第二节 重力
从容说
本节是在前一学过的力的一般知识的基础上，利用这些知识研究最常见的一种力——重力．教材中先通过学生熟悉的例子使学生认识了重力的存在，然后通过学生的探究实验，研究物体所受重力的大小跟什么因素有关．用在坐标上作图的方法得出了重力跟质量的关系，这种做法思路简捷．学生容易掌握，同时学会了利用数学知识解决物理问题的一种方法——图象法．关于重力的方向，教材中首先说明用线将物体悬挂起后物体静止时线的方向就是重力的方向，这个方向叫竖直方向，所以重力的方向是竖直向下的，并通过想想议议让学生明白竖直向下的“下”指的是什么．通过实际的例子说明竖直向下的重力方向在实际中的应用，培养学生运用知识解决实际问题的习惯和能力．最后告诉学生地球吸引物体的每一部分，但物体受到的重力可以认为是集中在一个点上，这个点叫物体的重心，渗透了“等效法”．
生活中物体在重力作用下竖直下落的例子比比皆是，因此教学中应注意通过学生熟悉的例子创设问题情景．以观察思考开路，培养学生观察思考的能力，提高学生的学习兴趣和乐于探究问题的积极性．通过探究解决本书中“力的大小跟质量关系”的重点问题，通过让学生利用重垂线观察窗台、桌面是否水平，通过一系列有趣的活动利用重心的知识解释生活中的简单现象，解决力的方向及作用点的难点问题，实现教学目标的完成．
教学目标
一、知识目标
1．知道重力是如何产生的．
2．知道重力的大小和方向．
3．知道重心的概念．
二、能力目标
1．通过观察和实验，感知重力的存在，培养观察思考、分析问题的能力．
2．通过探究了解重力和质量的关系．培养一定的实验能力，利用数学模型解决物理问题的能力．
3．通过了解重垂线及重心的应用，培养应用物理知识解释简单生活现象的能力．
三、德育目标
1．通过堂上的观察分析活动，养成善于观察思考的良好学习习惯．
2．通过了解生活实际中物理知识的应用，增强学习物理、学习科学知识的兴趣．
教学重点
重力的概念及重力与质量的关系G＝mg．
教学难点
重力的方向．
教学方法
探究法：通过学生的探究实验得出重力大小与质量的关系．
观察分析法：通过观察分析明确重力的方向是竖直向下的，理解重心的概念．
教具准备
钩码、弹簧测力计、重垂线、粗细均匀的木棒、方形薄板、木球、投影仪．
时安排
1时
教学过程
一、引入新
[演示]
(1)将一只木球举到一定的高度让其自由落下．
(2)把一只木球斜向上抛出，观察其运动路线．
(3)让一只木球在讲台上沿直线运动，滚到讲台边后落向地面，观察其运动路线．
[师]在演示的几种情况中，球的运动有什么共同之处呢?
[生]不论小球的运动状态如何．它最终都落回了地面．
[师]产生这些现象的原因是什么呢?
[生]球运动过程中运动状态的改变是因为受到了力的作用，球都落回了地面一定是受到了指向地面的力的作用．
二、新教学
1．重力
[想想做做]
[师]请同学们用一根细线拴住自己的橡皮作图12．1-1所示的实验，说说你的感受．
[生]橡皮做圆周运动时需要用力拉着，否则就会被甩掉．
[师]无云的夜晚我们总能看到月亮，我们知道那是月亮在不停地绕着地球旋转．是不是地球上有力在牵着月球呢?
[投影]苹果落地和万有引力．
[师]地球和月亮之间存在着相互吸引的力，这就是万有引力(univcrsal graviton)．地面附近的物体也会受到地球的吸引，地面附近的物体由于地球的吸引而受到的力叫重力(gravity)．通常还把重力的大小叫做重量．
[生]木球无论怎样运动都最终落到地面，就是受到了重力的作用．
[想想做做]
[师]地球附近的物体都会受到重力的作用，你知道重力能为我们做什么吗?
[生]盖大楼打地基时，就是把夯举高释放，夯由于受到重力而向下运动就能将地基夯实．
[生]跳水运动员走到高高的跳台上向下跳时也是由于受到重力作用才能在完成各种动作后入水．
[生]人和各种动物是由于受到了重力的作用才能安然地在地球上生存，如果没有重力，可能就只能像在飞船中的宇航员一样到处漂了． ……
2．重力的大小
[师]前面的学习中同学们已经了解了力的三要素，还记得吗?
[生]力的三要素是力的大小、方向、作用点．
[师]重力的大小怎样确定，它和什么因素有关呢?
[探究]重力的大小跟什么因素有关．
[师]同学们可以先大胆猜想．
[生]一般看上去越大的物体越重，所以我认为重力和体积有关．
[生]我认为是和密度有关，一小块铁比一大团棉花要重很多，密度大的重力大．
[生]密度相同的物质，体积大时质量就大，体积相同的物体，密度大时，它的质量就大．所以我认为是质量大的物体重力大．
[师]谁知道重力用什么测量?怎样测量?
[生]用弹簧测力计测量重力．
[生]使用弹簧测力计时要先观察量程和分度值，如果指针没有指零还要先进行调零，然后将被测物体挂在弹簧测力计下方，物体静止时，根据指针的位置读出指示的值即为被测物体的重力．
[师]同学们可以参考教材中的提示，用实验验证自己的想法，然后交流实验的情况．
(学生实验，教师巡视指导，并参与学生的活动)
[生]根据测量数据作出的重力与质量关系的图象是一条过原点的直线．
[生]每一次测出的重力与其对应质量的比值基本上是一个不变的值，这个比值大约是9．8．
[生]实验结果说明物体所受的重力跟它的质量成正比．
[师]我们用G表示重力，g表示重力和质量的比值，同学们实验的结论就可以用一个公式表示．请大家自己表示出，(一名同学板演)并说明单位是什么．
[师]向学生说明g的单位可根据重力G(N)和质量m(kg)的单位得出：g＝9．8 N／kg．在使用公式G＝mg计算时，质量(m)的单位必须用kg．重力(G)的单位必须用N．粗略计算时，g的值可取10 N／kg．
[投影]
练习1．一块钢锭的质量是4 t，计算它所受到的重力．
练习2．质量是50 g的鸡蛋，重是多少牛(取g=10 N／kg)?
练习3．根据自己的体重，估算受到的重力的大小．
(学生练习，两名同学板演，最后教师讲评)
[师]在日常生活中，人们习惯将质量称为重量．同学们应注意区别．
3．重力的方向
[师]同学们已经了解了一切物体在失去支持时都要落到地面，
[演示]
(1)观察拿在手中的小球自由下落的方向．
(2)用一根线把物体悬挂起，观察静止时线的方向．
[师]小球受重力自由下落时的方向及悬挂的物体受重力作用使悬线下垂的方向便是重力的方向，这一方向是竖直向下的，所以重力的方向是竖直向下的．
[演示]
(1)两条重垂线的方向．它们方向是否相同?
(2)重垂线与水平桌面的方向是否垂直?
(3)重垂线与斜面的方向是否垂直?
[生]两条重垂线的方向平行，重垂线的方向与水平面垂直，与斜面不垂直．
[师]重力的方向总是竖直向下的，不能说垂直向下．
[师]现在请同学们利用重垂线检查我们教室的墙壁是否竖直，窗台及桌面是否水平．说说你们检查的结果和根据．
[生]如果重垂线和墙壁是平行的，说明墙壁竖直，如果重垂线和桌面及窗台是垂直的，则说明桌面和窗台是水平的．
[生]建筑工人之所以用重垂线检查所砌的墙是否竖直，就是因为重垂线的方向总是竖直向下的．
[生]我们站在地面上，脚朝下，由于重力的作用可以站得很稳，但地球是圆形的，在我们“脚下”的人，好像脚是朝上的，他们也能站得稳，为什么呢?
[想想议议]
[师]我们所说的“竖直向下”的“下”指的是什么方向?
[生]地球上不同地方的人或物受到的重力的方向对于他们所处的位置说都是竖直向下的．因为地球是圆形，所以地球上不同位置上的“下”实际都指向了地球的中心，因此我们所说的竖直向下的“下”指的是指向“地心”．
[生]指向地心的方向叫“向下”，背离地心的方向就应该叫做“向上”．
[师]同学们分析得非常好，正因为地球上不同地方的人们都受到地球指向地心的重力作用，所以各个地方的人们都能安然无恙地生活在地球表面．
4．重心
[师](出示一根粉笔)问：这根粉笔受不受重力的作用?
[生]地球附近的物体都会受到重力的作用，所以粉笔也受重力．
[师]将一根粉笔分成几段后．各段粉笔受不受重力?
[生]将粉笔分成几段后，每一小段粉笔仍然受重力作用，物体的每一部分都会受到地球的吸引作用．
[师]地球吸引物体的每一部分，但是，物体受到的重力可以看成是集中在一点，这个点叫做物体的重心(center gravity)．如何确定物体的重心呢?
[生]物体受到的重力可以认为集中在重心，所以重心就是重力的作用点，
[生]重力的作用线一定通过重心，所以可以用类似重垂线的悬挂法确定物体的重心．
[师]请同学们确定一块方形薄板的重心，并交流自己的做法．
(学生操作，然后交流)
[生]先用细绳系住木板的一点悬挂起，沿着细绳的方向在木板上画出一条线；再用细绳系住木板的另一个点悬挂起．按刚才的方法在木板上画出另一条线，两条线的交点就是这个木板的重心．
[师]物体的重心位置和物体的形状、是否均匀有关，用悬挂法可以确定各种物体的重
心．一般均匀、外形规则的物体的重心，就是这一物体的几何中心．(出示粗细均匀的细木棒和木球)如这两种物体的重心在哪儿?
[生]粗细均匀的木棒的重心在木棒的中点，均匀圆木球的重心在它的球心．
[师]如将一粗细均匀的长棒从中间弯折成90°角，重心还在棒的中点吗?重心在哪儿?
[生]弯折后重心不在棒上，重心的位置可以用悬挂法确定．
[想想议议]
[师]请同学们双脚分开站好，大家一定能很稳地站在地面上，如果身体的各个部位都不动，只让你抬起一只脚，还能站稳吗?试一试，根据自己的体验讨论“不倒翁”为什么不倒．走钢丝的演员为什么要握一根长杆?
(同学们试验、讨论，然后交流)
[生]如果身体不动，抬起一只脚后就站不住，要想一只脚稳，身体就必须倾斜，身体倾斜时，人体的重心位置也会跟着移动．
[生]走钢丝的演员的重心位置必须落在钢丝上时才不会倾倒．
[生]人走路，脚下不稳时会自然地伸开双臂保持平衡，因此我觉得走钢丝的演员手握一根长杆是为了借助加长了的手臂调整重心，保持平衡．
[生]不倒翁身体的下部有一个很重的物体，上部几乎是空的，因此它的重心很低．将不倒翁扳倒后，重力的作用就会使它回到原的位置，所以扳不倒．
[师]类似的问题，同学们在后可以继续展开讨论．
[师]随着我们国家“神舟”五号载人航天飞船的胜利发射与回收，我们国家的航天事业进入了一个崭新的阶段，引起了世人的瞩目．相信同学们也一定希望有朝一日自己能上天揽月．请同学们在后收集有关航天的知识，阅读书后的“科学世界”“万有引力与航天”．
三、小结
让学生本节学习到了哪些知识．
1．地面附近的物体，由于受到地球的吸引而受到的力叫重力，重力的施力物体是地球．
2．重力是一种常见的力，重力的大小跟物体的质量成正比，用G=mg计算大小，g＝9．8 N／kg重力的方向是竖直向下的，重力的作用点叫重心．
四、动手动脑学物理
1．略
2．略
3．解一：利用直角三角尺和重垂线．
将直角三角尺的一直角边平放在地面上，看重垂线和直角三角尺的另一直角边是否平行若平行，则地面水平；若不平行，则不水平．(图一)
解二：用图二所示自制水平器，A是刨得很光滑的平板，B是垂直固定在A上的木棒，上面刻着与木板A垂直的直线．
检查时将水平器A放在桌面上，在刻线的上端挂一根重垂线，若重垂线与刻线重合，则说明桌面是水平的．
五、板书设计
定义：地面附近的物体由于地球的吸引力而受到力叫重力
大小：物体所受的重力跟它的质量成正比.G=mg=9.8N/kg
三要素： 方向：竖直向下
作用点：物体的重点
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