物理重力教案
物理重力教案
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，重力教案。
(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(guò)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(lái)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
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(shuō)說(shuō)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(kāi)手就會(huì)被甩掉。那為什么我們并沒(méi)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,]蘋果落地和萬(wàn)有引力。
地球和月亮之間存在著相互吸引的力,這就是萬(wàn)有引力(universal gravity),萬(wàn)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(wàn)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。
1.想一想、你還看到過(guò)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(wú)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(méi)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(lái)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(shuí)知道重力用什么測(cè)量?怎樣測(cè)量?用彈簧測(cè)力計(jì)來(lái)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(méi)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(guò)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(shuō)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(lái),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=9.8N/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。
G=4×1000kg×9.8 N/kg=39200N注意:質(zhì)量的單位必須用kg。
2.質(zhì)量是50g的雞蛋,重是多少牛(取g=10 N/kg)?
G=50÷1000kg×10 N/kg=0.5N注意:質(zhì)量的單位必須用kg。
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(lái)我們來(lái)了解重力的第二個(gè)要素:方向。通過(guò)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(lái),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(shuō)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(shuō)說(shuō)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(shuō)明墻壁豎直,如果重垂線和桌面及窗臺(tái)是垂直的,則說(shuō)明桌面和窗臺(tái)是水平的。建筑工人之所以用重垂線來(lái)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(shuō)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谒麄兯幍奈恢脕?lái)說(shuō)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(shuō)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)榈厍蛏喜煌胤降娜藗兌际艿降厍蛑赶虻匦牡闹亓ψ饔?所以各個(gè)地方的人們都能安然無(wú)恙地生活在地球表面。
(四)重心接下來(lái)我們來(lái)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(centergravity),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(guò)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(lái),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(lái)。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(zhǎng)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(kāi)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(zhǎng)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(kāi)雙臂保持平衡,因此我覺(jué)得走鋼絲的演員手握一根長(zhǎng)桿是為了借助加長(zhǎng)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(lái)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(jiàn)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(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究一下。
重力和質(zhì)量的關(guān)系曲線圖做出來(lái)。
通過(guò)我們研究發(fā)現(xiàn),重力和質(zhì)量成正比,用來(lái)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。
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