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(yùn)動(dòng)路線。   (3)讓一只木球在講臺(tái)上沿直線運(yùn)動(dòng),滾到講臺(tái)邊后落向地面,觀察其運(yùn)動(dòng)路線。   在演示的幾種情況中,球的運(yùn)動(dòng)有什么共同之處呢?不論小球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何。它最終都落回了地面。產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因是什么呢?球運(yùn)動(dòng)過程中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變是因?yàn)槭艿搅肆Φ淖饔?球都落回了地面一定是受到了指向地面的力的作用。這節(jié)課我們就一起來研究這個(gè)指向地面的力——重力的知識(shí)。   二、新課學(xué)習(xí)   (一)重力   1.想想做做   請(qǐng)同學(xué)們用一根細(xì)線拴住自己的橡皮,做如書中圖所示的實(shí)驗(yàn),說說你的感受。   同學(xué)們是不是發(fā)現(xiàn)橡皮做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)需要用力拉著,松開手就會(huì)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(zhuǎn),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(xué)家牛頓發(fā)現(xiàn)的,他是看到蘋果落地受到啟發(fā)而發(fā)現(xiàn)了萬有引力。地面附近的物體也會(huì)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(xiàn)像是物體受到重力的作用而產(chǎn)生的。比如現(xiàn)在流行的蹦極、美麗的瀑布、蕩秋千等,還有課前的實(shí)驗(yàn),木球無論怎樣運(yùn)動(dòng)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(huì)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(shí),就是把夯舉高釋放,夯由于受到重力而向下運(yùn)動(dòng)就能將地基夯實(shí)。跳水運(yùn)動(dòng)員走到高高的跳臺(tái)上向下跳時(shí)也是由于受到重力作用才能在完成各種動(dòng)作后入水。人和各種動(dòng)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(xué)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(diǎn)。我們就先來研究重力的大小怎樣確定,它和什么因素有關(guān)呢?   1.重力的大小   同學(xué)們可以先大膽猜想一下物體的重力和什么有關(guān)?然后可以參考教材中的提示,用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的想法,然后交流實(shí)驗(yàn)的情況。   誰知道重力用什么測(cè)量?怎樣測(cè)量?用彈簧測(cè)力計(jì)來測(cè)量重力。使用彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)要先觀察量程和分度值,如果指標(biāo)沒有指零還要先進(jìn)行調(diào)零,然后將被測(cè)物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下方,物體靜止時(shí),根據(jù)指針的位置讀出指示的值即為被測(cè)物體的重力。學(xué)生實(shí)驗(yàn),教師巡視指導(dǎo),并參與學(xué)生的活動(dòng)。   根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)做出的重力與質(zhì)量關(guān)系的圖像是一條過原點(diǎn)的直線。   根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,我們知道每一次測(cè)出的重力與其對(duì)應(yīng)質(zhì)量的比值基本上是一個(gè)不變的值,這個(gè)比值大約是9.8。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明物體所受的重力跟它的質(zhì)量成正比。我們用G表示重力,g表示重力和質(zhì)量的比值,同學(xué)們實(shí)驗(yàn)的結(jié)論就可以用一個(gè)公式表示。請(qǐng)大家自己表示出來,并想一想單位是什么。   g的單位可根據(jù)重力G(N)和質(zhì)量m(kg)的單位得出:g=9.8 N/kg。在使用公式計(jì)算時(shí),質(zhì)量(m)的單位必須用kg。重力(G)的單位必須用N。粗略計(jì)算時(shí),g的值可取10 N/kg。   2.練習(xí)   練習(xí)1.一塊鋼錠的品質(zhì)是4t,計(jì)算它所受到的重力。   =4×1000kg×9.8 N/kg=39200N   注意:質(zhì)量的單位必須用kg。   練習(xí)2.質(zhì)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(zhì)量的單位必須用kg。   練習(xí)3.根據(jù)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(xí)慣將質(zhì)量稱為重量,同學(xué)們應(yīng)注意區(qū)別。   (三)重力的方向   知道了物體重力的大小和它的質(zhì)量有關(guān),接下來我們來了解重力的第二個(gè)要素:方向。通過實(shí)驗(yàn)和生活經(jīng)驗(yàn),我們已經(jīng)了解了一切物體在失去支持時(shí)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(shí)線的方向。   小球受重力自由下落時(shí)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(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們利用重垂線檢查我們教室的墻壁是否豎直,窗臺(tái)及課桌面是否水平。說說你們檢查的結(jié)果和根據(jù)。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(tái)是垂直的,則說明桌面和窗臺(tái)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?yàn)橹卮咕�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(wěn),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(wěn),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?qū)τ谒麄兯�處的位置來說都是豎直向下的。因?yàn)榈厍蚴乔蛐?所以地球上不同位置上的“下”實(shí)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(yīng)該叫做“向上”。正因?yàn)榈厍蛏喜煌�地方的人們都受到地球指向地心的重力作�?所以各個(gè)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(gè)要素:作用點(diǎn)。   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(huì)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(huì)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(diǎn),這個(gè)點(diǎn)叫做物體的重心(center gravity),也就是重力的作用點(diǎn)。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(qǐng)同學(xué)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(xì)繩系住木板的一點(diǎn)懸掛起來,沿著細(xì)繩的方向在木板上畫出一條線;再用細(xì)繩系住木板的另一個(gè)點(diǎn)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(diǎn)就是這個(gè)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(guān),用懸掛法可以確定各種物體的重心。一般材料均勻、外形規(guī)則的物體的重心,就是這一物體的幾何中心。(出示粗細(xì)均勻的細(xì)木棒和木球)如這兩種物體的重心在哪兒?   粗細(xì)均勻的木棒的重心在木棒的中點(diǎn),均勻圓木球的重心在它的球心。如將一粗細(xì)均勻的長棒從中間彎折成90°角,重心還在棒的中點(diǎn)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(qǐng)同學(xué)們雙腳分開站好,大家一定能很穩(wěn)地站在地面上,如果身體的各個(gè)部位都不動(dòng),只讓你抬起一只腳,還能站穩(wěn)嗎?試一試,根據(jù)自己的體驗(yàn)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(dòng),抬起一只腳后就站不住,要想一只腳穩(wěn),身體就必須傾斜,身體傾斜時(shí),人體的重心位置也會(huì)跟著移動(dòng)。走鋼絲的演員的重心位置必須落在鋼絲上時(shí)才不會(huì)傾倒。   人走路,腳下不穩(wěn)時(shí)會(huì)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(diào)整重心,保持平衡。   不倒翁身體的下部有一個(gè)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(huì)使它回到原來的位置,所以扳不倒。   三、小結(jié)   讓學(xué)生總結(jié)本節(jié)學(xué)習(xí)到了哪些知識(shí)。   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(zhì)量到底是什么關(guān)系,我們可以通過實(shí)驗(yàn)來研究一下。重力和質(zhì)量的關(guān)系曲線圖做出來。   通過我們研究發(fā)現(xiàn),重力和質(zhì)量成正比,用來計(jì)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(diǎn)叫重心。