4.1重力与重心一、教学目标知识与技能1、理解力的定义、作用效果和力的三要素；2、掌握用力的图示、示意图法表示力；3、掌握重力的概念、测量方法、计算方法以及方向；4、理解重心的概念，以及找重心位置的方法；5、了解重心与稳度的关系，并能用这一知识解释相关物理现象。

过程和方法1、通过让学生自己动手，找薄板的重心培养学生自己动手探究的能力2、通过“重心”的概念，让学生知道等效代替是研究物理学的一种方法。

情感、态度与价值观1）通过观察、交流，讨论，归纳等学方法，使学生体验自然规律的艰辛与喜悦。

2）充分利用多媒体辅助教学、演示实验和课本中的小实验，让学生积极参与课堂活动，做到师生默契配合、情理交融，使学生始终处于积极探求知识的过程中，达到最佳的学习心理状态。

3）对学生进行突出主要因素，忽略次要因素，抓住事物本质，建立理想化模型的科学素质的培养。

二、教学重难点教学重点：1、掌握力的图示法；2、掌握重力大小的测量、计算方法以及重力的方向；3、理解重心的概念及确定重心位置的方法——悬挂法。

教学难点1、用等效替换的思想得到重心的概念1、物体重心位置的确定；2、理解重心与稳定并解释有关现象。

三、教学方法讲授法，实验演示法四、教学用具薄板、弹簧测力计、钩码、矿泉水瓶等五、教学过程引入（2min）：前面两章我们就初步学习了运动的有关知识，我们知道力与运动通常是紧密联系在一起的，力与我们的生活密不可分，生活中到处存在力的现象，从今天开始，我们就进入新一章的学习，力（板书：一、力）。

初中我们就已经学过了力的定义，它是物体对物体间的相互作用（板书：1、定义：它是物体对物体间的相互作用，符号F）。

力的描述（8min）：物理量都有自己的单位，力的单位是什么呢？生：力的单位是牛顿，简称牛，符号是N。

板书：2、单位：牛顿，N。

我们还知道力的作用效果能使物体发生形变，或者使物体的运动状态发生改变（板书：3、力的作用效果：形变、运动状态）。

我们知道要完整地描述一个力就要知道它的三要素，哪位同学能告诉我，力的三要素是什么？生：力的大小，方向和作用点。

板书：4、三要素：大小方向作用点师：那么既然力是一个有方向的物理量，它就和之前学过的速度、加速度、位移一样，是一个矢量。

所以我们求解某个力的时候，不仅要求出力的大小，还要指明力的反向。

那力具有哪些特点呢？从力的三要素我们知道力具有矢量性，不仅有大小而且有方向；从力的定义，力是物体间的相互作用，我们可以知道力不能脱离物体而单独存在，有力的作用，就至少有两个物体，如果只有两个物体时，一个称之为施力物体、另一个就是受力物体，这就是力的另外一个重要特点——物质性；最后，由于力的作用是相互的，因此力都是成对出现的，施力物体同时也是受力物体，受力物体同时也是施力物体。

举个例子：老师水平向右推讲台，这时候老师是施力体，讲台是受力体。

但是在推讲台时，老师同时感受到了讲台也在推我，讲台也对我施加了一个力的作用，这时候讲台是施力体，老师是受力体。

也就是说施力体和受力体相互转换了，这就是力的相互性。

板书：5、特点：矢量性，物质性，相互性。

由于力具有三要素。

我们怎样才能把力的三要素表示出来呢？下面来介绍一种表示力的方法——力的图示，我们用一条带箭头的线段来表示力，按一定比例（或标度）画出线段，线段的长短表示力的大小；在线段的末端标上箭头表示力的作用方向；箭尾表示力的作用点；箭头所在的直线表示力的作用线。

这种表示力大小，方向，作用点的方法，就是力的图示。

例如，有一个水平摆放的箱子，我用水平向右的15N的力推它。

如何用力的图示法来表示这个力呢，我们一起来看一下。

（1）选定单位长度（根据情况，画出恰当的单位长度，这里我们取这样一段来表示5N的力）（2）找出力的作用点。

（我这样推它，力作用在这里，这个点就是力的作用点。

）（3）确定力的作用线。

（水平向右推它，从作用点，沿力的方向——也就是水平方向画一条直线，这就是力的作用线。

）（4）画出力的大小。

（我们的力是15N，也就是3个单位长度。

）（5）标出箭头。

（在线段的末端上沿力的方向标出箭头，最后加上力的大小。

）以上就是用力的图示法描述力的步骤，我们的单位长度选取也是有技巧的，根据情况，一般用单位长度的2-5倍来表示力的大小是比较适宜的。

例如，100N的力我们的单位长度选取多少比较适宜呢？（20N~50N）很好，在取二十到五十牛之间的整数倍比较适宜。

有时我们也用初中学过的力的示意图来表示力，即只画出带箭头的线段表示物体在这个方向上受到了力，对线段的长度没有严格要求。

我们还是以刚才的例子，我们一起画物体所受力的示意图注意了，力的图示可描述出力的大小、方向、作用点，而力的示意图却只能较为粗糙的描述一个力。

（板书：5、表示方法：力的图示、力的示意图）。

下面我们来做两道练习。

练习1：某人用180N的力向下压物体。

练习2：蚂蚁用0.06N的力与水平线成30°角斜向右上方拉物块。

我们请两位同学到讲台上画出力的图示，注意是力的图示，不是力的示意图，其他同学做在课堂练习本上（板书：二、重力）。

（分析同学的作图是否正确）重力的大小（8min）：学习了力的表示方法，下面我们来研究一下生活中最常见的力——重力。

大家看老师手中的这支粉笔，我将他水平抛出，它会落回地面，我将它竖直上抛，它还是会落回地面，同学们说说，这是为什么呢？（由于地球的吸引。

）我们把这种由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力（板书: 1、定义：由于地球的吸引而使物体受到的力。

）。

从定义中，我们也不难看出，使物体收到的力，说明重力的受力物体就是物体，而重力的施力物体就是地球。

这里同学们要注意，虽然，重力是由于地球吸引而产生的，但我们不能说重力就是地球对物体的吸引力，等学到物理2的时候，大家就会知道，重力只是地球对物体吸引力的一个分力。

重力作为一种力，也具有力的三要素——大小，方向，作用点。

下面我们从力的三要素出发对重力加以研究。

我们把物体受到的重力大小简称为物重。

用G 表示，那平日里我们提到一颗白菜五斤重，说的是白菜的物重吗？（不是）很好，几斤几两几千克这些都是质量的单位，说的并不是物重。

我们初中学过一个计算重力大小的公式，同学们还记得吗？生：G=mg师：很好，我们通常取g 等于多少？ g=9.8N /kg 。

其实公式中的g 是我们上一章所学自由落体加速度，取值是9.8m/s 2。

等我们学习到第六章就可以知道这两个单位是等效的，它表示的是质量为1kg 的物体受到的重力是9.8N 。

我们在前面学过g 的大小与物体所处纬度有关，纬度越大，g 的值也增大；其实g 还与海拔高度有关，当高度增加时，g 的值减小。

而式中的m 是质量，单位为kg ，它是物体的固有属性，因此不会改变。

下面，我们一起来解一下这道简单的题目。

例：一个物体质量是0.1吨，求它受到的重力为多少？解： （板书：2、大小：G=mg g=9.8N /kg ）3、单位为牛，用“N ”表示。

除了用这个公式可以计算出物体受到的重力的大小之外，还可以什么仪器直接测量重力的大小呢？对了，在实验室中，我们通常使用弹簧测力计来测物重。

测量时应注意：首先，手应抓住弹簧秤的挂钩，而不是边框； 还有一点非常重要，测量时弹簧测力计和物体必须保持静止，或者是做匀速直线运动，根据二力平衡，静止时，物体对弹簧秤的拉力才等于物体受到的重力，这样就间接测量出了物重。

另外，市场上常见的电子秤、工业上用的电子吊秤等也是通过间接测量法测出物重的。

重力的方向（5min ）：Nkg N kg mg G 9808.9100=⨯==我们知道力是一个矢量，矢量的最大特点就是既有大小，也有方向，刚才我们学习了重力的大小，现在请大家大家说说重力的方向如何？竖直向下。

什么叫做竖直向下？为什么不说垂直向下呢？当一个物体在斜面上时，（作图表示）它受到的重力是什么方向?（和水平面垂直。

）对，如果说垂直向下就变成了（作图）。

竖直向下不一定垂直于接触面，一定垂直于水平面。

那怎么知道它是竖直向下的呢？（学生很难说清楚。

）我们一起来看一下，大家看，老师在这个铁架台上用绳子吊着两个重物，一根绳子较长，一根较短。

如果我将较短的绳子烧断，物体就会从静止开始，在重力的作用下下落，所以它的下落方向就是重力的方向。

待会我会讲绳子烧断，请同学们注意观察，重力的方向和这条长的绳子有什么关系？现在我烧断绳子，怎么样？很显然，它们是平行的，因此这条绳子的方向就是重力的方向。

老师这里有一个透明的装水容器，我把它放在这个平板上。

先让物体静止，此时，我们可以看到绳子的方向，也就是重物受到的重力方向，与水平面是垂直的，也和支持面垂直。

现在我把平板的一端垫高，待水面和重物都静止时，再来看，诶，我们发现重力方向还是与水平面垂直，但是不与支持面垂直。

如果把支持面认为是地面的话，竖直的意思就是与水平面垂直，但是不一定与地面垂直，因此重力的方向是竖直向下的，千万不能说成是垂直向下的，垂直是指受力方向与支持面成90度角，而物体的重力方向始终是与水平面成90度角的，不会随着支持面的不同而变化。

（板书：4、方向：竖直向下）重心（8min）：力的三要素还有一个是什么？（作用点）前面我们已经研究了重力的大小和方向，下面我们继续研究重力的作用点。

我们看这样一个粉笔盒，它的每一个部分都受到重力的作用，那么它的作用点在哪里？为了把复杂的问题简单化，这个时候就要运用到等效替代的方法了。

我们在前面学过质点的概念，当我们研究物体运动时，如果物体的大小和形状可以忽略，可以把物体等效替换成一个质点；同样的道理，当我们在在研究重力对一个物体的作用效果时，物体上的每一个点都有受到重力的作用，我们也可以把物体各部分受到的重力视为集中作用在某一点，这个点就是重力的作用点，叫做物体的重心。

（板书：5、作用点：重心（1）、重心的概念）重心和质点一样，它是一个理想化模型，它并不是真实存在的物体，只是人们为了研究方便而假想出来的点。

任何一个物体都有重心，而且只有一个重心。

那物体重心的位置该如何确定呢？我们从最简单的情况开始研究。

大家说，如果一个质量分布均匀，形状规则的物体，它的重心在哪里？比如说一个质量分布均匀实心球，它的重心在？生：球心师：质量分布均匀的长方体，重心在？在对角线的交点上。

也就是说，质量分布均匀，形状规则的物体，它的重心就在物体的几何中心上。

如果一个物体它的形状不规则，重心又在哪里？比如这是一块形状不规则的泡沫薄板，怎么找它的重心？这里我们介绍一种确定重心的方法，悬挂法。

先在薄板上任取一点A并将其悬挂起来，待薄板静止时，根据二力平衡，拉力就等于重力，那么重力的作用线，就是沿悬绳过A点的直线AC，我们把它连接起来，而重心又是重力的作用点，因此重心必在直线AC上，但具体在哪一点我们不知道。