重力
3.重心
物體的每一部分都受到重力作用,為了研究問題方便,從效果上看,我們可以認為物體受到的重力集中作用在一點,這一點叫物體的重心。
“認為”:重心的概念是人為引入的。
“從效果上看”:等效代換的思想,即在處理某些問題時,如果想象把構成物體的全部物質壓縮成一個點集中在重心處,將不影響研究的結果。
(1)質量分布均勻的物體,重心的位置只跟物體的形狀有關。
演示:均勻直棒的重心在中點;均勻三角板的重心在三條中線的交點。
均勻球的重心在球心,均勻圓環重心在圓心。
回顧:初中學過,可以用懸掛法找物體的重心。演示:重心板實驗。
物體的重心不一定是物體上的一個點(如圓環、直角尺等)。
(2)質量分布不均勻的物體,重心的位置還跟質量的分布情況有關。如:一把鐵鍬的重心在靠近鍬頭的一側。演示“模擬鐵鍬”的重心。問:如果從重心處切開,哪頭重?同學回答并用杠桿平衡解釋支點在重心處時“鐵鍬”的平衡。最后用剪刀剪開“鐵鍬”,兩段各放在天平兩盤中,驗證一下。
演示:起重機的重心,隨著提升重物的質量和高度而變化——cai課件。
重心隨重物質量增大而前移,隨提升高度增大而上移,重心快超出支面時發出報警聲。
放錄像:欹器。
靜止時向右傾斜,倒入一半水時處于正位,繼續倒水,重心向左上方移動,倒滿水則傾覆。——“滿則覆,中則正,虛則欹”。
(3)重心的實用意義
重心的高低和支面的大小決定物體的穩定程度。(可閱讀《讀本》第一冊第六章第六節)
計算勢能,用到重心的概念。
4.萬有引力
(1)地球對它周圍的物體有吸引作用。
牛頓從蘋果落地聯想到地球與月球之間、行星與太陽之間、任何兩個物體之間都有相互吸引的力,這種力叫萬有引力。
(2)萬有引力是由于物體具有質量而在物體之間產生的一種相互作用。
(3)物體的質量越大,萬有引力就越大;物體間距離越大,萬有引力就越小。(定量關系將在以后學習)
由于一般物體的質量不大,它們之間的萬有引力極其微小。例如兩個直徑1m的鐵球(質量約4 100kg)靠在一起時,它們間的萬有引力約為1.1×10-3n。
天體的質量很大,因此天體間的萬有引力十分巨大。例如地球和太陽之間的萬有引力大約是3.6×1022n,它足以拉斷直徑9×103km的鋼柱。
(三)課堂小結
1.重力是地球對物體的引力所產生的。從本質上講,重力屬于萬有引力,但不能說重力就是地球對物體的萬有引力。一般來說它們的大小和方向都有差別,但差別甚小。
2.物體在其它星球上受到星球的吸引也產生相應的重力。通常不加說明時,“重力”是指物體在地球上受到的重力。
3.重力的方向是豎直向下的;重力的大小與物體的質量和所在位置有關:g=mg。在地面附近不太大的范圍內,可認為物質(質量一定)受到的重力是恒力。(計算表明:沿地表相距1800m的兩點,重力的方向相差不到1′。)
4.重心是重力的作用點,重心不一定在物體上。重心位置與物體的質量分布和形狀有關。
(四)作業與思考
1.課本p.13練習二。說明:第(1)題第③項中“運動”指沿地面不太大的范圍內的運動。
2.演示:雙錐體“往上爬”。請大家仔細觀察并揭秘。
軌道低端窄,雙錐體的重心高;軌道高端寬,雙錐體的重心低。表面看來雙錐體由a端釋放,會自動地向較高的b端“爬升”。實際上仍是從重心高處向重心低處滾下來。