重力教案

一、引入新課   演示   (1)將一只木球舉到一定的高度讓其自由落下。   (2)把一只木球斜向上拋出,觀察其運動路線。   (3)讓一只木球在講臺上沿直線運動,滾到講臺邊后落向地面,觀察其運動路線。   在演示的幾種情況中,球的運動有什么共同之處呢?不論小球的運動狀態如何。它最終都落回了地面。產生這些現象的原因是什么呢?球運動過程中運動狀態的改變是因為受到了力的作用,球都落回了地面一定是受到了指向地面的力的作用。這節課我們就一起來研究這個指向地面的力——重力的知識。   二、新課學習   (一)重力   1.想想做做   請同學們用一根細線拴住自己的橡皮,做如書中圖所示的實驗,說說你的感受。   同學們是不是發現橡皮做圓周運動時需要用力拉著,松開手就會被甩掉。那為什么我們并沒有用繩把月亮拴在地球上,但是月亮總是不停地繞著地球旋轉,這又是為什么?是不是地球上有某種力,像拉著橡皮的線一樣,在牽著月球呢?   和大家想的意一樣,地球和月亮之間的確存在著相互吸引的力,[投影]蘋果落地和萬有引力。   地球和月亮之間存在著相互吸引的力,這就是萬有引力(universal gravity),萬有引力是偉大的物理學家牛頓發現的,他是看到蘋果落地受到啟發而發現了萬有引力。地面附近的物體也會受到地球的吸引,地面附近的物體由于地球的吸引而受到的力叫重力(gravity)。通常還把重力的大小叫做重量。   想一想、你還看到過什么現像是物體受到重力的作用而產生的。比如現在流行的蹦極、美麗的瀑布、蕩秋千等,還有課前的實驗,木球無論怎樣運動都最終落到地面,就是受到了重力的作用。   2.想想做做   地球附近的物體都會受到重力的作用,你知道重力能為我們做什么嗎?蓋大樓打地基時,就是把夯舉高釋放,夯由于受到重力而向下運動就能將地基夯實。跳水運動員走到高高的跳臺上向下跳時也是由于受到重力作用才能在完成各種動作后入水。人和各種動物是由于受到了重力的作用才能安然地在地球上生存,如果沒有重力,可能就只能像在飛船中的宇航員一樣到處漂了。   (二)重力的大小   同學們還記得力的三要素嗎?力的三要素是力的大小、方向、作用點。我們就先來研究重力的大小怎樣確定,它和什么因素有關呢?   1.重力的大小   同學們可以先大膽猜想一下物體的重力和什么有關?然后可以參考教材中的提示,用實驗驗證自己的想法,然后交流實驗的情況。   誰知道重力用什么測量?怎樣測量?用彈簧測力計來測量重力。使用彈簧測力計時要先觀察量程和分度值,如果指標沒有指零還要先進行調零,然后將被測物體掛在彈簧測力計下方,物體靜止時,根據指針的位置讀出指示的值即為被測物體的重力。學生實驗,教師巡視指導,并參與學生的活動。   根據測量數據做出的重力與質量關系的圖像是一條過原點的直線。   根據實驗結果,我們知道每一次測出的重力與其對應質量的比值基本上是一個不變的值,這個比值大約是9.8。實驗結果說明物體所受的重力跟它的質量成正比。我們用G表示重力,g表示重力和質量的比值,同學們實驗的結論就可以用一個公式表示。請大家自己表示出來,并想一想單位是什么。   g的單位可根據重力G(N)和質量m(kg)的單位得出:g=9.8 N/kg。在使用公式計算時,質量(m)的單位必須用kg。重力(G)的單位必須用N。粗略計算時,g的值可取10 N/kg。   2.練習   練習1.一塊鋼錠的品質是4t,計算它所受到的重力。   =4×1000kg×9.8 N/kg=39200N   注意:質量的單位必須用kg。   練習2.質量是50g的雞蛋,重是多少牛(取g=10 N/kg)?   =50÷1000kg×10 N/kg=0.5N   注意:質量的單位必須用kg。   練習3.根據自己的體重,估算受到的重力的大小。   通常把重力的大小叫做重量。但是在日常生活中,人們習慣將質量稱為重量,同學們應注意區別。   (三)重力的方向   知道了物體重力的大小和它的質量有關,接下來我們來了解重力的第二個要素:方向。通過實驗和生活經驗,我們已經了解了一切物體在失去支持時都要落到地面。   演示   (1)觀察拿在手中的小球自由下落的方向。   (2)用一根線把物體懸掛起來,觀察靜止時線的方向。   小球受重力自由下落時的方向及懸掛的物體受重力作用使懸線下垂的方向便是重力的方向,這一方向是豎直向下的,所以重力的方向是豎直向下的。   演示   (1)兩條重垂線的方向。它們方向是否相同?   (2)重垂線與水平桌面的方向是否垂直?   (3)重垂線與斜面的方向是否垂直?   兩條重垂線的方向平行,重垂線的方向與水平面垂直,與斜面不垂直。重力的方向總是豎直向下的,不能說垂直向下。   現在請同學們利用重垂線檢查我們教室的墻壁是否豎直,窗臺及課桌面是否水平。說說你們檢查的結果和根據。如果重垂線和墻壁是平行的,說明墻壁豎直,如果重垂線和桌面及窗臺是垂直的,則說明桌面和窗臺是水平的。   建筑工人之所以用重垂線來檢查所砌的墻是否豎直,就是因為重垂線的方向總是豎直向下的。   我們站在地面上,腳朝下,由于重力的作用可以站得很穩,但地球是圓形的,在我們“腳下”的人,好像腳是朝上的,他們也能站得穩,為什么呢?   [想想議議]   我們所說的“豎直向下”的“下”指的是什么方向?地球上不同地方的人或物受到的重力的方向對于他們所處的位置來說都是豎直向下的。因為地球是球形,所以地球上不同位置上的“下”實際都指向了地球的中心,因此我們所說的豎直向下的“下”指的是指向“地心”。   指向地心的方向叫“向下”,背離地心的方向就應該叫做“向上”。正因為地球上不同地方的人們都受到地球指向地心的重力作用,所以各個地方的人們都能安然無恙地生活在地球表面。   (四)重心   接下來我們來研究重力的第三個要素:作用點。   出示一根粉筆,這根粉筆受不受重力的作用?地球附近的物體都會受到重力的作用,所以粉筆也受重力。將一根粉筆分成幾段后。各段粉筆受不受重力?將粉筆分成幾段后,每一小段粉筆仍然受重力作用,物體的每一部分都會受到地球的吸引作用。   地球吸引物體的每一部分,但是,物體受到的重力可以看成是集中在一點,這個點叫做物體的重心(center gravity),也就是重力的作用點。如何確定物體的重心呢?   重力的作用線一定通過重心,所以可以用類似重垂線的懸掛法確定物體的重心。請同學們確定一塊方形薄板的重心,并交流自己的做法。   交流:先用細繩系住木板的一點懸掛起來,沿著細繩的方向在木板上畫出一條線;再用細繩系住木板的另一個點懸掛起來。按剛才的方法在木板上畫出另一條線,兩條線的交點就是這個木板的重心。物體的重心位置和物體的形狀、材料是否均勻有關,用懸掛法可以確定各種物體的重心。一般材料均勻、外形規則的物體的重心,就是這一物體的幾何中心。(出示粗細均勻的細木棒和木球)如這兩種物體的重心在哪兒?   粗細均勻的木棒的重心在木棒的中點,均勻圓木球的重心在它的球心。如將一粗細均勻的長棒從中間彎折成90°角,重心還在棒的中點嗎?重心在哪兒?彎折后重心不在棒上,重心的位置可以用懸掛法確定。   想想議議   請同學們雙腳分開站好,大家一定能很穩地站在地面上,如果身體的各個部位都不動,只讓你抬起一只腳,還能站穩嗎?試一試,根據自己的體驗討論“不倒翁”為什么不倒。走鋼絲的演員為什么要握一根長桿?   如果身體不動,抬起一只腳后就站不住,要想一只腳穩,身體就必須傾斜,身體傾斜時,人體的重心位置也會跟著移動。走鋼絲的演員的重心位置必須落在鋼絲上時才不會傾倒。   人走路,腳下不穩時會自然地伸開雙臂保持平衡,因此我覺得走鋼絲的演員手握一根長桿是為了借助加長了的手臂調整重心,保持平衡。   不倒翁身體的下部有一個很重的物體,上部幾乎是空的,因此它的重心很低。將不倒翁扳倒后,重力的作用就會使它回到原來的位置,所以扳不倒。   三、小結   讓學生總結本節學習到了哪些知識。   1.地面附近的物體,由于受到地球的吸引而受到的力叫重力,重力的施力物體是地球。   2.重力是一種常見的力,重力的大小跟物體的質量到底是什么關系,我們可以通過實驗來研究一下。重力和質量的關系曲線圖做出來。   通過我們研究發現,重力和質量成正比,用來計算大小,g=9.8 N/kg重力的方向是豎直向下的,重力的作用點叫重心。