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第七章 力
第二節 重力 力的示意圖
八年級物理 下冊
短跑運動員為什么要用起跑器
擲出的鉛球為什么會落向地面
拔河比賽時為什么要握緊繩索
............
這一切都與“力”有關。
力存在于日常生活中，也存在于宇宙萬物之間。
重力的大小和方向
一
一、重力的概念
1. 觀察生活中的重力現象
傾瀉而下的瀑布；空中的跳傘運動員；拋出的套圈會下落。
2. 重力
這種由于地球的吸引而使物體受到的力叫作重力。用字母G表示。
一、重力的概念
3. 對重力的理解
（1）重力的普遍性：重力的施力物體是地球。地球附近的所有物體都受到重力的作用。不論它是運動還是靜止，是固態、液態還是氣態，都受到重力的作用。
（2）非接觸性：重力是非接觸力，與地面沒有接觸的物體，比如空中飛著的飛機和鳥，都受到重力的作用。
（3）相互性：由于物體間力的作用是相互的，物體受重力的同時，對地球也有吸引力。
一、重力的概念
【例題1】下列說法正確的是（ ）
A. 空中飛行的小鳥，不受重力作用
B. 只有靜止的物體受重力作用
C. 在空中向上運動的物體不受重力作用
D. 拋出去的物體總會落回地面，是由于受到重力的作用
D
重力是由于地球的吸引而使物體受到的力，地球附近的所有物體都受到重力的作用，與物體的運動狀態無關，故A、B、C錯誤；
拋出去的物體總會落回地面，是由于物體受到重力的作用。
所以選D.
二、重力的大小
1. 重力的測量
生活中常把物體所受重力的大小簡稱為物重。
物體所受重力的大小可以用彈簧測力計來測量。把物體掛在豎直放置的彈簧測力計的掛鉤上，當物體靜止時，彈簧測力計的示數就顯示了物體所受重力的大小。
二、重力的大小
2. 實驗：探究物重與物體質量的關系
【提出問題】物體重力的大小可能與什么因素有關？
【猜想與假設】
日常我們感覺到物體的質量越大，就越重。例如，兩位運動員進行舉重比賽，所舉杠鈴的質量越大，用力越大，表明重力越大。
因此可作出猜想：物體所受的重力與質量存在一定的關系，物體的質量越大，它所受的重力越大。
右面運動員用力大，因為所舉的杠鈴質量大，重力大。
二、重力的大小
【設計實驗】
本實驗需要測量的兩個量分別是物體的質量和物體受到的重力，故我們需要用天平測出質量（或選用質量已知的鉤碼），用彈簧測力計測出重力，分析實驗數據，得出結論。
【實驗器材】
彈簧測力計、鉤碼多個（質量已知）。
二、重力的大小
【進行實驗與收集證據】
（1）把1個50g的鉤碼掛在彈簧測力計的掛鉤上，當鉤碼靜止時，讀出彈簧測力計的示數，即為鉤碼所受的重力，記錄在表格中。
（2）用同樣的方法分別測出1個、2個、3個鉤碼所受的重力，并把結果記錄在表格中。
實驗序號 鉤碼的質量 m/kg 鉤碼的重力 G/N 重力/質量
（N·kg-1）
① 0.05 0.5 10
② 0.1 1.0 10
③ 0.15 1.5 10
……
二、重力的大小
【分析論證】
（1）數據處理：以質量為橫坐標、重力為縱坐標建立坐標系。描點連線，畫出重力與質量的關系圖象。
（2）分析表格中數據，觀察畫出的G-m圖像，歸納結論。
①由實驗數據可知，當質量成倍增加時，重力也成倍增加，重力與質量的比值不變。
②由G-m圖像可知，圖像是一條過原點的傾斜直線，這是正比例函數圖像，說明物體所受的重力跟它的質量成正比。
二、重力的大小
【實驗結論】
物體所受的重力與它的質量成正比。其比值約為9.8N/kg。
如果用G表示重力，m表示質量，g表示重力與質量的比值，則地球附近的物體所受的重力跟它的質量之間的關系可以寫成
g=G/m。
二、重力的大小
3. 重力的計算公式
G=mg
G表示重力，單位是牛（N）；m表示質量，單位是千克（kg）；g約為9.8N/kg，表示質量為1kg的物體受到的重力大小為9.8N。
（1）理解g的意義
g=9.8N/kg是通常的取值，在地球上的不同位置，其值略有不同，但一般不考慮其變化，精確度要求不高時，也可取g=10 N/kg。在其他星球上，物體也會受到重力作用，g值與在地球上不同，比如在月球上，g月=g地球/6.
二、重力的大小
（2）常見一些物體的重力大小
一瓶可樂的
重力約5N
一個中學生的
重力約500N
成年大象的
重力約50000N
一個籃球
重力約5N
三、重力的方向
【想想議議】
我們站在地面上，腳朝下，站得很穩。但地球是球形的，在我們“腳下”的阿根廷人，好像是腳朝上的。他們為什么也站得很穩呢？為什么在不同地點的人或物體的“腳”腳都“粘”在地面上呢？我們通常所說的“下”到底指的是什么方向呢？
1. 實驗探究——重力的方向
我們知道力是有方向的，那么重力的方向是向哪的呢？
物體懸掛起來靜止時，懸線的方向跟物體所受重力的方向一致，這個方向就是我們所說的“豎直向下”的方向。我們可以通過觀察懸線的方向就知道重力的方向。
重力的方向
三、重力的方向
鐵架臺、細線、重物、盛水的燒杯、三角尺。
實驗器材
①用細線將重物吊在鐵架臺上自由下垂，浸沒在燒杯的水中。用三角尺比較細線的方向和水面的關系。
②將鐵架臺傾斜一定的角度，觀察細線靜止時的方向，用三角尺比較細線的方向和水面的關系。
③繼續改變鐵架臺傾斜的角度，觀察細線的方向是否變化。
實驗步驟
三、重力的方向
無論鐵架臺怎樣傾斜，細線的方向和水面始終是垂直的。
結論：重力的方向是豎直向下的（豎直方向就是與水平面垂直的方向）
實驗現象
水平面
三、重力的方向
2. 對重力方向的理解
（1）重力的方向“豎直向下” 指與水平面垂直向下，不能說成“垂直向下” 。
（2）重力的方向不受其他作用力的影響，與物體的運動狀態無關。
如圖所示，放在斜面上的物體受到的重力方向哪一個正確？
G
G
√
×
三、重力的方向
3. 重力的方向的應用——鉛垂線
人們在一根線下吊一個重物，就做成一根鉛垂線。用鉛垂線可以指示重力的方向——豎直向下。
（1）檢查是否豎直
例如：建筑工人在砌墻時常利用鉛垂線來確定豎直方向，這是因為鉛垂線的方向與重力方向在同一直線上，用這種原理來檢查墻壁是否豎直，或檢查裝飾畫是否豎直。
比薩斜塔相對于豎直方向傾斜度數為4度左右
墻壁豎直 不豎直
三、重力的方向
簡易水平儀
鉛垂線與桌面垂直，桌面是水平的
鉛垂線與桌面不垂直，桌面是傾斜的
T形架
鉛垂線
（2）檢查是否水平
方法一：用如圖所示自制水平儀（由倒T形平板與鉛垂線組成），檢查時將水平儀放在物體表面上，若鉛垂線與水平板上的中心刻線（圖中紅色標記）重合，則說明物體表面是水平的，若鉛垂線偏向刻線的一側，則表明物體表面不水平。如圖所示，桌面左低右高。
三、重力的方向
【例題4】如圖所示是同學們在老師指導下探究重力方向的實驗裝置。
（1）將該裝置放在水平桌面上，逐漸改變木板M與桌面的夾角α，會觀察到懸線OA的方向______（填“變化”或“不變”）；
（2）剪斷懸線OA，觀察小球下落的方向是__________ ；
（3）從以上實驗現象分析可得出：重力方向__________，建筑工人經常使用的_________就是該原理的應用。
不變
豎直向下
豎直向下
重垂線
三、重力的方向
（1）因為重力的方向總是豎直向下的，所以懸線OA由于受重力的作用就保持豎直方向不變。
（2）剪斷懸線OA，小球在豎直向下的重力的作用下就會豎直向下運動。
（3）通過分析得出的結論：重力的方向總是豎直向下的，建筑工人使用的重垂線就是利用這個原理制成的。
四、重力的作用點——重心
1. 概念
物體的每一部分都受到重力作用，對于整個物體，我們可以認為重力的作用等效于集中在一個點上，這一點叫作物體的重心。
物體的每一部分
都受到重力作用
對于整個物體，重力的作用效果就好像作用在某一點上的一個力
等效于
四、重力的作用點——重心
2. 重心位置與物體的質量分布和形狀有關
（1）質量分布均勻、形狀規則的物體的重心在其幾何中心上，所以物體的重心有可能不在物體上，比如均勻鐵環的重心在圓心處，如圖所示。
（2）重心的位置與物體所在位置、放置狀態及運動狀態無關，但質量分布發生變化，重心位置一般會發生變化。比如一個空心球，其重心在球心處，但注入一半容積的水后，重心就會向下偏移靠近有水的一側。
四、重力的作用點——重心
3. 尋找不規則物體重心的方法
（1）支撐法確定重心
如圖所示，把物體放在手指上，仔細調節物體，使其在手指上達到一個平衡狀態，物體的重心與支點在同一條豎直線上，在支點的上方。
四、重力的作用點——重心
（2）懸掛法確定重心
如圖甲所示，先在A點把薄板懸掛起來，薄板靜止時，所受的重力方向與懸繩的拉力方向在同一豎直線上，所以薄板的重心一定在通過A點的豎直線l1上。
然后在B點把薄板懸掛起來（圖乙），同理知，薄板的重心一定在通過B點的豎直線l2上。
l1和l2的交點O就是薄板重心的位置。
力的示意圖
二
二、力的示意圖
1. 探究力的三要素
事例 現象 分析與結論
（1）拉彈簧
力越大，拉開的彈簧越長
力的大小能夠影響力的作用效果
F2=10N
F1=5N
二、力的示意圖
事例 現象 分析與結論
（2）拉、壓彈簧
用大小相同的力壓彈簧，可以使彈簧縮短；
拉彈簧，可以使彈簧伸長
力的方向能夠影響力的作用效果
F=5N
F=5N
二、力的示意圖
事例 現象 分析與結論
（3）推門
用大小、方向都相同的力推門的不同位置，開門的難易程度不同
力的作用點能夠影響力的作用效果
實驗結論：力的大小、方向和作用點能夠影響力的作用效果
二、力的示意圖
2. 力的三要素
（1）概念
在物理學中，把力的大小、方向、作用點稱為力的三要素。
（2）理解力的三要素
①任何一個力都有大小、方向和作用點三個因素。
②力的三要素決定力，當其中的任何一個要素改變時，力的作用效果就會隨之改變。
③因為力的三要素決定了力的作用效果，所以我們要描述一個力時，就必須指明該力的三個要素。
二、力的示意圖
【例題1】關于力的作用效果，下列說法中正確的是（ ）
A. 大小相等的兩個力作用效果一定相同
B. 作用點相同的兩個力作用效果一定相同
C. 方向相同的兩個力作用效果一定相同
D. 三要素都相同的兩個力作用效果相同
力的三要素都會影響力的作用效果，一個要素改變，力的作用效果就會改變，兩個力的作用效果要一樣，必須三要素都相同。
故選D。
D
二、力的示意圖
1. 概念：用帶箭頭的線段來表示物體所受的力，這樣的圖稱為力的示意圖。
2. 畫法：在受力物體上沿力的方向畫一條線段，在線段的末端畫一個箭頭表示力的方向，線段的起點或終點表示力的作用點。如圖所示是小車受到100N向右斜向上的拉力的示意圖。
F=100N
作用點
方向
大小
F=100N
F=100N
力的示意圖
二、力的示意圖
3. 畫力的示意圖的注意事項
（1）力的作用點要畫在受力物體上，
用圓點表示，不能畫在施力物體上。
（2）如果要在圖中畫出物體受到的幾個力，除了要畫出各個力的作用點和方向，還應當用線段的長短粗略地區分力的大小。
（3）箭頭要畫在線段的末端，其長度計算在線段的長度內。
（4）力的示意圖可以只表示出力的作用點和方向，也可以在箭頭旁標出力的大小，把力的三要素都表示出來。若題中給出了力的大小或符號，要在箭頭旁標示清楚。
二、力的示意圖
【例題3】如圖所示，小華拉著箱子行走，拉桿對箱子的拉力為20N，拉力方向與水平面成45°角。試畫出箱子所受拉力的示意圖。
如圖所示，圖中點O為力的作用點，線段的長度反映力的大小，箭頭和標注的45°反映力的方向。
二、力的示意圖
【例題4】小車在100N拉力的作用下向前運動，如圖所示是該拉力的示意圖。以下說法不正確的是（ ）
A．該示意圖把拉力的三要素表示出來了
B．在同一圖中，力越大，線段應該越長
C．只有力的大小、方向會影響力的作用效果
D．圖中小車所受100N拉力的施力物體是繩子
C
A、該示意圖把拉力的大小、方向、作用點都表示出來了，A正確；
B、在同一圖中，力越大，線段應該越長，故B正確；
C、力的大小、方向、作用點，它們都影響力的作用效果，C錯誤；
D、木塊與繩子之間直接接觸并有力的作用，所以木塊所受拉力的施力物體是繩子，故D正確。
故選C.
重力勢能
三
三、重力勢能
1. 現象探究：被舉高的物體能做功。
①觀察打樁機打樁的過程：如圖所示，打樁機在工作時，先把“重錘”高高舉起，“重錘”落下，可以把樁打入地里。
分析：被舉高的重錘能夠對樁做功，說明被舉高的重錘具有能量。
三、重力勢能
②高空拋物現象曾被稱為“懸在城市上空的痛”。它曾與“亂扔垃圾”齊名，排名第二。高空拋物，既傷人又傷物。
分析：高空的物體能夠做功，說明高處的物體具有能量。
探究歸納：
高處的物體都具有能量。
想一想：高處的物體具有什么能呢？
三、重力勢能
2. 重力勢能
在地球表面附近，物體由于受到重力并處在一定高度時所具有的能量，叫做重力勢能。
重力勢能和彈性勢能是常見的兩種勢能。
山頂的巨石
山頂的巨石、舉高的重錘都能對外做功，具有能量。這種能量是物體由于受到重力產生的.
課堂總結
四
課堂總結
①概念：由于地球的吸引而使物體受到的力叫作重力.
②大小：物體所受的重力與它的質量成正比，G=mg.
③重力的方向：是豎直向下的.
④鉛垂線：利用重力的方向總是豎直向下的性質制成的；
可以判斷物體是否豎直或水平。
⑤重心：對于整個物體，重力的作用等效于集中在一個點上，
這一點叫作物體的重心。
①力的三要素：力的大小、方向、作用點稱為力的三要素.
②力的示意圖：用帶箭頭的線段來表示物體所受的力.
被舉高的物體具有能量，這種能量叫作重力勢能.
力 彈力
重力
力的
示意圖
重力勢能

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