第四節 來自地球的力【教學目標】一、知識與技能1.知道什么叫重力，了解重力產生的原因.2.理解重力的大小與質量的關系；知道=9.8N/和它所表示的物理意義.3.知道重力的方向、重心以及重垂線的應用.4.能利用重心的知識分析實際問題.二、過程與方法通過學生探究實驗得出影響重力的因素,通過“實驗分析”強化理解重力方向及重心.三、情感、態度和價值觀1.培養學生樂于探究自然現象、物理規律的興趣，提高學生辯證地分析物理知識的意識.2.培養學生的交流意識與團隊協作精神.【教學重點】重力與質量的關系，理解重心的概念和應用.【教學難點】理解“重力”的概念，熟練掌握重力公式,理解重力的方向以及重心的位置.【教具準備】彈簧測力計、鉤碼（一盒）、重錘、細線、橡皮、刻度尺、多媒體課件等.【教學課時】1課時【鞏固復習】教師引導學生復習上一節內容，并講解學生所做的課后作業，加強學生對知識的鞏固.【新課引入】教師播放課件視頻：蘋果下落；水往低處流；拋出的球落地.引導大家觀看視頻，并提出問題：日常生活中，你還看到過哪些與此類似的現象？學生思考、討論、交流.教師就學生舉例提出問題：請大家思考，你看到的這些物理現象有什么共同特點？學生：不論物體的運動狀態如何，它們最終都落回了地面.師 同學們回答得很好，下面我們來研究產生這些現象的原因重力.【進行新課】重力師 請同學們閱讀課本111頁619左邊的文字.學生閱讀.師 通過以上閱讀，你知道了什么?學生甲：地球對物體的吸引力叫重力.學生乙：由于受到重力的作用，水往低處流，拋出去的物體都會落回地面.學生丙：由于受到重力作用，成熟的蘋果會豎直下落.師 大家閱讀很認真，而且抓住了要點，講得很好.據說正是下落的蘋果打在牛頓的頭上，激發了他的靈感，打開了揭示引力迷宮的大門.希望以后下落的橘子、梨子打在你們的頭上，你們也能產生靈感，再打開一個個科學迷宮.人們對自然界事物的認識并不是一帆風順的，對重力的認識也一樣，下面請同學們閱讀“信息窗”.師 重力的施力物體是什么?學生：重力的施力物體是地球.師 對，地球是否也受到地面上物體的吸引力?根據是什么?學生：根據力的作用是相互的，所以地球也受到地面上物體的吸引力.師 有疑問嗎?學生：地球受到地面上物體的吸引力，怎么不會向地面上的物體方向運動?師 因為地球的質量很大，受到的力很小，所以感覺不到地球向地面上的物體方向運動.板書：重力：由于地球的吸引而使物體受到的力叫做重力，通常用字母G表示，地球附近的所有物體都受到重力的作用.重力的施力物體是地球，受力物體是地球附近的所有物體.重力的大小師 重力是一種力，則重力也應有大小、方向、作用點三個要素，重力的大小如何測定?重力的方向如何確定?重力的作用點如何確定?下面，我們先來探究物體所受重力的大小如何測定?學生：物體所受重力的大小可以用彈簧測力計來測定.師 正確.如何用彈簧測力計測物體重力的大小?學生：把物體掛在豎直放置的彈簧測力計上，彈簧測力計的示數就等于物體所受重力的大小.師 基本正確，請大家注意：物體掛在彈簧測力計下，要當彈簧測力計和物體都處于靜止狀態時，指針示數穩定，才能讀出示數.否則，物體處于運動狀態，指針示數不穩定，無法讀出示數的.物體所受重力的大小簡稱物重.師 請大家猜想，物體重力的大小與哪些因素有關？學生思考，發表看法：學生1：可能與物體的體積有關；學生2：可能與物體的質量有關；學生3：可能與物體的形狀有關；學生4：可能與它相對地面的位置有關；學生5：可能與物體的密度有關教師總結學生的猜想：重力的大小與質量有關，質量越大，重力越大.師 怎么證明你的猜想正確?學生：實驗.師 現在大家基本上掌握了研究物理問題的方法，知道任何猜想是要用實驗驗證.你們準備如何設計實驗?學生：桌面上有6只質量為50g的鉤碼，第1次在彈簧測力計下掛一只鉤碼，測出它的重力大小，然后逐個增加，分別測出2只鉤碼，3只鉤碼所受的重力大小，并填在課本P112頁的表格中，通過分析數據，得出結論.師 你設計得很好，大家掌聲鼓勵，下面大家分組實驗.學生分組進行探究實驗，教師巡回檢查.督促每個學生動手、參與.師 下面請各小組交流實驗數據，看看哪些數據是相似的，哪些數據表現出異常，為什么會這樣?學生討論、交流.師 通過分析實驗數據，你的結論是什么?學生：物體所受重力跟它的質量成正比，其比值是定值，約等于9.8Nkg.師 正確，你歸納得很好，在物理學中用符號G表示物重，m表示質量，g表示一個物體的物重跟這個物體的質量之比，則物重與質量的關系為G/mg或Gmg.在精確度要求不高的情況下，可取g10Nkg，而lkg質量的物體，所受重力的大小約為10N.如果題目沒有交代，一般g取9.8Nkg.板書：（1）物體所受重力與質量成正比，重力與質量的比值約為9.8Nkg.（2）用公式表示為：G/mg或G=mg.m單位是kg，G單位是N，g單位是N/kg.例題1 物體在地球上的重力大約是它在月球上重力的6倍，一個質量為600g的鐵塊在地球上重多少牛?在月球上質量是多少千克？重力為多少牛?(g取10Nkg)解：根據公式G=mg可得，G=mg=0.6kg10Nkg=6N，從地球到月球，物體質量不變，月球上的重力為G月=mg月=1/60.6kg10Nkg=1N.答：一個質量為600g的鐵塊在地球上重6牛，在月球上質量是0.6千克，重力為1牛.師 這里請大家注意：人們常說“這一袋米的重量是10kg”或“買10kg的大米”都指的是質量，質量習慣稱為重量.然而，人們在生活中也常把重量理解為所受重力的大小，特別是還有不少的物理書、科普書也把重力稱為重量.為了回避這些模糊不清甚至彼此矛盾的提法，我們教材中將物體所受重力大小稱為物重，質量就是質量，不提“重量”這個詞.【課堂訓練】完成練習冊中本課時對應課堂作業部分練習.重力的方向師 重力是一種力，則重力有大小、方向、作用點三個要素，重力的方向如何確定？重力的作用點如何確定？下面我們就來學習這些知識.師 好，我們再來探究重力的方向.重力的方向如何呢？請同學們觀察：(1)小木球自由下落的方向；(2)懸掛物體的線自由下垂的方向.引導學生分析：小球受重力作用自由下落，下落時運動方向即重力的方向，這一方向豎直向下；懸掛的物體受重力的作用拉懸線自由下垂，懸線下垂的方向便是重力方向，這一方向豎直向下.師 你可得出什么結論?學生：重力的方向總是豎直向下的.板書：重力的方向總是豎直向下.出示重垂線，讓學生觀察.演示重垂線檢查教室墻面是否豎直.師 如何用這個重垂線來檢查窗臺、桌面是否水平？需要什么輔助器材？學生思考、討論.（教師提示用“水平儀”）教師播放多媒體課件“水平儀”，并講解“水平儀”的工作原理.水平儀（多媒體課件）（1）水平儀的制作：找兩塊木板A、B，相互垂直釘在一起，如圖所示，在A木板中間畫一條線，在線的上端釘一個釘子，將重垂線拴在下面.便可用它來檢查窗臺、桌面是否水平.（2）水平儀的工作原理：當把它放在桌面上時，如果重垂線與所畫的直線重合，說明桌面是水平的，若不重合，被檢查的桌面就不水平.因為A木板與B木板互相垂直.若桌面水平，B木板就是水平的，A木板上的刻度線就在豎直方向上，由于重力的方向總是豎直向下，重垂線總是豎直向下，這時兩線重合；桌面不水平時，B木板也不水平，刻線就不在豎直方向上，重垂線就不能與它重合.師 重垂線的原理是什么?學生：根據重力的方向是豎直向下.師 你還知道重垂線有哪些應用?學生甲：用重垂線檢查工作臺面是否水平.學生乙：用重垂線檢查墻壁上的畫是否掛正.演示實驗如下圖，讓學生觀察兩條重垂線的方向，看它們是否相同?重垂線與水平桌面、傾斜桌面是否垂直?學生：兩條重垂線方向相同，都在豎直方向，重垂線方向與水平桌面垂直，與傾斜桌面不垂直.師 課后每位同學自制一重垂線，校準教室的墻壁是否豎直、桌面是否水平，窗臺是否水平.師 地球是圓的，站在地球上不同位置的人所受重力都是豎直向下的?(多媒體展示在和我們中國相對應的地球的另一面阿根廷人的圖片)學生討論、交流.師 重力方向實質是指向地心的，對于中國人和阿根廷人上下判斷與我們是一樣的.教師說明：重力的方向是豎直向下的，不能理解為垂直于支持面向下.所謂豎直向下是指與水平方向垂直并指向地球中心.垂直向下是指垂直于支持面向下，其方向與支持面的情況有關，而豎直向下是唯一的、確定的方向，不隨支持面的情況而變化.注意不要把豎直向下等同于垂直向下.【課堂訓練】完成練習冊中本課時對應課堂作業部分練習.重心（1）重心師 接下來我們來研究重力的另外一個要素：作用點.重力的作用點叫重心.好，先看一個實驗.教師演示實驗：找刻度尺的重心.（教師在刻度尺的重心處標上記號，引導學生理解刻度尺的重心在它的幾何中心處）教師用多媒體播放課件“對重心的六點認識”，并講解.對重心的六點認識（多媒體課件）重心是一個物體各部分受到的重力作用的等效作用點；質量分布均勻的物體，重心的位置只跟物體的形狀有關，有規則幾何形狀的均勻物體，它的重心在它的幾何中心，如鉛球的重心就在球心；質量分布不均勻的物體，重心的位置除與物體的形狀有關外，還跟物體的質量分布有關；物體重心的位置，可以在物體上，也可以在物體外，如圖甲所示，一個平板的重心在板上，而一個鐵環的重心就不在環上.薄板重心的求法（懸掛法）：薄板的重心位置可用懸掛法求出，如圖乙所示.先在A點把板懸掛起來，物體靜止時，所受的重力與懸繩的拉力在同一豎直線上，所以物體的重心一定在通過A點的豎直線AB上.然后在C點把物體懸掛起來，同理知，物體的重心一定在通過C點的豎直線CD上，AB和CD的支點O就是薄板重心的位置.重心的位置與物體所在的位置及放置狀態和運動狀態無關.但一個物體內質量分布發生變化時，其重心的位置也發生變化.如一個充氣的籃球，其重心在幾何中心處，若將籃球內充入一半體積的水，則球（含水）的重心將下移.板書：重心：重力的作用點叫重心，質地均勻、外形規則的物體，其重心就在它的幾何中心上.師 下面請大家找一找自己的鋼筆、鉛筆、文具盒的重心.學生隨堂實驗探究.師 人體的重心會隨姿態的改變而改變，原因是人的幾何形狀改變了.人下蹲時，重心如何改變？人站起來時，重心又如何改變？學生：人下蹲時，重心降低；人站起來時，重心升高.（2）重心與穩定程度師 下面請大家閱讀課本P115“信息窗：提高物體穩定程度的訣竅”.學生閱讀.師 通過閱讀，你知道了什么?學生：提高穩度程度方法有兩種：一是增大支承面，二是降低重心.例題 重5N的木塊放在斜面上靜止不動，用力的圖示畫出木塊受的重力.解析：物體的重力的作用點在重心，方向豎直向下.答案：如下圖：【課堂小結】大家這節課的收獲確實不少，我們共同學習了重力，知道了重力產生的原因，知道了物體所受重力的大小與物體的質量成正比，還學會了重力的計算方法.我們知道了重力的方向總是豎直向下的，這個在實際生產、生活中得到了廣泛應用，如重垂線，還知道了重力的作用點重心的位置.【課后作業】完成練習冊中本課時對應課后作業部分練習.1.在探究重力的大小與哪些因素有關時，先讓學生根據已有的知識和生活經驗進行猜想與假設，教師引導學生對部分猜想假設進行篩選，找出共同的研究目標，探究重力大小與質量的關系，學生分組進行實驗探究，這樣激發了學生學習的興趣，調動了學生的學習主動性、積極性，活了課堂氣氛.2.在解決重力的方向這一部分的教學過程中，為了充分體現以學生為主體的教學理念，調動學生積極參與，教師遵循了由易到難，層層深入的方法.通過讓學生了解：重垂線、水平儀，使學生體會到重力方向的重要應用，感受到物理就在身邊，體現了“從生活走向物理，從物理走向社會”的新課程理念.3.在“重心”教學過程中，由于重心是個比較抽象的概念，為了幫助學生建立這個物理模型，可以先做一個小實驗（找刻度尺的重心），然后告訴學生，刻度尺上的幾何中心處就是重力的作用點，叫做重心.重心的位置不僅跟物體的形狀有關，而且還跟材料是否均勻有關.通過這樣的教學處理，學生便對重心的概念有了一個具體的感知，知道物體受到的重力可以看作是集中在物體上的一點上；利用這個重心的平衡特點，還能找出材料不均勻或形狀不規則物體的重心.真正做到了感知分析再感知，具體抽象具體，起到了事半功倍的效果