初中7.3 重力教学演示ppt课件

这是一份初中7.3 重力教学演示ppt课件，共60页。

1.重力:由于地球的吸引而使物体受到的力。2.万有引力: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。
拓展　万有引力和重力的关系:
知识点一    重力及其由来
例1    (2019广东深圳罗湖期中)下列关于重力的说法中,正确的是 (　　)A.只有与地面接触的物体才受到重力的作用B.物体在上升过程中不受重力的作用C.只有静止在地面上的物体才受到重力的作用D.地面附近的所有物体都受到重力的作用解析　地球附近的一切物体由于地球吸引而使物体受到的力叫重力,重力 是由于地球的吸引而产生的,故D选项符合题意;物体只要在地球周围,无论 是地面上,还是在空中(地面附近),无论是静止,还是运动,物体都要受到重 力作用,故A、B、C选项均不符合题意。答案    D
知识点二    重力的三要素1.重力的大小实验探究:探究重力的大小跟质量的关系(1)实验器材:弹簧测力计、质量为100 g的钩码多只。(2)实验步骤:逐次增挂钩码,如图7-3-1所示,分别测出它们所受的重力。 图7-3-1(3)实验记录:
　　(4)数据分析:①比值法:由实验数据可知,在误差允许的范围内,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。说明物体所受的重 力跟它的质量成正比。②图象法:以质量为横坐标,重力为纵坐标建立坐标 系,根据实验记录的数据描点连线,就会发现这些点落在一条直线上,如图7 -3-2所示,这是正比例函数图象,说明物体所受的重力跟它的质量成正比。 图7-3-2
(5)实验结论:物体所受的重力跟它的质量成正比。公式:G=mg,其中G表示重力,单位是N,m表示质量,单位是kg;g是一个常数, 在地面附近,g=9.8 N/kg。
说明　(1)公式G=mg 可变形为m= ,若变形为g= 就没太大意义了,因为g是一个定值。(2)g=9.8 N/kg表示质量为1 kg的物体受到的重力是9.8 N。粗略计算时,g可 取10 N/kg。事实上,这个值并不是固定不变的,离地心的远近不同,g值也不 同。在月球上的物体也受到月球的引力,但仅为在地球上重力的六分之 一。
2.重力的方向重力的方向总是竖直向下的。“竖直向下”与“垂直向下”有区别:竖直 向下指的是一种与接触面情形无关的方向,如图7-3-3中的方向1;而垂直向 下指的是一种与接触面情形有关的方向,如果接触面倾斜,与接触面垂直的 方向不是竖直向下,如图中的方向2。 图7-3-3建筑工人在砌墙时常利用悬挂重物的细线来检查墙壁是否竖直,这正是利 用了重力的方向竖直向下这一特点。
3.重力的等效作用点——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。说明　(1)质地均匀、形状规则的物体的重心在它的几何中心。(2)一般情 况下,重心都在物体上,但并不是所有的物体的重心都在物体上,如圆环的 重心就在圆环的圆心上,而圆心却不在圆环上。拓展　重心的高低影响物体的稳定程度,重心越低,物体越稳定。不倒翁之 所以不倒,就是因为其重心低。
例2   如图所示,利用铅垂线和三角尺判断桌面是否水 平的做法正确的是 (　　)  
解析　利用三角尺和铅垂线判断桌面是否水平,要利用三角尺的两条直角 边互相垂直,让一条边贴紧桌面,铅垂线与另一条直角边平行,就说明铅垂 线与桌面垂直。因为在重力的作用下,铅垂线一定是竖直向下的,所以可以 通过观察铅垂线与该直角边的关系来判断桌面是否水平。故选择A。答案    A
题型一    作重力的示意图例1    如图7-3-4所示,一小球正在斜坡上向下滚动,请 画出小球在斜坡上受到重力的示意图。 图7-3-4
解析　小球所受重力的作用点在小球的球心,过球心沿竖直向下的方向画 一条线段,在线段的末端标上箭头表示重力的方向,并标出符号G。
答案　如图7-3-5所示 图7-3-5
题型二    重力及其相关计算例2    (2019吉林长春六中月考)一辆载重汽车及所载货物共重5×104 N。当 行至某桥头处时,司机发现桥头处竖立着“最大限重6 t”的提示牌。请通 过计算说明,这辆车是否超重?(g取10 N/kg)
解析　方法一:比较重力。该桥允许通过的最大重力G限重=mg=6 t×10 N/kg =6×103 kg×10 N/kg=6×104 N>5×104 N,故汽车不超重。方法二:比较质量。汽车的总质量m车=  =  =5×103 kg<6 t,故汽车不超重。答案　见解析点拨　利用重力与质量的关系式G=mg及其变形公式进行计算时,计算过 程要注意各个物理量单位的统一。
“谈”“弹”实验探究素养呈现　“科学探究”是物理学科核心素养之一。通常科学探究涉及 提出物理问题、形成猜想与假设、制订计划与设计实验、进行实验与收 集证据、分析与论证、评估、交流与合作等要素。本章涉及的探究实验 主要是“探究重力的大小跟质量的关系”及“弹簧(橡皮筋)的伸长与所 受拉力的关系”,这两个实验均重在考查“数据(信息)的获取与处理”、 “结论的应用”、“实验的评估”等科学素养。
典例剖析例    (2019福建漳州漳浦期末)小辉利用如图7-3-6所示的装置探究“弹簧 片弯曲时末端的形变量x与弹簧测力计对它的拉力F大小的关系”。在一 定弹性限度范围内,用弹簧测力计对同一弹簧片施加竖直向上大小不同的 拉力F,实验数据如下表: 图7-3-6
(1)实验次数4中弹簧测力计的示数如图所示,为　　　    N;(2)分析可知,实验次数4时,弹簧片弯曲时末端的形变量x大约是　　　     cm;(3)根据表中的数据,可知弹簧片弯曲时末端的形变量x与所受拉力F成　     　    关系;(4)请你猜想弹簧片弯曲时末端的形变量x可能还与弹簧片的　　　    、 　　　    等有关。
答案　(1)3.5　(2)2.1　(3)正比　(4)长度　厚度 解析　(1)由图可知,弹簧测力计的分度值为0.1 N,故其示数为3 N+0.1 N×5 =3.5 N。(2)(3)根据实验记录表中已知的5组实验数据,可知 = = = = = ,故可知,在一定弹性限度范围内,弹簧片弯曲时末端的形变量x与所受拉力F成正比关系。根据实验结论可知, = ,代入数据可解得:x4=2.1 cm。(4)根据生活经验知弹簧片弯曲时末端的形变量x可能还与弹簧片的长 度、厚度、宽度、材料等有关。
素养解读　本题以“弹簧片弯曲时末端的形变量x与所受拉力F大小的关 系”的实验探究为背景综合考查了“科学探究”和“物理观念”等学科 核心素养和学科能力,如:(1)问借助通过弹簧测力计的读数考查了“使用 基本的器材获得数据”的能力;(2)、(3)问考查了“分析数据,发现特点,形 成结论,并用结论进行解释问题”的能力;(4)问考查了“根据经验和已有 知识对问题提出猜想”的能力。
知识点一    重力及其由来1.(独家原创试题)如图7-3-1所示,一只企鹅由空中跳向水中,若不计空气阻 力,企鹅在空中下落过程中只受到　　　    力的作用,施力物体是　　      。 图7-3-1答案　重　地球解析　空中下落的企鹅,不考虑空气阻力,企鹅只受到重力的作用;重力是 物体由于地球吸引而受到的力,所以重力的施力物体是地球。
知识点二    重力的三要素2.(2018天津五区联考)g=9.8 N/kg所表示的物理意义是 (　　)A.1 kg=9.8 NB.质量为1 kg的物体所受重力为9.8 NC.这是一个要记忆的数,没有什么物理意义D.质量为1 kg的物体所受重力为9.8 N/kg答案    B    g=9.8 N/kg,表示质量为1 kg的物体受到的重力大小是9.8 N。
3.如图7-3-2所示,在生活、生产中我们常遇到下面事例:打夯时夯锤被高高 抛起又下落,砸在工作面上……若夯锤落到地面上时的重力为300 N,那么 它的质量为　　    kg(g取10 N/kg),不考虑高度对g的影响,它抛起和落下时 的重力相比是　　　    (选填“变化”或“不变”)的。 图7-3-2
答案　30　不变解析　由G=mg可知,m= = =30 kg,因m和g不变,故G也不变。
4.(2019广东汕头澄海期中)在图7-3-3中画出重40 N的物体的重力示意 图。 图7-3-3答案　如图所示
解析　重力的方向是竖直向下的,过物体的重心画一条带箭头的竖直向下 的有向线段,用G表示,大小为40 N。
1.(2018湖北武汉武区七校联考)关于地球上物体所受的重力,下列有关说 法正确的是 (　　)A.物体的质量与重力成正比B.同一个物体在地球上的不同位置重力可能不同C.物体的重力可以用天平测得D.重力的方向不总是竖直向下答案    B　质量是物质本身的一种属性,与重力无关,故A错误;同一个物体 在地球上的不同位置时,质量保持不变,由于重力的大小与g的大小有关,不 同地点的g可能不同,故重力可能不同,故B正确;物体的质量可以用天平测 得,重力可以用弹簧测力计测量,故C错误;重力的方向总是竖直向下的,故D 错误。
2.(2019四川遂宁二中月考)关于重力的说法,正确的是 (　　)A.直升机停在空中不动,是因为它不受重力B.重力的大小等于地球的引力C.重力就是地球的引力D.重力是由于地球的吸引使物体受到的力答案    D    地球附近的物体都受到重力作用,故A选项说法错误;重力是由 于地球的吸引而使物体受到的力,重力并不是地球的引力,故其大小不一定 等于地球的引力,故B、C选项错误,D选项正确。
3.关于重力,下列说法中正确的是 (　　)A.G=mg表明物体受到的重力跟它的质量成正比B.m= 表明物体的质量跟它受到的重力成正比C.1 kg等于9.8 ND.物体受到的重力是由物体的质量产生的答案    A    G=mg表明物体所受重力与质量成正比,故A选项正确;质量是物 体的属性,与所受重力的大小无关,故B选项错误;1 kg的物体所受的重力是 9.8 N,而不是1 kg等于9.8 N,故C选项错误;重力是由于地球的吸引而使物 体受到的力,故D选项错误。
4.(2017江苏南京江宁期中)质量为0.5 kg的小球被抛出后,总是会下落,是因 为受　　　    的作用,该力的施力物体是　　　    ,大小为　　　    N。答案　重力　地球　4.9解析　抛出去的小球由于受到重力的作用,所以要落回到地面上,该力的施 力物体是地球;小球受到的重力G=mg=0.5 kg×9.8 N/kg=4.9 N。
5.(2018山东泰安中考)一足球静止在水平地面上,如图所示,画出足球所受 重力的示意图。答案　如图所示解析　足球的重心在其几何中心(球心),从重心起沿竖直方向向下作出重 力的示意图即可。 
1.(2019山东济南历下期末)图是小鹏在玩蹦蹦杆时,他所受重力的示意 图。其中正确的图是 (　　) 
答案    C　重力的作用点在重心,重力的方向是竖直向下的,而图中人体的 重心大约在“腰部”,故C选项正确。
2.(2019四川成都期中)电影《流浪地球》中,在为地球探路的空间站的宇 航员处于完全失重状态。如果空间站宇航员要在“失重”状态时进行体 能锻炼,下述活动中可采用的是 (　　)A.举哑铃　    B.做俯卧撑C.用弹簧拉力器健身　    D.用单杠做引体向上答案    C    当宇航员处于完全失重状态时,哑铃、人体、单杠均不受重力 作用,故A、B、D三种活动均起不到体能锻炼的效果;没有重力时,不影响 用力拉弹簧,所以可以用拉力器进行锻炼,故C选项符合题意。
3.(2019江苏扬州江都期中)小明用如图7-3-4所示的装置判断重力的方向: 缓慢改变木板M的倾角α,可观察到悬线OA的方向　　　    (改变/不变);若 要进一步验证重力方向向下的结论,还应进行的操作是 　　　　　　         。用来检查墙壁砌得是否竖直的　　　    就是根据这一原理制成的。 图7-3-4
答案　不变　剪断悬线OA,观察小球下落的方向　铅垂线解析　重力的方向始终是竖直向下的;小球A由于受到竖直向下的重力,对 悬线施加了一个竖直向下的拉力,使悬线处于竖直方向,改变木板的倾角α, 可观察到悬线OA的方向保持不变;若要进一步验证重力方向向下的结论, 可以剪断悬线OA,观察小球的下落情况;建筑工人常用铅垂线检查墙壁是 否竖直,这利用了重力的方向始终是竖直向下的这一原理。
1.(2018湖北鄂州梁子湖期中)如果没有重力,下列说法中不正确的是 (    　)A.河水不再流动,再也看不到大瀑布B.杯子里的水倒不进口里C.人一跳起来就离开地球D.物体将失去质量答案    D　河水在重力作用下由高处流向低处,瀑布也是由于水受到重力 而形成的,如果没有重力河水不会流动,瀑布从此消失,故A正确;杯中的水 能倒入嘴中是重力的作用,如果没有重力,水不会倒入嘴里,故B正确;人能 够站在地面上是重力的作用,如果没有重力,人轻轻一跳就会离开地球,故C 正确;质量是物体所含物质的多少,与重力无关,故D不正确。
2.(2017陕西西安高新区期中)如图为一款宠物饮水器,其整体质量分布均 匀,将饮水器里装满水,若宠物将水全部喝完,在此过程中,饮水器与水的整 体重心位置移动为　　　    。答案　先下降后上升解析　装满水的饮水器和水整体的重心在底部的上方,设为O点,随着宠物 不断喝水,其重心位置先不断下降,当水喝完后,重心又处于底部的上方O 点,则知饮水器与水的整体重心位置先下降后上升。 
3.(2017江苏南京雨花台期中)甲、乙两个物体的质量之比是5∶2,则甲和 乙受到的重力之比是　　　    ;若甲物体的质量为250 g,则乙物体所受的 重力是　　　    N。(g=10 N/kg)
答案　5∶2　1解析　由题知,m甲∶m乙=5∶2,由G=mg可得,甲、乙两物体受到的重力之比 G甲∶G乙=m甲g∶m乙g=m甲∶m乙=5∶2;因为m甲∶m乙=5∶2,m甲=250 g=0.25 kg, 则乙物体的质量m乙= m甲= ×0.25 kg=0.1 kg,乙物体的重力G乙=m乙g=0.1 kg×10 N/kg=1 N。
4.(2018江苏江阴期中)小明用刚学的知识做了一个坡度自动测量仪,如图 (a)所示,图中的指针和重锤A会绕O点转动,若放在斜坡上,则如图(b)所示, 图(b)所示的斜坡坡度为　　　    ,此装置的原理是利用　　　    ,如果用 此装置测量竖直墙壁,则指针应指在　　　    位置。 
答案　15°　重力方向竖直向下　90°解析　坡度自动测量仪是利用“重力的方向在任何情况下都是竖直向下 的”的原理工作的。由图可知,一大格为45°,则每一小格为15°,若放在斜 坡上,则如图(b)所示,图(b)所示的斜坡坡度为15°,用此装置测量竖直墙壁, 则指针应指90°,此装置可以检查路面是否水平。
5.如图所示是我国古人发明的一种容器——欹器。它空着时就倾斜,盛水 适中就端正,盛满了水便会整个倒翻过来,水流尽时,它又像开始那样倾斜, 正所谓“虚则欹,中则正,满则覆”。当盛水适中时,容器和水的整体重心 应该在转轴的　　　    (填“上”或“下”)方。请你猜想,盛满水时,欹器 整个倒翻过来的原因是　　　　　　　　　　    。 
答案　下　容器和水整体的重心移动到转轴的上方,且偏离转轴所在竖直 面解析　物体重心越低,越稳定。当盛水适中时,容器端正,说明此时容器和 水整体的重心较低,应该在转轴的下方;盛满水时,容器和水整体的重心上 移,到了转轴上方,并且偏离转轴所在竖直面,故欹器会整个倒翻过来。
1.(2019陕西咸阳兴平期中,1,★★☆)下列哪个物体的重力最接近20 N(    　)A.一个中学生　    B.一匹马C.一辆卡车　    D.一袋大米 答案    D　重力最接近20 N的物体,其质量约为2 kg,与一袋大米的质量接 近。
2.(2017陕西西北大学附中期中,16,★★☆)踢毽子是人们喜爱的一项体育 活动。用脚将毽子踢起后,空中飞舞的毽子最终要落向地面,这是由于受     　　    作用。建筑工人砌墙时,常利用铅垂线来检查墙砌得是否竖直,如图 7-3-5甲,一堵南北走向的墙上,所挂铅垂线如图乙所示,则这堵墙一定是向 　　　    倾斜。 图7-3-5
答案　重力　西解析　空中飞舞的毽子受到重力作用,并且重力的方向竖直向下,所以最终 要落回地面;由图乙可知,铅垂线上端与墙紧靠,下端铅垂线的位置在墙的 西侧,说明墙向西倾斜。
3.(2019吉林长春一模,19,★★☆)如图7-3-6是地球表面附近的一些物体,请 画出飞机所受重力的示意图。(2分) 图7-3-6
答案　如图所示解析　可以认为地球是一个匀质的球体,重力的方向是指向地心的,故连接 飞机的重心和球心的连线,作出飞机的重力示意图即可。
4.(2019山东青岛五十一中期中,14,★★☆)地球附近的物体都受到重力的 作用,小李同学认为物体的重力大小与物体的质量有关,他用天平、钩码、 弹簧测力计进行了探究。(6分) 图7-3-7(1)如图7-3-7甲是他第2次测量中弹簧测力计的读数,该测力计的分度值是
　　　     N,请将此时测力计的示数填入下表的空格处。请你根据表格中 的实验数据,在图乙中作出重力随质量变化的图象。
(2)由图象可知:物体的重力跟物体的质量成　　　    。你认为在太空站工 作时,用同样的器材　　　    (选填“能”或“不能”)完成该探究。
答案　(1)0.2　2　如图所示　(2)正比　不能解析    (1)弹簧测力计的一个大格代表1 N,一个小格代表0.2 N,弹簧测力计 示数是2 N。纵坐标一个格为1 N,横坐标一个格为0.1 kg,描出(0.1,1)(0.2,2) (0.3,3)(0.4,4)各点,然后用平滑的线连接起来即可。(2)由图象知,重力随质 量的变化图线为一过原点的直线,故物体的重力跟物体质量成正比;任何物 体在太空中都不再受到地球的重力作用,故不能进行此实验。
1.(2019安徽淮南潘集期中,7,★★☆)下列估测值最接近实际的是 (　　)A.一名中学生的重力大约是500 NB.一只鸡重力约150 NC.一个苹果重力约15 ND.一个鸡蛋重力约5 N答案    A　一名中学生的质量为50 kg左右,重力G=mg=50 kg×10 N/kg=500 N,所以A选项符合题意。
2.(2018山西百校联考,12,★★☆)爸爸想在客厅的竖直墙壁上挂一幅全家 福,相框的上端有两个挂钩。小明在墙上钉了第一根钉子A,确定了左侧挂 钩悬挂的位置如图所示。之后他们发现若想把相框挂正,确定第二根钉子 B(右侧挂钩)的位置比较困难。请你利用生活中的物品帮他们提出解决方 案。你需要的物品:　　　　　　　　    ,具体办法:        。 
答案　细线、橡皮　将一块橡皮拴在细线的底端,做成一个简易的重垂 线。手拿重垂线靠近相框的一侧,调整相框位置,直至相框的这一侧与重垂 线平行,则此时右侧挂钩处即钉子B的位置(合理即可)。提示　利用重力的方向竖直向下做一个重垂线。
3.(2017江苏盐城盐都期中,26,★★☆)某物理实验小组的同学在探究物体 所受重力大小与物体质量的关系时,实验记录如表:
(1)在实验过程中,需要的测量工具是　　　　    和　　　　    ;(2)上表空白处对应的数据是　　　    ;(3)分析表中实验数据,得出的结论是:    ;(4)为了探究物体所受重力大小是否与形状有关,小组同学找了一些橡皮 泥,用小刀刻成不同的形状,分别测量出重力,从而得出结论。请问这种探究方法可行吗?　　　    。
答案　(1)天平　弹簧测力计　(2)9.8　(3)在误差允许范围内,物体所受重 力与质量成正比　(4)不可行解析　(1)在实验中要用弹簧测力计测量物体的重力,用天平测量物体的质 量;(2)本实验是通过多次测量求平均值的方法来减小误差的,故空白处的 数据为:  =9.8;(3)从表格中数据知,在误差允许范围内,重力和质量的比值不变,质量增大几倍,物体的重力也增大几倍,所以物体的重力与 质量成正比;(4)因为物体所受重力大小与质量有关,所以在探究重力大小 与形状之间的关系时,应保证质量不变。该小组的同学用小刀将橡皮泥刻 成不同形状进行实验,未保持橡皮泥的质量不变,所以得到了错误的结论, 故该实验方案是不可行的。
1.(2019湖南湘潭中考,8,★★☆)如图7-3-8所示纸做的“不倒翁小鸟翅膀 上装有两个回形针,将鸟嘴放在指尖上转动而不会掉下来”。下列说法正 确的是 (　　) 图7-3-8A.装回形针降低了小鸟的重心B.装回形针升高了小鸟的重心
C.小鸟的重心一定在其几何中心上D.小鸟不掉下来是因为鸟嘴上有胶水答案    A　装上回形针小鸟的重心降低,稳定性增强;小鸟的形状不规则,重 心不在其几何中心上,鸟嘴上并没有胶水,故A选项正确。
2.(2017浙江杭州中考,25,★☆☆)小金对太空中的星球比较感兴趣,他从网 上查得:甲、乙两个星球表面上物体的重力(G)与其质量(m)的关系如图7-3 -9。从图中信息可知,相同质量的物体在甲星球表面上的重力　　　    其 在乙星球表面上的重力(选填“大于”“等于”或“小于”);据图可得甲 星球表面上物体的重力G与其质量m的关系式是　　　　　　    。图7-3-9 
答案　大于     =15 N/kg解析　由题图可知,当物体的质量为8 kg时,在甲星球表面的重力为120 N, 在乙星球表面的重力为40 N,则在甲星球表面上的重力大于其在乙星球表 面上的重力。甲星球表面上物体的重力为120 N时,其质量为8 kg,两者的比值为 =15 N/kg,则甲星球表面物体的重力G与其质量m的关系式为 =15 N/kg。
3.(2017山东济南中考,22,★★☆)2017年4月20日19时41分,搭载天舟一号 货运飞船的长征七号遥二运载火箭在文昌航天发射场点火发射,图7-3-10 为长征七号遥二运载火箭在空中飞行时的雄姿,请你画出它受到的重力示 意图。(3分) 图7-3-10
答案　如图所示解析　从火箭重心,沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段,标出符号G。
4.(2016福建莆田中考,24,★★☆)在探究“重力的大小跟什么因素有关” 实验中,得到如表数据:(4分)
(1)本实验中用到的测量器材有:　　　    和　　　    。(2分)(2)分析表中数据可知:物体的质量为0.7 kg时,它受到的重力是　　         N。(1分)(3)以下四个图象中,关于物体重力的大小与其质量的关系,正确的是　     　    。(1分)
答案　(1)天平　弹簧测力计　(2)6.86　(3)A解析　(1)分析表格中数据可知,需要测量物体的质量和重力,故需要的测 量工具有天平和弹簧测力计;(2)分析数据可得,重力与质量的比值g=9.8 N/ kg,当物体的质量为0.7 kg时,它受到的重力G=mg=0.7 kg×9.8 N/kg=6.86 N; (3)物体所受的重力跟它的质量成正比,故图象为过坐标原点的倾斜直线, 应选A。
1.(2018广西玉林中考,3,★★☆)下列物体重力约为1 N的是 (　　)A.一枚大头针　    B.两个鸡蛋C.一头奶牛　    D.一个篮球答案    B    根据物体重力约为1 N可计算出其质量m=G/g ≈ =0.1 kg=100 g;选项中“两个鸡蛋”的质量在100 g左右;一枚大头针质量远小于1 00 g;而一头奶牛、一个篮球的质量远远大于100 g。
2.(2019重庆中考B卷,14,★☆☆)在图中画出静止在水平面上的木块所受 重力的示意图。答案　如图所示解析　找出木块的重心,画一竖直向下的线段,标上箭头和符号G即可。
3.(2015山东青岛中考,Ⅱ8,★★☆)要验证“物体所受重力跟它的质量成正 比”,请完成实验设计方案,要求用上给定的所有器材。
答案　步骤:①用天平测出铝块的质量m1,用弹簧测力计测出铝块的重力G1,将数据填入表格。②换用铁块和铜块,重复上述实验。解析　因为探究重力与质量的关系,所以表格中记录的物理量为物体的质 量和受到的重力,实验时分别用天平和弹簧测力计测出记入表格,分析数据 即可。
1.一个物体的重力跟自身质量的比值g,在同一个地点一般来说是定值。科 学家们经过精确测量发现,不同地点g值的大小有差异(如表所示)。请回答 下列问题:(1)表一中g值相同的城市是　　　    和　　　    。g值相差最大的两地是 　　　    和　　　    。
(2)认真分析数据,你认为g值大小与地理纬度的关系可能是:　　　　　    
　　　　　    。(3)张华同学质量是50 kg,他在北京的体重是多少?(要求写出计算过程,结 果保留到小数点后两位)(4)从理论上说,在地球的不同地点举行运动会,对铅球等项目的成绩是有 影响的。仅地点不同,其余所有条件相同的前提下,在表一中所列的各地点 中,铅球运动员成绩最好的地点应该是　　　    。(5)g值的大小对火箭的发射能力有着较大影响,嫦娥二号、三号的发射对 火箭发射能力的要求有较大提高,考虑到g值对发射能力的影响,你认为嫦 娥二号、三号在表二所列各地点中的　　　    卫星发射中心发射最好。 理由是　　　　　　　　　　　　　　　    。
解析　本题借助“表格”呈现数据,考查“获取和处理信息”的能力;通过 实际问题分析,考查“应用物理知识解决实际问题的能力”。(1)由表中数 据可知:g值相同的城市是武汉和上海;g值相差最大的两地是赤道和北 极。(2)分析表中数据发现g值与地理纬度的关系是:纬度越高,g值越大。 (3)张华在北京的体重是G=mg=50 kg×9.801 N/kg=490.05 N。(4)铅球运动 员成绩最好的地点应该是g值最小的地点,从表一中可以找出g值最小的地 点是赤道。(5)从表二中可以找出纬度较低的地点是海南文昌;因为海南文 昌纬度低,g值小。
答案　(1)武汉　上海　赤道　北极　(2)地理纬度越高,g值越大　(3)见解 析　(4)赤道　(5)海南文昌　海南文昌纬度低,g值小
2.演绎式探究——探索宇宙牛顿认为,宇宙中任何两个物体之间都存在引力,引力大小F引=k ,其中m1、m2分别为两个物体的质量,r为两个物体间的距离,k=6.67×10-11 m3/(kg·s 2)。可见,当两个物体间的距离增大时,它们之间的引力将变　　　    。当我们用绳子拴着一个小球使它以手为圆心转动时,绳子对小球有一个向 圆心拉的力,这个力叫做向心力。这是小球得以绕圆心做圆周运动的条 件。宇宙中的星体也是如此:子星绕母星(卫星绕行星,行星绕恒星)的运动可以近似地看做是匀速圆周 运动(如图7-3-11),子星受到一个恒定的指向圆心(母星)的向心力,向心力的 大小F心=m ,其中m为子星质量,v为子星绕母星匀速转动的速度,r为运动半径(即两星之间的距离)。并且,子星所受向心力的大小等于母星对它的
引力F引。 图7-3-11(1)已知月球绕地球运动一周所用的时间为T,地、月之间的距离为r,请你 推导出地球质量M的数学表达式。(2)已知地球到太阳的距离为1.5×1011 m,一年为3.2×107 s,则太阳的质量为 　　　    kg。
解析　本题以材料阅读的形式呈现了“引力公式”,考查了科学推理能力 和应用公式解决问题的能力。根据引力公式F引=k 可知,当半径r增大时,引力变小。(1)由F引=k 得:M= ∵F引=F心=m =m =m ∴M= = = (2)将r=1.5×1011 m,T=3.2×107 s代入M= ,可得,太阳的质量为M= ≈1.95×1030 kg
答案　小　(1)M= 　(2)1.95×1030
1.生活中有许多的说法和物理学中的概念是混淆的。小明为了正确认识 “质量和重力”,进行了社会调查和资料收集。下面是两段小明收集的材 料:(1)“购买大米、蔬菜等商品,应该以质量(而不是重力)来标明单价。因为 人们在买卖时关心的是它的质量多少而不是重力的大小,所以,市场中应该 用天平称量商品而不是用弹簧测力计来称量商品。”(2)“举重比赛,比的是运动员的力气,运动员能不能举起杠铃和杠铃的重 力有关,而不是杠铃质量决定的,因此,举重记录所标明的应该是重力而不 是质量。”你认为从物理学的角度来评判,小明的说法正确与否?从实践角度看,应不 应该遵循小明的看法?谈谈你的观点。
答案　从物理学的角度来评判,小明的说法是正确的。从实践角度看,不应 该遵循小明的看法。解析　该题考查了我们“对不同观点和结论提出质疑和评判”的“科学 思维”素养。天平测量的是物体的质量,但是实际上按小明的办法很不方 便,天平要移动或增减砝码来测定质量,非常麻烦,弹簧测力计直接放上去 就有结果了;杠铃生产后用kg为单位来标定质量,要是比赛中每次都要换算 成N比较麻烦,所以,从实践角度看,不应该遵循小明的看法。
2.小军在学习重力知识的过程中,经历了以下的活动。 (1)在判断重力方向时,小军利用了图甲所示的装置进行了实验。首先将铁 架台放在水平桌面BC上,用细线将铁球悬挂在铁架台的O点,实验中缓慢增 大铁架台底面与水平桌面BC间的倾角,根据　　　　　　　　　　　　     的现象可以判断出重力的方向。实验中不断改变铁架台底面与水平桌面
间的倾角,是为了　　　　　　　　　    。(2)物体所受重力大小和质量的关系是G=mg。查阅资料发现:g值大小不仅 与地球纬度有关,还与海拔高度有关。下表为某地区的g值与海拔高度的 大致关系:
小军认为利用该表格数据可以粗测该地区某山峰的海拔高度(约几百米), 并选用了图乙所示的器材进行实验。该实验的原理是　　　    。小军利 用图乙的器材　　　    (选填“能”或“不能”)粗略测出此山峰的高 度。
答案　(1)OA始终与水平桌面BC垂直　多次实验获得普遍规律　(2)g= 　不能解析　本题考查了实验的操作、原理分析及结论的应用。(1)实验中缓慢增大铁架台底面与水平桌面BC间的倾角,OA始终与水平桌 面BC垂直,据此可以判断出重力的方向是竖直向下的;实验中不断改变铁 架台底面与水平桌面间的倾角,进行多次实验,是为了使结论更具有普遍 性。(2)因为g值大小随海拔高度的增加而减小,所以可以根据g值的大小判断海 拔高度,故该实验的原理是g= 。由表中数据可知,g值的大小随海拔高度变化不明显,每升高500 m,g值约减小0.001 5 N/kg,利用图乙的器材时,重力 的减小量太小,测力计不能测出,因此不能粗略测出此山峰的高度。
3.(2019广东深圳龙文教育期中)科普阅读题2016年4月6日凌晨1点38分,“实践十号”卫星成功升空。这是空间科学 战略性先导专项首批确定的科学卫星项目中唯一的返回式卫星,也是中国 第一个专用的微重力实验卫星。平时我们感觉到自己有多重时,这种感觉来自支持力。如果失去支持力,我 们就将失去对重力的感觉。例如,一个人从高处坠落,在坠落的过程中,因 为失去了支持力,所以此人将体验到类似太空中才有的失重。但是,失重环 境中物体的重力却仍然存在。要想造出失重的环境,可以让物体自由坠落,如自由坠落的电梯、飞机等。 不过这只能带来短暂的失重,而各种航天器如空间站、卫星等则是长期处 在失重环境中。那么问题来了,太空不都是失重环境吗?这个微重力又是怎么回事?
微重力就是微小的重力吗?显然不是!我们平常说的重力是由地球引力产生的,不少人会误认为,人造卫星所在的 轨道距离地面比较远,因此地球对它们的引力很小,所以叫做微重力。这是 不对的。根据G=mg,同一个物体我们常用g来衡量重力的大小。距离地球越远,g值 就越小,然而,就算是在距离地面200 km的高度也没有降多少,大约降为0.94 g,而在1 000 km的高度大约降为0.75g。也就是说,一个物体在地面重100 N,到了1 000 km高度,依然受到75 N的重力。国际空间站离地球的距离不 超过420 km,因此,它受到的地球引力并没有减少多少。如果我们把“微重 力”理解为微小的重力,或者是微小的地球引力,肯定是不对的。只有当距 离地球很遥远时,才会出现地球引力很小的情况,那么,微重力又是怎么回 事呢?
通常我们说的微重力环境,它其实跟地球引力的关系不是很大,因为它主要 是由其他外在因素造成的,如太空残余大气的阻力、航天器进行姿态调整 时产生的推力、人员在航天器内的走动,以及重力梯度等。要想获得微重力环境,最好的当然是大型空间站,但它们通常都很贵。而微 重力落塔的微重力持续时间太短。中科院微重力实验室的百米微重力实 验落塔,自由下落提供的微重力环境只能持续约3.6 s,而且每天只能进行两 次实验。相比之下,“实践十号”卫星的条件就好得多。它使用化学电池供电,因为 无人而且任务时间相对短,就不需要考虑对接和人类活动等干扰;又因为使 用化学电池,所以不需要展开太阳翼。此外,它作为返回式卫星还有一个优 点:机动性很高。可以说,以返回式卫星为基础的“实践十号”科学卫星, 不只是未来空间站的补充,更有不可替代的作用。
同学们也许知道失重环境中,水滴是一个近乎完美的球体。还有许多诸如 此类在太空环境中表现出来的不同于地面上的现象,因此,在失重或微重力 环境下进行物理、化学、生物等相关学科的实验研究,显得非常有意义。(1)失重状态下的人造地球卫星　　　    (选填“受到”或“不受”)重 力。(2)一个重为100 N的物体在距离地面200 km的高度处所受的重力为　     　    N。(3)“实践十号”微重力水平为10-6g,空间站的微重力水平一般为10-3g。     　　    (选填“实践十号”或“空间站”)的微重力环境更好。(4)请你猜测一种在微重力环境下的实验研究:　　　　　　　    。