人教版八年级下册12.1 杠杆优秀导学案
展开知识点一、重力及由来:
1.概念:由于地球的吸引而使物体受到的力叫作重力,通常用字母G表示。
2.条件:在地球表面或地球表面附近的物体都受到重力。
3.对重力的理解
(1)重力的施力物体是地球,受力物体是地球表面或表面附近的物体。
(2)在地球附近的物体都会受到重力的作用,不论物体运动还是静止。
(3)重力是非接触力,天上飞的飞机也受到重力的作用。
(4)物体和地球之间的作用是相互的,物体受到地球的吸引力,地球受到物体的吸引力。
(5)重力是由于地球的吸引而产生的力,但重力不一定等于地球对物的吸引力。
4.重力的由来
(1)牛顿的观点
牛顿认为,地球和月球之间存在互相吸引的力。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。
(2)万有引力的提出
牛顿提出: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。
(3)重力的由来
水向低处流、抛出的石块落向地面等现象的产生,正是因为地球对它附近的物体有吸引力的作用。万有引力产生了重力,重力的施力物体是地球。
基础自测:
1.羽毛球是大多数人喜欢的运动项目,关于打羽毛球,下列说法正确的是( )
A.用球拍击打羽毛球时,球拍和球都发生了形变
B.羽毛球在最高点时重力消失
C.羽毛球最终会落下是因为它不再受力
D.羽毛球在空中时会一直受到球拍对它的击打力
【答案】A
【解析】A.用球拍击打羽毛球时,羽毛球也会给球拍一个力的作用,球拍和球都发生了形变,说明力的作用是相互的,故A正确;
B.地球附近物体都受到地球的引力作用,羽毛球在最高点时受到重力作用,故B错误;
C.羽毛球最终会落下是因为它受到重力,故C错误;
D.羽毛球在空中飞行时,运动方向不断地改变,是因为受到重力和空气阻力的作用,不再受球拍的打击力,故D错误。
故选A。
2.力是_____的作用。“秋天到,秋天到,田里庄稼长得好,高粱涨红脸,稻子笑弯了腰……”,其实稻子弯腰是因为它受到_____的缘故,这个力的施力物体是_____。
【答案】 物体对物体 重力 地球
【解析】[1]力是物体对物体的作用,物体间力的作用是相互的。
[2][3]地面附近的物体由于地球的吸引而受到的力叫重力,稻子弯腰就是因为稻子受到了重力的作用而发生了形变,重力的施力物体是地球。
3.在2022年北京冬奥会上,谷爱凌在自由式滑雪大跳台勇夺桂冠,她飞在空中时的施力物体是______(忽略空气阻力),以地面为参照物,她在落地前是______的。
【答案】 地球 运动
【解析】[1]由题意可知,谷爱凌在自由式滑雪大跳台勇夺桂冠,她飞在空中时受到重力,而重力是因为地球对物体的吸引而产生的,所以她飞在空中时的施力物体是地球。
[2]以地面为参照物,谷爱凌与地面之间的位置发生了变化,所以她在落地前是运动的。
4.静止在水平桌面上的茶杯,受到__________力和支持力,施力物体分别是__________和__________。
【答案】 重 地球 桌面
【解析】[1]地球附近的一切物体都受重力的作用,静止在水平桌面上的茶杯,受到重力的作用,同时也受到桌面的支持力。
[2]地球对茶杯的重力,受力物体是茶杯,施力物体是地球。
[3]茶杯放在桌面上,茶杯受桌面对其的支持力,受力物体是茶杯,施力物体是桌面。
知识点二、重力的大小
1.实验:探究重力的大小跟质量的关系
(1)猜想:质量越大,重力越大。
(2)实验步骤:
①把一个50g的钩码悬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大小。
②依次把2个、3个、4个、5个、6个、7个钩码悬挂在弹簧测力计的挂钩上,当钩码静止时,分别读出弹簧测力计的示数,并把数值记录在下面的表格中。
(3)数据处理和分析
用图象法处理实验数据,以质量m为横坐标、重力G为纵坐标建立坐标系,将表中的数据在坐标系中描点并连接这些点,作出重力大小跟质量的关系图象。
分析图象可知,此图线是一条过原点的直线,说明物体所受重力大小跟它的质量成正比,用g表示比值时,则有
(3)实验结论
物体所受的重力跟它的质量成正比。
(4)注意事项
①(1)实验时弹簧测力计的轴线一定要在竖直方向上,以免挂钩杆与外壳之间摩擦而产生误差。
②当钩码静止后才能读数,此时弹簧测力计的拉力大小才等于它所受的重力大小,并且读数也更方便、准确。
③由于50g钩码所受的重力大小不是一个整数,所以读数时应尽量准确些。
2.重力的计算
(1)公式:
其中重力G的单位是N,质量m的单位是kg,g取9.8N/kg。粗略计算时,g取10N/kg。
(2)对g的理解
①物理意义:1kg的物体受到的重力为9.8N。
②在地球上的不同位置,g的数值略有不同。g值在赤道上最小,越往两级越大;在同一地点,高度越大,g值越小。
③在不同星球上(物体受到不同星球的吸引作用)时,g值是不同的。 比如在月球上,。
3.重力与质量的比较
基础自测
5.下列有关重力和质量的说法中,正确的是( )
A.物体受到的重力和质量成正比
B.物体的质量和它受到的重力成正比
C.人到了月球后,其重力减小了,质量也减小了
D.1kg的棉花和1kg铁块相比,1kg铁块受到的重力大
【答案】A
【解析】AB.根据
G=mg
可得,表明物体受到的重力跟它的质量成正比,故A正确,B错误;
C.人到了月球后,位置发生改变,但身体质量与位置无关,所以质量不变,月球的吸引力比地球小,其重力减小了,故C错误;
D.质量相同时,所受重力大小也相等,故D错误。
故选A。
6.下列物体受到的重力接近1牛顿的是( )
A.两个鸡蛋B.一位中学生C.一头牛D.一辆汽车
【答案】A
【解析】A.两个鸡蛋的质量在100g左右,重约为1N,故A符合题意;
B.一位中学生的质量在50kg左右,重约500N,故B不符合题意;
C.一头牛的质量在200kg左右,重约2000N,故C不符合题意;
D.一辆汽车的质量在1500kg左右,重约15000N,故D不符合题意。
故选A。
7.3月5日14时01分,中国在西昌卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭,成功将银河航天02批卫星(6颗)及其搭载的1颗商业遥感卫星发射升空。火箭通过向下喷气实现上升,说明物体间力的作用是___________;银河航天02批卫星是银河航天公司自主研发、批量制的具有国际先进水平的低轨宽带通信卫星,若把卫星从地球上运送到月球上,质量不变,重力___________。
【答案】 相互的 变小
【解析】[1]火箭向下喷气时,对喷气有一个向下的力,喷出的气体同时会对火箭产生一个向上的力,使火箭上升,说明物体间力的作用是相互的。
[2]月球对物体的引力仅为地球的,所以物体从地球上运送到月球上,重力将变为原来的,故重力变小。
8.一块冰重49N,它的质量为______kg,若把它带到月球上,它的质量将______,重力将______(选填“不变”、“变大”或“变小”)。
【答案】 5 不变 变小
【解析】[1]冰块重49N,由重力与质量的公式G=mg可得,它的质量
[2]物体的质量是物体含有物质的多少,与物体所处的地理位置无关,所以把它带到月球上,它的质量将不变。
[3]重力的大小与物体所处的地理位置有关,由于月球对月球表面物体的引力小于地球对地球表面物体的引力,故物体受到月球对它的引力将变小。
9.刘星同学质量为40______(选填“kg”、“g”或“mg”),则他的体重为______N,重588N物体的质量是______kg。(g=9.8N/kg)
【答案】 kg 392 60
【解析】[1]人们平时对体重的计量习惯采用“斤”做单位
由此可判断,刘星同学的质量应为40kg即80斤。
[2]体重的计算
[3]重588N物体的质量
知识点三、重力的方向
1.重力的方向总是竖直向下的。
2.理解
(1)重力的方向总是竖直向下是指垂直于所在地的水平面,近似指向地心。
(2)重力的方向与物体所处的位置、运动状态无关。物体不管在水平地面、斜面,还是在空中;不管是否运动,怎样运动,重力的方向都为竖直向下不变。
3.应用
(1)利用重力竖直向下的特点制作铅垂线检查墙壁是否竖直,检查壁画是否挂正;
(2)利用重力竖直向下的特点制作水平仪检查桌面、窗台是否水平。
基础自测
10.泥瓦工人通常用铅垂线来检验砌的墙是否竖直,这是根据_____的原理,如图所示是一堵东西走向的墙壁,所挂铅垂线向北偏,可知墙壁不竖直而是向_____(东/西/南/北)偏。
【答案】 重力的方向是竖直向下 北
【解析】[1]泥瓦工人通常用线拴着一小石子来检验墙是否砌得竖直,这是根据重力的方向是竖直向下的;只要墙壁与悬挂重物的细线重合或平行,就说明墙壁是竖直的。
[2]由图可知重垂线上端与墙紧靠,下端垂线的位置在墙的北侧,故墙向北倾斜。
11.运动员扔出的实心球最终会落向地面,是因为受到________的作用,且方向始终是________。
【答案】 重力 竖直向下
【解析】[1][2]地球上的物体都会受到重力的作用,且重力的方向始终竖直向下,故运动员扔出的实心球最终会落向地面。
12.如图,判断重力的方向,球A所受重力的施力物体是_____,实验时,缓慢改变斜面倾角,观察悬线OA的方向_____(改变/不变)。若要进一步验证重力方向竖直向下的结论,还应进行的操作的是_____。
【答案】 地球 不变 剪断悬线OA,观察小球的下落情况
【解析】[1]地球表面及附近的一切物体都受到地球引力的作用,这个力叫重力,所以重力的施力物体是地球。
[2]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,对绳子施加了一个竖直向下的拉力,使绳子处于竖直方向,改变木板的倾角α,可观察到悬线OA的方向保持不变。
[3]若要进一步验证重力方向竖直向下的结论,可以剪断悬线OA,观察小球的下落情况。
13.小军在学习重力知识的过程中,经历了以下的活动。在判断重力方向时,小军利用了图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___________。
【答案】 OA始终与水平面BC垂直 多次实验寻找普遍规律
【解析】[1]实验中缓慢增大铁架台底面与水平桌面BC间的倾角,OA始终与水平面BC垂直,据此可以判断重力的方向是竖直向下的。
[2]为了使结论更具普遍性,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,所以该实验中不断改变铁架台底面与水平桌面的倾角,是为了多次实验寻找普遍规律。
知识点四、重心
1.概念: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物体的某一个点上,这个点叫作物体的重心。
2.理解
(1)重心是物体各部分所受重力作用的等效作用点;
(2)物体的重心,可以在物体上,也可以在物体以外;形状规则、质量分布均匀的物体,它的重心在它的几何中心上。
(3)在受力物体上画力的示意图时,常把力的作用点画在重心上。
(4)重心的位置与物体所在的位置、放置状态以及运动状态等无关。
(5)当一个物体的质量分布发生变化时,其重心的位置一般也会发生变化。如人站立和蹲着时,重心的位置不同。
基础自测
14.下列关于重力的说法,正确的是( )
A.物体浸入液体中时重力不变
B.地球吸引物体的力大,物体吸引地球的力小
C.重心一定在物体上
D.重力的方向是垂直地面向下
【答案】A
【解析】A.物体的重力跟质量和g有关,物体浸入液体中时质量和g不变,因此重力不变,故A正确;
B.地球吸引物体的力与物体吸引地球的力是一对相互作用力,二者大小始终相等,故B错误;
C.重心不一定作用在物体上,如一个均匀的圆环,其重心在空心处,故C错误;
D.重力的方向是竖直向下的,而不是垂直地面向下,故D错误。
故选A。
15.关于重心,下列说法正确的是( )
A.物体的重心不一定在物体上
B.空心的足球没有重心
C.重心是物体上最重的一点
D.将质地均匀的木球的中心挖去后,木球的重心就消失了
【答案】A
【解析】A.重力的作用点叫重心,物体的重心不一定在物体上,也可以物体之外,比如均匀的圆环,重心在环外,故A正确;
B.任何物体都有重心,空心的足球也有重心,故B错误;
C.重力在物体上只有一个作用点,叫做重心,该点并不是物体上最重的一点,故C错误;
D.物体重心的位置可以在物体上,也可以在物体外,如圆环、空心球它们的重心在中间的空心部位上,所以质地均匀的木球的中心挖去后,重心仍在其球心处,故D错误。
故选A。
16.下列关于重力的说法正确的是( )
A.重力的方向总是垂直于物体的表面B.物体的重力与它的质量无关
C.物体的重心在物体的中心位置D.托起一个鸡蛋所用的力约为
【答案】D
【解析】A.重力的方向竖直向下,与水平面相互垂直,不一定垂直于物体表面,故A错误;
B.由可知,物体受到的重力与质量成正比,故B错误;
C.只有质量分布均匀,形状规则的物体的重心才在其几何中心,故C错误;
D.一个鸡蛋的质量在左右,拿起一个鸡蛋所用的力约为
故D正确。
故选D。
17.下列有关重力的知识,说法正确的是( )
A.物体的重心总是在物体上
B.物体的重力与它的质量无关
C.重力的方向总是垂直向下的
D.一名普通中学生的重力约500N
【答案】D
【解析】A.形状规则的物体的重心在物体的几何中心,但不一定在物体上,例如圆环,故A错误;
B.由可知,物体的重力与它的质量成正比,故B错误;
C.重力的方向总是竖直向下的,故C错误;
D.一名普通中学生的质量约为50kg,所以其重力为
故D正确。
故选D。
考点突破
考点1.对重力的理解
方法:牢记三点理解重力
(1)物体的重力在地球的不同位置、在不同的星球上一般是不同的。
(2)在地球上任何物体所受重力的方向在任意位置都是竖直向下的,近似指向地心。
(3)重力和质量是不同的物理量,g是物体所受重力和质量的比值。
例1.(2022·福建·中考真题)“摘星星”的妈妈王亚平从空间站回到地球,把来自太空的纸星星送给女儿。纸星星从太空返回地面后( )
A.质量变小B.质量不变
C.重力变小D.重力不变
【答案】B
【解析】
AB.质量是物体的一种属性,质量的大小与物体的位置、状态和形状无关。纸星星从太空返回地面,位置变化了,但质量不变,故A不符合题意,B符合题意;
CD.太空中物体处于微重力状态,回到地球又重新重力的作用,根据G=mg可知,当m不变时,重力变大,故CD不符合题意。
故选B。
考点2.重力的大小
方法:理解G=mg,解决重力计算题
(1)G=mg是通用公式,在任何星球上计算物体所受重力都适用。
(2)物体在任何星球上的质量都不变,即m不变,这是计算不同星球上物体重力的桥梁。
(3)计算物体的重力必须注意G和g的对应性,求在哪个星球上的重力必须用哪个星球上的g值。为方便计算g应带上(或下)标,以代表本星球上g的大小,如g月、g地,分别代表月球和地球上的g值。
例2.(2022·四川德阳·中考真题)下列一些物理数据,说法合理的是( )
A.一位初中学生身高大约是160cmB.一本物理课本质量大约是220mg
C.我们骑自行车的速度一般是72km/hD.一个成年人的体重大约是50N
【答案】A
【解析】
A.成年人的身高约为170cm,一位初中学生身高大约是160cm,故A符合题意;
B.一本物理课本质量大约是220g,故B不符合题意;
C.我们骑自行车的速度一般约为5m/s,达不到20m/s,故C不符合题意;
D.一个成年人的质量大约为50kg,根据G=mg可得,成年人的重力约为
G=mg=50kg×10N/kg=500N
故D不符合题意。
故选A。
例3.(2022秋·广东珠海·八年级珠海市文园中学校考期中)如图所示是一只小狗在太阳系不同行星上所受的重力大小,根据图中所给的信息,一名质量为60kg的中学生在火星上时质量是 ______kg,他在火星表面上的重力 ______其在地球表面上的重力(选填“大于”“等于”或“小于”),在木星上所受的重力大小为 ______N。(g取10N/kg)
【答案】 60 大于 1402.5
【解析】[1]物体的质量不随位置的变化而变化,所以中学生在火星上的质量与在地球上相同,仍然是60kg。
[2][3]中学生在地球上受到的重力为
G=mg=60kg×10N/kg=600N
小狗在木星上与在地球上受到的重力之比为,所以中学生在木星上与在地球上受到的重力之比也是,所以他在火星表面上的重力大于其在地球表面上的重力,所以中学生在木星上受到的重力为
例4.(2022春·重庆南岸·八年级统考期末)间接测量是物理测量中的一种常用方法。小李为了测某种金属的密度,他先用一个质量为150g的空瓶子装满水后,测得的总质量为650g;然后向瓶中放入某种金属碎片500g,待水不再溢出,擦干瓶外的水后测得总质量为950g。求:
(1)瓶子的容积;
(2)该金属碎片的密度;
(3)若用该瓶子装75%的消毒酒精(将纯酒精和水的体积按3:1配制而成),装满酒精后的总重力(已知纯酒精的密度ρ酒精=0.8×103kg/m3)。
【答案】(1);(2);(3)5.635N
【解析】解:(1)他先用一个质量为150g的空瓶子装满水后,测得的总质量为650g,则水的质量
m=m2-m1=650g-150g=500g
则水的体积即瓶子的容积为
(2)溢出水后容器内剩余水和空瓶子的质量为
则溢出水的质量为
m4=m2-m3=650g-450g=200g
该金属碎片的体积即溢出水的体积为
该金属碎片的密度
(3)消毒酒精由纯酒精和水的体积按3:1配制而成,则其中纯酒精的体积为
水的体积为
消毒酒精中纯酒精的质量为
消毒酒精中水的质量为
装满酒精后的总重力为
G=(m酒精+m水+m1) g=(0.3kg+0.125g+0.15g)×9.8N/kg=5.635N
答:(1)瓶子的容积为;
(2)该金属碎片的密度为;
(3)若用该瓶子装75%的消毒酒精(将纯酒精和水的体积按3:1配制而成),装满酒精后的总重力为5.635N。
考点3.重力的方向及应用
方法:把握重力的方向始终竖直向下,与物体所在位置的水平面垂直的特点,进行分析和判断。
例5.(2022·北京·中考真题)图所示的是北京冬奥会单板滑雪大跳台比赛中运动员在空中运动时的情境,此时他所受重力的方向是沿图中___________向下的方向。(选填“OA”“OB”或“OC”。其中,OA垂直于滑雪板,OB沿竖直方向,OC平行于滑雪板。)
【答案】OB
【解析】
物体受到重力始终竖直向下,故运动员所受重力的方向是沿图中的OB的方向。
例6.(2022秋·四川绵阳·八年级校联考期末)北京冬奥会上,我国选手苏翊鸣取得了一金一银的好成绩。如图是他在单板滑雪男子大跳台比赛中的场景,此时他所受重力示意图正确的是( )
A.B.
C.D.
【答案】D
【解析】重力的方向总是竖直向下的,作用点在人的重心处,故D正确,ABC错误。
故选D。
考点4.重力的示意图
方法:两步解决重力示意图问题
第一步找作用点:重力的等效作用点在受力物体的重心上,根据物体重心的特点判断或作出重力作用点;
第二步确定方向:重力的方向竖直向下,即垂直于水平面向下,而不是垂直于物体所在平面。
例7.(2022·湖北襄阳·中考真题)请画出“冰墩墩”受到的重力示意图(O为重心)。
【答案】
【解析】
重力的方向竖直向下,从重心沿竖直向下的方向画一带箭头的线段,箭头附近标出G。如图所示
例8.(2022·江苏泰州·中考真题)如图,请作出斜面上小球所受重力G和它对斜面压力F的示意图.
【答案】
【解析】
重力的方向竖直向下,重心在小球的几何重心上,小球对斜面的压力作用在斜面与小球接触的点上,压力的方向垂直与斜面向下,如图所示:
钩码个数
1
2
3
4
5
6
7
质量m/kg
0. 05
0. 10
0. 15
0. 20
0. 25
0. 30
0. 35
重力G/N
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.4
物理量
重力
质量
概念
由于地球的吸引而使物体受到的力
物体所含物质的多少
符号
G
m
单位
N
kg
位置影响
随位置的变化而变化
与物体所处的位置无关
计算公式
联系
物体所受的重力与质量成正比,比值为g,
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