第二章第二节重力相关探讨：苹果为何落地、大气为何不逃逸？

第二章第二节探讨了重力现象。马青投掷铅球后，铅球的运动轨迹与苹果下落有何相似之处？观察与思考：为何树上的苹果总是垂直向下坠落？环绕地球的大气层为何不会逃离地球？月球为何会围绕地球旋转？水流为何总是流向低处？那么，什么是重力呢？物体因地球引力而承受的力被称为重力。需特别指出的是，重力并不等同于地球对物体的吸引力。符号表示为G。地球为施力物体，而地球表面附近的所有物体均为受力物体。关于重力的定义，它是由地球引力引起的物体所受的力。其产生的原因正是地球对物体的吸引。

球的引力作用导致物体从静止状态开始自由下落，当物体悬挂静止时，悬线的方向与重力的方向一致，即都是竖直向下。重力始终指向地心。值得注意的是，重力是垂直于支持面的，当物体与支持面接触时，这一特性尤为明显。铅垂线和水平仪是测量重力的重要工具。在以下各图中，需要找出重力示意图绘制不正确的一项（物体均处于静止状态，所受重力标记为G）。选项A：重力的大小可以通过弹簧测力计或弹簧磅秤来测量，单位为牛顿（N）。实验活动一：通过一组实验数据，我们可以研究物体所受重力的大小与其质量之间的关系。实验数据包括：重力的符号为G，实验次数为1、2、3，钩码的质量分别为0.05kg、0.10kg、0.15kg，对应的重力G分别为0.50N、1.00N、1.50N，重力与质量的比值G/m分别为10N/kg、10N/kg、10N/kg。

通过对比G/m的数值，我们可以得出以下结论：观察并分析后，我们还能得出哪些结论呢？综合分析后得出的结论有：（1）物体所受的重力与其质量之间存在一定的关联性（2）重力的大小与物体的质量之间存在着一种关系：需要强调的是，这种关系是一个恒定的量。物体所承受的重量与它的质量之间存在着直接的比例关系，这一关系可以用公式G=mg来表示，其中g的数值为9.8N/kg。需要注意的是，g值在地球的不同地点会有所变化，但在大多数情况下，这种差异可以忽略不计，因此我们可以认为g值是恒定的。物体并非仅在地面静止时才会受到重力，它在自由下落时重力并未减小，而向上抛出时受到的重力与静止时相同。

4、在相同地点，同一物体无论处于何种运动状态，其承受的重力大小始终保持一致。学生练习：（多选）关于重力的相关知识，以下说法中正确的是：（）A.重力是地球对物体的吸引力，其作用方向始终朝向地心。B.重力的作用方向与物体自由下落时的运动方向相同。C.杆秤可以直接用来测定重力的强度。D.在不同的地理位置，较重的物体有时可能会受到比轻物体更小的重力作用。BD重力的作用点位于何处：物体的各个部分都承受着来自其他各部分的重力影响。为了便于研究重力作用，简化问题分析，从实际效果出发，我们可将物体所受的重力视为集中于某一点。这一点被称为物体的重心。关于“重心”的概念，可以这样理解：它是物体受到重力作用的集中点。

在探讨效果方面，我们可以采取一种理念，即设想将构成物体的所有物质压缩并汇聚至一个焦点，位于物体的重心，这样的操作不会对研究结论产生任何影响。规则物体若质量分布均匀，其重心位置可视为几何中心所在；对于形状不规则且薄薄的木板，需考虑质量分布情况来推算重心的具体位置；至于质量分布不均的物体，确定其重心同样需要依据质量分布的特点来进行计算。悬挂法中，针对处于静止状态的物体，它仅受到两种力的作用，即重力与拉力。当这两个力达到平衡状态时，它们的大小必然相等，方向相反，并且作用在同一直线上（这确保了力矩的平衡），从而使得重力与绳索保持在同一条直线上。

因此，绳索的轨迹沿着重心的连线延伸，这也意味着绳索的轨迹经过重心的位置（即重力作用的点）。在两次悬挂的情况下，这个重力作用点均适用。在两次悬挂实验中，两次所用的绳线均穿过重心，因此这两次绳线的交点必然位于重心所在的位置。对于不规则的薄板，我们通过悬挂法来测定其重心。首先，探讨的问题一：在质量均匀分布的情况下，不规则薄板的重心位置如何分布？通过实验探究，我们发现重心位置与物体的形状密切相关。接着，问题二：当薄板的质量分布不均匀时，其重心位置又是如何分布的呢？通过活动探究可知，物体的重心与其质量分布密切相关。针对问题三，我们进一步探讨：物体的重心是否必定位于物体内部？活动探究结果揭示，物体的重心并非必然存在于物体之上。总结来说：一个物体的重心位置并不受其放置位置、姿态或运动状态的影响。然而，当物体的质量分布或外形发生改变时，其重心所在位置的物质也会随之改变。例如，在例题3中，关于重力与重心的说法，正确的是：A.舞蹈演员在跳舞时，其重心可能会发生变动；B.攀登珠穆朗玛峰时，运动员在山脚和山顶所受的重力是不同的；C.蚂蚁虽然体积微小，但仍然会受到重力的影响；D.对于质量分布均匀的物体，其重心通常位于该物体的几何中心。在杯子装满水且底部有小孔的情况下，随着水从小孔持续流出，杯子和杯中水的整体重心将会：A.持续下降；B.持续上升；C.先上升后下降；D.先下降后上升。正确答案是：A、B、D。

本文来自作者[admin]投稿，不代表芝麻开门立场，如若转载，请注明出处：https://aizmkm.com/zshi/202507-1377.html