第3节《重力》

第3节 重力武穴市大金中学 张文教学目标一、知识与技能1了解重力及重力产生的原因。 2了解重力的方向以及重垂线的应用。3了解重力的大小与质量的关系。二、过程与方法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、情感态度价值观1培养学生乐于探究自然现象，物理规律的兴趣，提高学生探究问题的意识和能力。2在科学探究中培养学生的交流意识与团队协作精神。教学重点：重力的概念、重力的大小与质量的关系、重力的方向。教学难点：重心、重锤线的应用。教学准备：钩码、弹簧测力计、重垂线、篮球、橡皮、细线、方形薄板、水槽、铁架台、多媒体课件。教学过程一、引入新课演示(1)将一只篮球举到一定的高度让其自由落下。(2)把一只篮球斜向上抛出，观察其运动路线。(3)让一只篮球竖直向上抛出，观察并描述它的运动情况。观看倾泻而下的瀑布、向空中撒开的渔网、体育比赛投篮球等与重力有关的画面。日常生活中，你还看到过哪些与此类似的现象？在演示的几种情况中，物体的运动有什么共同之处呢?不论物体的运动状态如何。它最终都落回了地面。产生这些现象的原因是什么呢?与这些物体有着共同联系的物体是地球，球都落回了地面一定是受到了指向地面的力的作用，这是因为地球对它附近的物体有吸引作用。由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力，通常用字母G表示。飞机投放的物资，受到地球对它的重力作用，会落向地面。你能举出几个例子来证明重力的存在吗？如果没有重力，我们的生活会是什么样子？（教师喝水，水不能流进嘴里）这节课我们就一起来研究这个指向地面的力重力的知识。重力也是一种力，那我们可以从哪几个方面来研究它呢？二、新课学习（一）重力的大小力的三要素是力的大小、方向、作用点。我们就先来研究重力的大小。1.想想做做：让学生闭眼，一手托一本，另一只手托两本书，感受下两手所用的力的大小。体验重力大小和什么因素有关？两本书的质量比一本书的质量大，所受的重力也要大些。那么，地球附近的物体所受的重力跟它的质量之间有什么关系？请猜想一下。2.实验探究我们可以通过实验，测量物体的重力和它的质量，找出二者之间的关系。首先请同学们思考如何设计实验验证自己的猜想？如何测量重力大小？实验中有哪些变量？如何改变变量？记录哪些量呢？老师手里有个钩码，请个同学上台帮我测量一下它所受的重力是多少。指导学生观察弹簧测力计的量程，把指针调到零刻度线上。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。学生实验，教师巡视指导，并参与学生的活动。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。学生根据记录的数据，以质量为横坐标、重力为纵坐标描点并连接这些点。观察后思考：物体所受的重力跟它的质量之间有什么关系？学生分析数据，并得出结论。教师找多组学生出示实验记录，对学生得出的正确结论给予肯定，教师进一步补充说明。根据测量数据做出的重力与质量关系的图像是一条过原点的直线。通过图像可以看出什么？（随着质量的增大，物体所受的重力也在变大）根据测量数据做出的重力与质量关系的图像是一条过原点的直线。联系数学知识分析，过原点的直线说明坐标轴上的两个量是正比例函数，两个量成正比。实验结果说明物体所受的重力跟它的质量成正比。每一次测出的重力与其对应质量的比值如何？是多少？我们用G表示重力，m表示质量， 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。请大家自己表示出来，并想一想单位是什么。g=G/m，即Gmg。g的单位可根据重力G(N)和质量m(kg)的单位得出。公式中重力的单位是牛，质量的单位是千克，因此比值g的单位是牛每千克，符号是N/kg。科学家通过精确的实验测得比值g的大小是9.8N/kg。粗略计算时，g的值可取10 Nkg。在使用公式Gmg计算时，质量(m)的单位必须用kg。重力(G)的单位必须用N。3.练习练习1质量是50g的鸡蛋，重是多少牛(取g=10 Nkg)? =501000kg10 Nkg=0.5N注意：质量的单位必须用kg。练习2根据自己的体重，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，人们习惯将质量称为重量，同学们应注意区别。（二）重力的方向知道了物体重力的大小和它的质量有关，接下来我们来了解重力的第二个要素：方向。请大家猜想下重力的方向如何呢？向下、向上，还是水平的？演示(1)观察拿在手中的小球自由下落的方向。(2)用细线把物体悬挂起来，静止时让学生观察细线的方向。然后剪断细线，同时让学生观察物体在重力作用下沿什么方向下落。小球松手后只受重力作用自由下落时的方向，以及用细线把物体悬挂起来线的方向，跟物体所受重力的方向一致。演示(1)木板和水槽水平放置，观察悬线的方向和水平面的方向有什么关系？用直角尺验证下。(2)将木板和水槽倾斜放置，观察悬线的方向和水平面以及木板的方向是否垂直？用细线把物体悬挂起来，线的方向跟物体所受重力的方向一致，始终垂直于水平面，这个方向就是我们常说的“竖直向下”的方向。它跟支撑面没有关系。现在老师这里有一幅画需要挂在黑板上，请一位同学帮我快速地挂正，怎么检查画有没有挂正呢？想一想可以怎么做？这样的工具叫做铅垂线。大家现在用的这个方法在生活中也有广泛的应用，建筑工人在砌墙时常常利用铅垂线来确定竖直的方向，以此来检查所砌的墙壁是否竖直。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，他们为什么也站得很稳呢？想想看，通常所说的“下”，到底指的是什么方向？ 地球上不同地方的人或物受到的重力的方向对于他们所处的位置来说都是竖直向下的。因为地球是球形，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”。指向地心的方向叫“向下”，背离地心的方向就应该叫做“向上”。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。（三）重心接下来我们来研究重力的第三个要素：作用点。出示一块纸板，这块纸板受不受重力的作用?地球附近的物体都会受到重力的作用，所以纸板也受重力。纸板的四角受不受重力?物体的每一部分都会受到地球的吸引作用，所以纸板的四角也受重力的作用。请一位同学帮我把纸板顶起来使它保持平衡。这样，对于纸板来说，重力作用的表现就好像它作用在中间的一个点上，这个点叫做物体的重心。我们在手指的位置做个标记。来看下重心的位置在哪里？对于这样一块形状规则、质量分布均匀的物体，它的重心就在两条对角线的交点。接下来我将纸板的一边打湿，请同学在原来的重心位置再支撑一下，看看纸板还能平衡吗？将其中的一个角撕掉试试？再次平衡。现在将原来重心所在的中间部分剪去，想想纸板的重心还在不在纸板上？请所有的同学拿出你的直尺，验证一下直尺的重心在不在它的几何中心。如何确定像刚才这样形状不规则、质量分布不均匀的物体的重心呢?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。感兴趣的同学课后可以探究一下。（四）重力的由来1想想做做请同学用一根细线拴一块橡皮，甩起来，使橡皮绕手做圆周运动。说说你的感受，以及橡皮为什么不会跑掉。松开手试下。同学们是不是发现橡皮做圆周运动时需要用力拉着，松开手就会被甩掉。那我们并没有用绳把月亮拴在地球上，但是月亮总是不停地绕着地球旋转，这又是为什么？是不是地球上有某种力，像拉着橡皮的线一样，在牵着月球呢?和大家想的意一样，地球和月亮之间的确存在着相互吸引的力，投影苹果落地和万有引力。正是地球吸引月球的力，使月球绕地球转动而不会跑掉，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。伟大的物理学家牛顿看到苹果落地受到启发，精心研究后提出：宇宙间的物体，大到天体，小到尘埃，都存在互相吸引的力，