八年级上学期物理人教版第七章力重力《讲义教师版》.docx
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八年级上学期物理人教版第七章力重力《讲义教师版》
重力
知识集结
知识元
重力的认识
知识讲解
1.产生原因:
由于地球的吸引而使物体受到的力(不是地球对物体的吸引力)
注:
地面附近的一切物体,不论它是运动还是静止,不论它是固态、液态还是气态,都要受到重力的作用
2.施力物体:
地球
3.受力物体:
所研究的物体
4.表示符号:
G
5.单位:
N
例题精讲
重力的认识
例1.
(2021春∙绵阳期末)太空中,物体处于完全失重状态,由重力引起的物理现象全部消失。
在太空中,下列做法可以实现的是( )
A.用弹簧拉力器锻炼臂力
B.用天平测量物体的质量
C.验证动能和重力势能的转化
D.用弹簧测力计测物体的重力
【答案】A
【解析】
题干解析:
A、在失重状态下,弹簧受到拉力时仍然会伸长,所以用拉力器(弹簧)可以锻炼臂力,故A正确。
B、虽然质量不会随位置的改变而改变,但质量的测量需要借助物体的重力来进行,所以在失重状态下,用天平测物体的质量是无法实现的,故B错误;
C、物体在失重状态下,不能验证动能和重力势能的转化问题,故C错误;
D、物体在完全失重状态下不受重力,所以无法利用弹簧测力计测量重力,故D错误;
例2.
(2021春∙梁子湖区期中)中国航天事业成就举世瞩目,已占据世界航天领域一席之地。
当宇航员驾驶飞船进入太空中时,下列实验不能在太空舱中失重环境下进行的是( )
A.测量平均速度
B.用液体压强计探究液体压强特点
C.探究物体是否具有惯性
D.探究物体间力的作用是相互的
【答案】B
【解析】
题干解析:
A、沿水平方向运动的物体,运动速度与重力无关。
所以在太空舱中可以进行测量平均速度实验。
故A不符合题意;
B、液体因为受重力,所以在竖直方向存在压强。
所以在失重状态下无法用液体压强计探究液体压强特点。
故B符合题意;
C、一切物体在任何情况下都具有惯性。
所以在太空舱中仍然能探究物体是否具有惯性。
故C不符合题意;
D、力的作用是相互的,一个物体对另一个物体施加力的作用的同时,受到另一个物体的反作用力。
所以在太空舱中能够探究物体间力的作用是相互的。
故D不符合题意。
例3.
(2021春∙北碚区期末)宇航员在“完全失重”的太空轨道舱,不能进行以下哪个测量的操作( )
A.用托盘天平测量质量
B.用刻度尺测量长度
C.用秒表测量时间
D.用弹簧测力计测量拉力
【答案】A
【解析】
题干解析:
A、天平是等臂杠杆,依据的原理是F1L1=F2L2,F=G;在完全失重的太空中,则重力为零,天平就无法进行测量,故A正确;
B、刻度尺测量物体的长度跟物体的重力没有关系,所以能正常测量。
故B错误;
C、用秒表测量时间跟物体的重力没有关系,所以能正常测量。
故C错误;
D、此时弹簧测力计不能测量物重,但是可以用来测拉力,所以能正常测量。
故C错误。
例4.
(2021春∙渝中区校级月考)有关力的知识,下列说法正确的是( )
A.重力是物体受地球吸引而产生的,所以重心一定在物体上
B.弹力是由于物体发生弹性形变而产生的,物体受弹力方向与施力物形变方向相反
C.竖直上抛物体到最高点时,速度为零,此时物体处于平衡状态
D.滑动摩擦力是物体在另一个物体表面发生相对运动时,受到的阻碍物体相对运动的力,所以滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反
【答案】B
【解析】
题干解析:
A、重力是由于地球对物体的吸引产生的,重心可能在物体上,也可能在物体外。
故A错误;
B、弹力产生于两接触且发生形变的物体之间,弹力的方向总是与施力物体形变方向相反,故B正确;
C、竖直上抛物体到最高点时,只受到重力一个力的作用,所以它受到的力不是平衡力,它处于非平衡状态,故C错误;
D、滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反,但与物体运动的方向可能相同,也可能相反,故D错误。
例5.
(2021春∙宜兴市校级月考)地球附近的物体都要受到重力作用,小明同学猜想物体的重力大小与物体的质量有关,于是用天平、钩码、弹簧测力计进行了研究。
(1)实验中要使用弹簧测力计。
关于弹簧测力计的使用,下列说法中不正确的是___。
A.弹簧测力计必须竖直放置,不得倾斜
B.使用时弹簧、指针、挂钩不能与外壳摩擦
C.使用前必须检查指针是否指到“0”刻度线处
D.使用时必须注意所测的力不超过最大测量值
(2)如图甲所示是他第2次测量中弹簧测力计的读数,请将此时测力计的示数填入表中的空格处。
次数
1
2
3
4
质量m/kg
0.1
0.2
0.3
0.4
重力G/N
1.0
_____
3.0
4.0
(3)请你根据表格中的实验数据,在图乙中作出重力随质量变化的图象。
(4)由图象可知:
物体的重力与物体的质量成____。
【答案】
(1)A;
(2)2.0;
(3)见上图;
(4)正比
【解析】
题干解析:
(1)A、测竖直方向上的力弹簧测力计要竖直放置,测水平方向上的力弹簧测力计就要水平放置,故A错误;B、使用中弹簧、指针、挂钩与外壳摩擦时,弹簧测力计的示数会偏小,故B正确;C、使用前必须检查零点是否准确,不准确要调零,故C正确;D、所测的力超过弹簧测力计的测量范围就会损坏测力计,故D正确;
(2)观察图象发现,弹簧测力计的量程是0-5N,弹簧测力计的分度值是0.2N;读图可知,此时弹簧测力计的示数为2N;(3)根据表中的数据先画点,再描线,如图所示;
(4)由图象可知:
物体所受的重力与物体的质量成正比;
例6.
(2021春∙成都期中)科学家牛顿发现,宇宙间任何两个物体之间都存在相互吸引的力,即万有引力。
万有引力的大小与两个物体的质量以及它们之间的距离的关系可用公式来描述:
F=G
其中:
m1、m2分别为两个物体的质量,r为它们之间的距离,G为万有引力常量,如图1所示。
(1)由上述公式可知:
两个物体间的引力F与它们之间距离的平方r2成___比。
(2)下列表中给出了部分相关的物理参数:
表1:
物体的质量/kg
太阳
地球
月球
大象
2.0×1030
6.0×1024
7.3×1022
6.0×103
表2:
两物体间距离的平方/m2
日地间距离平方
月地间距离平方
月球上物体与月心间距离平方
地球上物体与地心间距离平方
2.25×1022
1.44×1017
3.02×1012
4.06×1013
表3:
两物体间的引力/N
日地间引力
地球上大象与地球间引力
3.6×1022
5.9×104
根据上述表中的数据,结合相关公式,计算并回答下列问题:
①通过计算大象的重力G象和它与地球的引力数据对比,可以发现地球表面的物体所受的重力G和物体与地球间万有引力F大小关系是:
G____F(选填“大于”或“小于”)(g=9.8N/kg)。
②对于地球上质量不同的物体(尺寸大小与地球半径相比可忽略)与地球间的万有引力大小关系可用图2中的___(选填“甲”或“乙”)图线来表示。
③继2013年嫦娥三号实现月球软着陆之后,2018年12月8日,西昌卫星发射中心成功发射嫦娥四号探测器,标志着我国月球探测新旅程的开始。
在经历了超过26天的太空飞行后,嫦娥四号探测器于2021年1月3日成功着陆在月球背面冯卡门撞击坑。
嫦娥四号月球车命名为“玉兔二号”,是目前“世界最轻”的月球车,总质量只有140千克。
根据以上数据和信息可得出它在地球上受到的引力是在月球上引力的___倍(结果取整数)。
【答案】
(1)正;
(2)①小于;②甲;③6
【解析】
题干解析:
(1)根据万有引力公式为F=G
,由公式可知,引力大小与两物体的质量m1和m2乘积成正比,与两物体距离r的平方成反比;
(2)①大象的重力G象=m象g=6.0×103kg×9.8N/kg=5.88×104N;把大象的重力与表3中两物体间的引力相比可得,地球表面的物体所受的重力G小于物体与地球间万有引力F;②根据公式F=G
可知,对于地球上质量不同的物体与地球间的万有引力成正比,故可用图象2中的甲图线来表示。
③F地=G
,F月=G
,
6倍。
重力的大小
知识讲解
7.大小:
计算公式G=mg或g=G/m,其中g=9.8N/kg,粗略计算可以取g=10N/kg。
注意:
利用公式G=mg进行计算时,质量m的单位必须是kg,不能用g,否则计算得出的数据就会有错误。
物体所受重力与它的质量成正比。
(g的取值与位置有关,纬度越高,g值越大;海拔越高,g值越小。
)
例题精讲
重力的大小
例1.
(2021春∙无锡期中)下列物体的估测数据,你认为明显不符合实际的是( )
A.成年人的重力约为600N
B.一张邮票的质量约为60g
C.一瓶矿泉水的体积约为500ml
D.植物油的密度约为0.9×103kg/m3
【答案】B
【解析】
题干解析:
A、成年人的质量在60kg左右,受到的重力大约为G=mg=60kg×10N/kg=600N左右。
此选项符合实际;
B、一张邮票的质量较小,约为50mg。
此选项不符合实际;
C、一瓶矿泉水的质量约500g,根据ρ
可得体积约V
500cm3=500mL.此选项符合实际;
D、体积是1m3的植物油的质量为0.9×103kg,所以其密度是0.9×103kg/m3.此选项符合实际。
例2.
(2021春∙梁子湖区期中)下列估测正确的是( )
A.手提一个重为100N的包,提力一定等于100N
B.一个中学生受到的重力可能是500N
C.一个中学生的手掌受到的大气压力约为1×105N
D.上述估测均正确
【答案】B
【解析】
题干解析:
A、手提一个100N的包,只有静止或匀速直线运动时,手的提力才是100N.故A错误;
BD、中学生的质量在50kg左右,受到的重力大约为G=mg=50kg×10N/kg=500N左右。
故B正确,D错误;
C、一个标准大气压p=1.01×105Pa,而人的手掌的长度为12cm,宽度为6cm,面积估测在S=12cm×6cm=72cm2=0.0072m2,故根据p
可得压力F=pS=1.01×105Pa×0.0072m2=720N.故C错误;
例3.
(2021春∙江阴市校级期中)在下列数据中,最接近生活实际的是( )
A.一个中学生体重约为50N
B.物理书本一张纸的厚度1mm
C.一瓶矿泉水的体积最接近200L
D.人体的平均密度约为1×103kg/m3
【答案】D
【解析】
题干解析:
A、中学生的质量在50kg左右,受到的重力大约G=mg=50kg×9.8N/kg=490N.此选项不符合实际;
B、物理书一张纸的厚度为0.1mm,此选项不符合实际;
C、一瓶矿泉水的质量在500g左右,根据ρ
可得体积V
500cm3=500mL=0.5L左右。
此选项不符合实际;
D、人的密度和水的密度大约相等,接近1.0×103kg/m3,此选项符合实际。
例4.
(2021春∙南山区期末)根据你对生活中物理量的认识,下列数据中最接近生活实际的是( )
A.一名中学生的体重约为60N
B.教室的高度约为5dm
C.成年人慢跑速度大约7km/h
D.正常人的体温约38℃
【答案】C
【解析】
题干解析:
A、中学生的质量在50kg左右,受到的重力大约为G=mg=50kg×10N/kg=500N左右,故A不符合实际;
B、中学生的身高在160cm左右,教室的高度约为3.5m,故B不符合实际;
C、成年人慢跑速度大约7km/h,故C符合实际;
D、正常人的体温约37℃,故D不符合实际。
例5.
(2021春∙东台市月考)绳子能承受的最大拉力为120N,一块砖的质量为2.5kg,问用这条绳子一次最多能匀速吊起多少块砖?
(g=10N/kg)
【答案】
这条绳子一次最多能匀速吊起4块砖
【解析】
题干解析:
一块砖受到的重力为G=mg=2.5kg×10N/kg=25N;当用绳子匀速吊起砖时,拉力与砖受到的重力是一对平衡力,则砖的最大重力G最大=F最大=120N;最多提起砖的块数:
n
4.8(块);则一次最多能匀速吊起4块砖(不能取5块)。
例6.
(2021春∙阿克苏地区月考)月球对物体的引力只有地球上物体所受重力的
,在地球上用弹簧测力计称得物重是15N,问这一物体在月球上称重,物重是多少?
质量是多少?
(g=10N/kg)
【答案】
这一物体在月球上称重,物重是2.5N,质量是1.5kg
【解析】
题干解析:
物体在地球受到的重力G=mg=15N,物体的质量:
m
1.5kg;物体的质量不随位置的改变而改变,因此在月球上物体的质量还是1.5kg,因为月球对物体的引力只有地球上物体所受重力的
,所以这一物体在月球上称重,物重是:
G′=15N
2.5N。
例7.
(2021春∙苏州期中)2008春的大雪造成很多房屋垮塌,小明想知道屋顶的雪到底有多重,他找来器材进行了测量:
(1)①用弹簧测力计测出空杯子重力为0.2N;
②将杯子里装满水,用弹簧测力计测出总重(如图),为_____N,
③将杯子里装满雪的样品,用弹簧测力计测出总重为1N.杯中雪的样品体积是多少cm3,雪的样品密度是多少kg/m3.(写出计算过程,水的密度为1×103kg/m3)
(2)若屋顶面积为100m2,雪的厚度为30cm,则屋顶雪的总重力是_________N。
【答案】
(1)2.2;杯中雪的样品体积是200cm3,雪的样品密度是0.4×103kg/m3;
(2)屋顶雪的总重力是1.2×105N
【解析】
题干解析:
(1)②测力计分度值为0.2N,指针指在2N的下一个格上,G总=2.2N;水的重力G水=G总-G杯=2.2N-0.2N=2N,水的质量:
m水
0.2kg,由ρ
得水的体积:
V水
2×10-4m3,装满雪雪的体积:
V雪=V水=2×10-4m3=200cm3;③雪的重力:
G雪=G总′-G杯=1N-0.2N=0.8N,m雪
0.08kg,ρ雪
0.4×103kg/m3。
(2)屋顶雪的重力:
G雪′=m雪′g=ρ雪V雪′g=ρ雪Shg=0.4×103kg/m3×100m2×0.3m×10N/kg=1.2×105N。
例8.
(2021春∙新吴区期末)学习了大气压的知识以后,小明对大气压强通常有1.0×105Pa这么大存有疑问,想亲自证实一下。
小明买来一个塑料挂钩,把它的吸盘贴在玻璃餐桌的下表面,如图所示,测出塑料吸盘与玻璃的接触面积为1.2×10-3m2;又找来一个轻塑料桶(质量可忽略不计),在桶中装8.8L水。
(g取10N/kg)
(1)试求轻塑料桶所装水的重力。
(2)大气对吸盘产生的压力大约是多少?
(3)分析
(1)和
(2)的数据,小明认为把塑料桶挂到挂钩上不会把吸盘拉掉。
请你说明判断依据。
(4)当小明把水桶挂到挂钩上时,吸盘却被拉掉了,是大气压没有那么大还是其他原因?
请发表你的看法。
【答案】
(1)水的重力为88N。
(2)大气对吸盘产生的压力大约是120N。
(3)因为G=88N,水的重力小于大气对挂钩的压力,所以装水塑料桶挂到挂钩上不会把吸盘拉掉。
(4)不是大气压没有那么大。
可能是吸盘内没有完全压成真空或吸盘与玻璃接触面粗糙,有漏气现象,导致吸盘受到了吸盘内气体向下的压力,而使吸盘掉下
【解析】
题干解析:
(1)水的质量:
m=ρV=1×103kg/m3×8.8×10-3m3=8.8kg,水的重力:
G=mg=8.8kg×10N/kg=88N,
(2)吸盘面积:
S=1.2×10-3m2,吸盘受到的大气压力:
F=PS=1.0×105Pa×1.2×10-3m2=120N。
(3)因为G=88N,水的重力小于大气对挂钩的压力,所以装水塑料桶挂到挂钩上不会把吸盘拉掉。
(4)不是大气压没有那么大。
可能是吸盘内没有完全压成真空或吸盘与玻璃接触面粗糙,有漏气现象,导致吸盘受到了吸盘内气体向下的压力,而使吸盘掉下。
重力的方向
知识讲解
6.方向:
竖直向下
例题精讲
重力的方向
例1.
(2021∙长春模拟)下列应用与物理知识对应不正确的是( )
A.铅垂线-利用重力的方向
B.跳远助跑-利用惯性
C.反水弯-利用连通器原理
D.飞机起飞-利用浮力
【答案】D
【解析】
题干解析:
A、“铅垂线”是了利用重力的方向总是竖直向下的原理。
故A正确;
B、运动员跳远助跑是为了利用惯性,使自己跳得更远。
故B正确;
C、反水弯是在卫生器具内部或器具排水管段上设置的一种内有水封的配件。
存水弯中会保持一定的水,可以将下水道下面的空气隔绝,防止臭气进入室内。
利用的是连通器原理。
故C正确;
B、飞机机翼上方空气流速大压强小,下方空气流速小压强大,机翼在压强差的作用下,受到升力作用而起飞。
故D错误。
例2.
(2021春∙宁都县期中)关于重力的理解正确的一项是( )
A.重力的方向总是垂直向下的
B.重力的大小与质量成正比
C.物体的重心一定在物体上
D.重力不随物体位置、形状、状态的变化而变化
【答案】B
【解析】
题干解析:
A、重力的方向总是竖直向下的,即指向地心,而不是垂直向下指向地面,故A错误;
B、由于重力与质量的关系为G=mg,所以重力的大小与质量成正比,故B正确;
C、物体的重心不一定在物体上,比如:
篮球、足球等,故C错误;
D、物体的重力与所在处的纬度、高度有关,所以重力的大小随物体位置的变化而变化,故D错误。
例3.
(2021春∙垦利区期末)建筑工人在砌墙时常常利用重垂线来检查所砌的墙壁是否竖直,这是利用了__________。
【答案】
重力方向竖直向下
【解析】
题干解析:
地面附近的物体由于地球吸引而受到的力叫做重力,重力的方向竖直向下;建筑工人在砌墙时,常利用重垂线来检查所砌的墙是否竖直,这是利用了重力方向竖直向下的原理。
例4.
(2021春∙鹤城区期末)建筑工人利用悬挂重物的细线来确定墙壁是否竖直。
这是因为重力方向是______,当重锤静止时,它受到的重力和绳子的拉力是____力。
【答案】
竖直向下;平衡
【解析】
题干解析:
(1)建筑工人在砌墙时常常利用悬挂重物的细线来确定竖直方向,以此来检查所砌的墙壁是否竖直,这是利用了重力方向总是竖直向下。
(2)重锤受到的重力与拉力作用在同一个物体上,并且这两个作用力要作用在一条直线上,方向相反,由于重锤静止,这两个力是平衡力。
例5.
(2021春∙句容市月考)重力的方向
小组讨论重力的方向,本小组认为重力的方向是______
理由:
____________________。
观察图,归纳重力的方向是____________。
【答案】
竖直向下;悬挂重物的绳子,静止时总是竖直向下的;竖直向下、指向地心的
【解析】
题干解析:
重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,它不是地球对物体的吸引力,重力的方向总是竖直向下的;观察重锤线悬挂时总是竖直向下,地球附近的物体所受重力的方向总是指向地心的。
这些例子都说明重力的方向是竖直向下、指向地心的;
例6.
(2021春∙如皋市校级期中)如图所示是同学们在老师指导下探究重力方向的实验装置。
(1)将该装置放在水平桌面上后,逐渐改变木板M与桌面的夹角α,会观察到悬线OA的方向____(变化/不变);
(2)剪断悬线OA,观察小球下落的方向是______;
(3)从以上实验现象分析得到的结论是______________,建筑工人经常使用的_____就是该原理的应用。
【答案】
(1)不变;
(2)竖直向下;
(3)重力的方向总是竖直向下的;重垂线
【解析】
题干解析:
(1)因为重力的方向总是竖直向下的,所以悬线OA由于受重力的作用就保持竖直方向不变;
(2)剪断悬线OA,小球在竖直向下的重力的作用下就会竖直向下运动;(3)通过分析得出的结论:
重力的方向总是竖直向下的,建筑工人使用的重垂线就是利用这个原理制成的。
重心
知识讲解
8.作用点:
重心
(1)定义:
对于整个物体,重力作用的表现就好像作用在某一个点上。
(2)对于形状规则质量分布均匀的物体来说,重心就是其几何中心。
(3)重心可以在物体上也可以在物体外。
(圆环)
(4)为了研究问题方便,在受力物体上画力的示意图时,常常把力的作用点画在重心上。
(5)重心越低,稳定性越好。
9.应用:
重垂线
例题精讲
重心
例1.
(2021春∙汝阳县期中)下列关于重心的说法中,正确的是( )
A.物体所受重力的作用点叫做重心
B.只有物体的重心才受到重力的作用
C.物体的重心一定在物体上
D.物体的重心一定在它的几何中心处
【答案】A
【解析】
题干解析:
A、物体所受重力的作用点叫做重心,故A正确;B、重心是物体各部分所受重力的作用点,故B错误;
C、重心是重力的作用点,物体的重心即可能在物体上,也可能在物体外,如篮框的重心在篮框之外,故C错误;D、只有质量分布均匀、形状规则的物体其重心在其几何中心,其它物体的重心不在其几何中心,故B错误;
例2.
(2021春∙遂宁月考)关于物体的重心,下列说法不正确的是( )
A.一切物体的重心都在它的中间位置
B.一切物体的重心都是该物体所受重力的作用点
C.物体的重心不一定都在物体上
D.质地均匀,形状规则的物体的重心在它的几何中心上
【答案】A
【解析】
题干解析:
A、因为只有规则物体的重心在物体的几何中心,不规则物体的中心不一定在物体的中间位置,所以A选项说法错误;
B、因为重力的作用点叫重心,因此B选项说法正确;
C、比如篮球是规则物体,重心为球心,不在物体上,因此C选项的说法正确;
D、因为规则物体的重心在物体的几何中心,因此D选项说法正确。
例3.
(2021春∙河东区月考)下面对重心描述不正确是( )
A.重心可以在物体外部
B.形状规则的物体重心在其几何中心位置
C.重心一定在物体的内部
D.人的重心始终在人体的内部
【答案】BC
【解析】
题干解析:
AC、重心可以在物体的内部,如实心物体;也可以在物体的外部,例如圆环的重心,故A正确,C不正确;
B、质量分布均匀、形状规则物体的重心与其几何中心重合,如果质量分布不均匀,重心就和几何中心不重合,故B不正确;
D、人的重心始终在人体的内部,故D正确。
例4.
(2021春∙二道区校级月考)图甲为著名的厦门“怪坡”,在怪坡上,“车倒爬,水倒流”,科学家实地测量却发现,95m长的怪坡“坡顶”比“坡底”还要低1.6m,但受周围参照物的影响产生了错觉,由此可见,“眼见为实”有纰漏,科学测量明真相。
(1)水平仪放在水平面上时,重垂线位置如图乙(a)所示:
放在怪坡上时重垂线位置如图乙(b)所示,此时水平仪___(选填“左”或“右”)侧偏高。
(2)图丙中,线段AB和线段CD的实际长度的大小关系为____(选填“相等”或“不相等”)。
【答案】
(1)右;
(2)相等
【解析】
题干解析:
(1)由图知,重锤线偏离中线向左,说明右侧偏高;
(2)仅凭感觉,CD长一些,但使用毫米刻度尺测量知,线段AB和线段CD的长度相等。
例5.
(2021春∙重庆期中)对于整个物体,重力作用的表现就好像它作用在某一个点上,这个点叫做物体的____。
质地均匀、形状规则的物
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