艄公的重心降到了支撑点以下。在娃娃的手上和鸟的尾巴上固定一个螺帽，就可以把它们的重心降到支撑点以下。还有各式各样的“不倒翁”，皆巧妙利用了降低重心位置的方法。
由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力.①物体所受重力的大小与它的质量成正比.②公式 G=mg③g为比例系数，在地球上约为9.8牛/千克.①总是竖直向下，垂直于水平面，指向地心.②应用：用重垂线确定竖直方向；用水平仪判断水平.①重力的等效作用点叫做重心.②形状规则、质量分布均匀的物体，重心在几何中心.③可用悬挂法、支撑法来确定物体重心.①一是增大支承面；②二是降低重心.
1．当你站在水平地面时，你会受到哪些力的作用？请分别指出这些力的施力物体。
人站在水平地面时，会受到重力和地面支持力的作用。重力的施力物体是地球，地面支持力的施力物体是地面。
2．质量是 10kg 的物体，受到的重力是多少？一个物体受到的重力是1N，它的质量是是多少？（g 取10N/kg）
质量是10kg的物体受到的重力G1=m1g=10kg×10N/kg=100N 物体受到的重力是1N，则它的质量
3．如图所示，滑梯上有一重 300 N 的小孩正在玩耍，请画出小孩所受重力的示意图。
重力的方向是竖直向下的，过小孩重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段，大小为300N，如图所示.
4．关于物体的重心，下列说法中正确的是（ ）A. 任何物体的重心都一定在这个物体上B. 重心的位置只与物体的形状有关C. 物体重心的位置一定会随物体形状改变而改变D. 质量分布均匀且形状规则的物体，其重心在物体的几何中心
A. 物体的重心可能不在物体上，比如篮球的重心就不在球上，故A错误；B. 重心的位置与物体的形状以及质量的分布情况有关，故B错误；C. 物体重心的位置不一定会随物体形状改变而改变；如果一个均匀的球体均匀地膨胀，其重心的位置就不变，故C错误；D. 质量分布均匀且形状规则的物体，其重心在物体的几何中心，故D正确。
5．请根据“做中学 ”得到的实验数据，以质量为横坐标、重力为纵坐标描点并连接逸些点，在图中作出重力随质量变化的图像。由图像判断，物体所受的重力跟它的质量之间有什么关系？
由图像可知，物体所受重力的大小跟它的质量成正比。
6.* 取3瓣大蒜，用牙签将它们按图中的方式连接起来，就可以做成一个“大蒜宝宝 ”。轻推大蒜宝宝，它可在瓶盖上来回摆动，不会倾倒。请解释这一现象。
大蒜宝宝的重心很低，当它离开平衡位置时，重心会升高，由于重力的作用，重心会回到原来的位置。这是一种稳定平衡，所以大蒜宝宝不会倾倒。
1．假如失去了重力，将会出现什么现象?答：人能在地面上行走是因为人受到重力的作用，假如失去重力，则人就会漂浮在空中；熟透的苹果也不会落向地面；水往低处流，是因为水受到重力的作用，假如失去重力，杯子里的水倒不进嘴里；假如失去重力，抛出去的石块不会落回地面；…… 2. 示例：物体在月球上受到的重力和质量是否成正比?答：成正比。只不过质量相同的物体在月球受到的重力比地球上的小。
1. 如图所示的三幅图，共同反映了哪些物理知识？（1）___________________________ ；（2）___________________________；（3）___________________________ 。
苹果向下落，石头下落回地面，水向下流动。反映的物理知识有：（1）地面上的物体都受竖直向下的重力作用。（2）都是因为受到了竖直向下的重力的作用，说明重力的方向竖直向下。（3）三者的运动状态都发生了改变，说明力能改变物体的运动状态。
力能改变物体的运动状态
地面上的物体都受重力作用
重力的方向竖直向下
2. 过年贴窗花是中华民族的传统习俗，小明在贴窗花时感觉窗花贴歪了，于是用铅垂线做了检查，如图所示。为了把窗花贴正，下列操作方法中正确的是（　　 ）A．向左移动铅垂线B．上下移动窗花的位置C．调整铅垂线，使得铅垂线与窗花的左右对称线平行D．调整窗花，使得窗花的左右对称线与铅垂线平行
根据重力方向竖直向下，如果窗花的左右对称线和铅垂线是平行的，那么窗花是贴正的，否则窗花贴歪了；所以为了把窗花贴正，应调整窗花，使得窗花的左右对称线与铅垂线平行。故D正确，ABC错误。故选D。
3. 下列受力示意图中，正确的是____________。A． 水平仪重锤受到的重力； B． 空中铅球受到的力；C． 斜面上的物体受到的重力。
AC．重力的方向竖直向下，作用在物体重心上，故AC图重力图示正确；B．空中铅球只受到重力和阻力，但阻力方向与速度方向相反，故B错误； 故选AC。
4. 小明在探究重力的方向时，将如图所示的装置放在水平桌面上，逐渐改变木板M和桌面的夹角 ，会观察到悬线OA的方向_______ （选填“改变”或“不变”），剪断悬线OA，小球竖直下落，说明重力的方向总是________ 。
图示中，小球受到竖直向下的重力和竖直向上的绳子的拉力的作用，改变木板M和桌面的夹角时，小球所受的重力方向不改变，则拉力的方向也不变改，所以悬线OA方向不变。剪断悬线OA，小球由于受到重力作用而竖直下落，这说明重力的方向总是竖直向下的。
5. 一辆自重是5.0×104N的卡车，装着25箱货物，每箱货物的质量是300kg，行驶到一座立有限重标志（如图所示）的桥前，问：（g取10N/kg）（1）这辆卡车受到的总重力为多少N？（2）这辆卡车能不能通过这座桥？为什么？
6. 为了探究重力的大小跟质量的关系，实验小组进行了如下的实验。（1）上表是设计的实验数据记录表格，请把表格中的空格填写完整； （2）实验中，需要的测量工具有_____ 和_____________；（3）如图是由实验数据画出的G-m图像，分析可知：物体所受的重力跟它的质量成________ ；（4）表格在设计上存在不足，请你给出改进方案：____________；（5）中学生体检单上有一项“学生体重”，实质上应该是中学生的__________ 。
表格中增加重力与质量的比值