重力教学设计课件

重力教学设计PPT课件探索自然界的基本力第一章重力基础认知什么是力？物体间的相互作用力的作用效果力的三要素力是两个物体之间的相互作用，任何力的产生力可以使物体发生形变，如弹簧被拉伸；也可必须有两个物体参与当一个物体对另一个物以改变物体的运动状态，如使静止的物体开始体施加力时，后者也会对前者施加同等大小、运动，或改变运动物体的速度和方向方向相反的力生活中的力现象力在我们的日常生活中无处不在，以下是几个常见的力现象•用弹簧秤称物体重量时，弹簧受到拉力而伸长•磁铁能够吸引铁块，表现出磁力作用•不倒翁被推倒后能够自动恢复原状，展示重力与支撑力的平衡通过观察这些现象，我们可以发现力的存在以及其对物体的影响力使物体发生形变或运动状态的改变，这些变化正是我们感知力存在的证据重力的定义重力是地球对地球表面及其附近物体的吸引力在重力作用中施力物体地球受力物体地球表面或附近的任何物体重力是一种基本的自然力，是我们每天都能感受到的力牛顿通过观察苹果从树上落下的现象，发现了万有引力定律，解释了地球引力的本质重力的方向始终指向地心，这是一个非常重要的特性，我们将在后续章节详细探讨牛顿通过观察苹果落下的现象，思考了重力的存在重力的大小计算G=mg

9.8m/s2倍²重力公式重力加速度质量与重力关系物体的重力大小由物体的质量和重力加速度共同决在地球表面，重力加速度g的平均值约为

9.8m/s²物体质量增加到原来的2倍，其重力也增加到原来的定2倍重力是物体质量与重力加速度的乘积由公式可知，物体的重力大小与质量成正比，与重力加速度成正比在同一地点，不同物体受到的重力加速度相同，因此重力大小仅取决于物体的质量重力的方向重力方向是竖直向下，而非垂直向下需要注意的是•竖直向下指的是朝向地心方向•垂直向下则是与水平面成90°角的方向由于地球是近似球形的，不同位置的竖直方向实际上是指向地心的，而非彼此平行这个概念对于理解地球重力场非常重要在生活中，我们使用铅垂线（一根悬挂重物的细线）来确定竖直方向，常用于建筑工程中检查墙面是否竖直重力方向的生活应用铅垂线利用重力方向始终指向地心的特性，帮助我们在建筑和施工中确定准确的竖直方向施工人员通过观察铅垂线与墙面的关系，可以判断墙面是否真正竖直这一简单而精确的工具，已经被人类使用了数千年，体现了对重力原理的巧妙应用第二章重力的测量与方向在本章中，我们将学习如何测量重力的大小，了解重力加速度在不同地理位置的变化，并通过实验演示进一步理解重力方向的特性这些知识将帮助我们更全面地认识重力这一基本力弹簧秤测重力弹簧秤是测量重力的常用工具，其原理基于•弹簧的弹力与伸长量成正比（胡克定律）•当弹簧秤静止时，弹力与重力大小相等、方向相反（二力平衡）通过弹簧秤的刻度，我们可以直接读取物体的重力大小在学校物理实验中，我们常用弹簧秤称量不同钩码的重力，验证重力与质量的关系演示实验步骤

1.将弹簧秤固定在支架上

2.在弹簧秤下挂不同质量的钩码

3.记录弹簧秤的读数

4.分析重力与质量的关系重力加速度g的变化纬度影响高度影响地质影响由于地球自转产生的离心力以及地球非完美球形的随着海拔高度的增加，距离地心的距离增大，g值减地下矿产、岩层密度差异等地质因素会导致局部重形状，g值在赤道处最小（约

9.78m/s²），在两极处小每升高1000米，g值约减小

0.003m/s²力加速度有微小变化，这些变化可用于地质勘探最大（约

9.83m/s²）尽管重力加速度g在不同地点有所变化，但在一般的物理教学中，我们通常采用标准值

9.8m/s²进行计算只有在需要高精度的科学研究中，才会考虑g值的这些微小变化重力方向的实验演示实验一悬挂物体将一个物体用细绳悬挂起来，当物体静止时，绳子一定是竖直方向这是因为•物体受到重力（竖直向下）•物体受到绳子的拉力（沿绳子方向）•当物体静止时，这两个力平衡•因此绳子方向必须与重力方向一致，即竖直方向实验二自由下落让一个物体自由下落，它将沿着竖直方向下落，这直接展示了重力的方向这两个简单实验直观地展示了重力方向始终指向地心的特性理解重力方向对于解决许多物理问题至关重要重力方向应用二水平仪是重力方向应用的另一个重要例子•水平仪内的气泡总是上浮到最高点•当水平仪放在水平面上时，气泡恰好位于中央刻度处•如果气泡偏离中央，表示表面不水平水平仪的工作原理基于两个物理事实

1.气泡总是向上浮，与重力方向相反

2.水平面与重力方向垂直通过水平仪，我们可以精确地确定桌面、地板等表面是否水平，这在建筑、装修等领域有广泛应用水平仪应用第三章重心与稳定性在本章中，我们将探讨重心的概念、重心的位置以及重心对物体稳定性的影响重心是理解物体在重力作用下行为的关键概念，它对我们分析物体的稳定性和运动有着重要意义重心的概念重心是物体各部分重力的合力作用点重心的关键特性•物体可以看作是由许多微小质点组成的•每个质点都受到重力作用•这些分散的重力可以等效为一个合力•这个合力的作用点就是重心简单来说，重心是物体重力集中作用的点当我们分析物体在重力作用下的行为时，可以将整个物体的重力视为集中在重心上的一个力重心位置示例均匀棒方形薄板球体对于形状规则且质量分布均匀的物体，重心通常位均匀方形薄板的重心位于对角线的交点，即几何中均匀球体的重心位于球心由于球体的完美对称性，于几何中心均匀棒的重心位于棒的中点心这也适用于其他对称形状的薄板重心必然位于球的几何中心规则且均匀的物体，重心通常位于几何中心这是因为质量分布的对称性导致各部分重力在中心点平衡质量分布不均匀物体的重心对于质量分布不均匀或形状不规则的物体，重心可能不在几何中心，甚至可能位于物体之外空心物体如空木桶，重心可能位于物体内部的空腔中弯曲物体如弯曲的回形针，重心可能位于物体实际材料不存在的位置非对称物体如不规则石块，重心位置需要通过实验测定了解重心位置对于预测物体如何平衡和运动至关重要上图展示了一些特殊形状物体的重心位置注意红点标记了重心位置，有些情况下重心位于物体材料之外的空间中重心的测量方法悬挂法测量重心测量不规则物体重心的经典方法是悬挂法

1.在物体上钻几个小孔

2.从不同孔处悬挂物体，让其自由摆动至静止

3.用铅笔沿悬线方向在物体上画直线

4.多条直线的交点即为重心这种方法基于物体悬挂时，重心必然位于悬线的延长线上通过从不同位置悬挂，可以得到多条包含重心的直线，这些直线的交点就是重心位置重心测量的巧妙方法悬挂法是测量物体重心的经典方法当物体从任意点悬挂时，重心会位于通过悬挂点的铅垂线上如图所示，我们从不同位置悬挂同一物体，并在物体上标记铅垂线这些线的交点即为物体的重心这种方法简单而精确，适用于各种形状的物体，特别是不规则形状的物体重心与物体稳定性重心高度原则支撑面积原则重心投影原则重心越低，物体越稳定这是因为低重心使物支撑面积越大，物体越稳定当支撑面大时，当重心的竖直投影落在支撑面内，物体稳定；体倾斜时产生的恢复力矩更大，更容易恢复平物体需要倾斜更大角度才会使重心投影移出支当投影落在支撑面外，物体将倾倒衡撑面这些原则在生活中有广泛应用走钢丝演员携带长杆降低整体重心；赛车设计追求低车身提高稳定性；大型建筑物基础宽大以增加稳定性等不倒翁的稳定原理不倒翁是重心原理的经典应用•不倒翁底部为半球形，内部底部装有重物•重心位置很低，位于底部重物附近•当不倒翁被推倒时，重心升高•由于重力作用，不倒翁有恢复到重心最低位置的趋势•这产生了使不倒翁回到直立状态的恢复力矩不倒翁展示了低重心设计如何提高物体稳定性，这一原理在许多工程设计中得到应用不倒翁实验演示

1.推动不倒翁使其倾斜

2.观察其自动恢复到直立状态第四章重力的应用与实验探究在本章中，我们将通过一系列实验和案例，深入探究重力的应用这些实验活动旨在帮助学生巩固对重力概念的理解，培养科学探究精神，并学会将理论知识应用于实际问题的解决实验用弹簧秤测量不同物体重力实验目的探究物体质量与重力大小之间的关系实验器材弹簧秤、不同质量的钩码（或其他物体）、记录表格实验步骤

1.记录每个钩码标注的质量

2.用弹簧秤分别测量各钩码的重力

3.记录测量结果，填入表格

4.计算每个钩码的重力/质量比值

5.分析数据，得出结论通过比较不同质量物体的重力大小以及重力/质量比值，学生应当发现物体的重力与质量成正比，且比值约为

9.8N/kg，这就是重力加速度g的值实验探究重心对稳定性的影响12用硬纸板找重心翻转粉笔盒实验材料不规则形状硬纸板、细线、图钉、铅笔材料长方体粉笔盒、硬币或其他小重物步骤步骤

1.在纸板边缘选择三个不同位置钻小孔

1.记录空粉笔盒倒下时的情况

2.依次从各孔悬挂纸板，待其静止后

2.在盒底放入重物降低重心

3.沿悬线在纸板上画直线

3.再次测试倒下情况

4.三条线的交点即为重心

4.比较两种情况的差异通过这两个实验，学生可以亲自验证重心位置对物体稳定性的影响，理解低重心设计能够提高物体稳定性的原理生活中的重力应用案例建筑物垂直度检测运动员技巧建筑工程中使用铅垂线检查墙面是否竖直，这直接应用了重力方向的特性现代建筑还使用激光跳高运动员通过特殊技巧（如背越式）控制身体重心，使其可以不随身体一起越过横杆，从而达水平仪，其原理也基于重力方向到更高的跳跃高度交通工具设计家具设计赛车、摩托车等交通工具追求低重心设计，以提高高速行驶时的稳定性船舶设计中，压舱物的书柜、衣柜等高大家具通常底部较重或可固定在墙上，防止因重心过高而倾倒儿童玩具如不倒使用也是为了降低重心，提高船只在水中的稳定性翁则利用低重心原理，提供安全有趣的玩耍体验重力与自由落体伽利略实验伽利略通过比萨斜塔实验推翻了亚里士多德的观点，证明•在忽略空气阻力的情况下，不同质量的物体具有相同的下落加速度•这个加速度就是重力加速度g•物体下落的距离与时间的平方成正比空气阻力的影响著名的阿波罗15号宇航员在月球上进行的羽毛和锤子同时落地的实验，完美地验证了伽利略的理论由于月球没有大气层，没有空气阻力的在实际情况下，空气阻力会影响物体的下落影响，两个质量差异巨大的物体确实同时落地•空气阻力与物体截面积成正比•轻而大的物体（如羽毛）受空气阻力影响明显•在真空中，羽毛和铁球确实同时落地重力场与引力地球引力场地球周围存在引力场，任何位于此场中的物体都会受到指向地心的引力这种场的强度用重力加速度g表示距离变化规律根据牛顿万有引力定律，重力随距离平方成反比距离增加一倍，重力减小到原来的四分之一轨道运动人造卫星在地球周围运行，正是由于地球引力提供了向心力地球引力使卫星不断下落，却因高速运动而永不落到地面重力场是一种看不见的作用力场，它存在于任何有质量的物体周围地球的重力场使我们站在地面上，使月球围绕地球运行，也使得我们能够发射卫星和宇宙飞船到太空探索重力势能重力势能的定义重力势能是由于物体在重力场中的位置而具有的能量物体在重力场中的高度越高，它的重力势能就越大重力势能计算公式重力势能可以通过以下公式计算计算示例一个质量为5kg的物体从地面提升到2m高度，其重力势能增加其中了•Ep是重力势能，单位为焦耳J Ep=5kg×

9.8m/s²×2m=98J•m是物体质量，单位为千克kg•g是重力加速度，通常取

9.8m/s²•h是物体距参考面的高度，单位为米m课堂小结力的基本概念与重力定义重力的大小、方向及测量力是物体间的相互作用，能够改变物体的形状或运动状态重力是地球对物重力大小可通过公式G=mg计算，与物体质量成正比重力方向是竖直向下，体的吸引力，方向始终指向地心可用弹簧秤测量重力大小，用铅垂线确定重力方向重心的概念及其对稳定性的影响重力的实际应用与实验探究重心是物体重力合力的作用点重心位置影响物体稳定性重心越低、支撑通过实验验证重力与质量的关系、探究重心位置对稳定性的影响，并学习重面积越大，物体越稳定力在生活中的广泛应用本课程通过理论讲解和实验探究相结合的方式，帮助同学们全面理解重力这一基本物理概念，为后续学习力学奠定基础结束语重力是我们日常生活中最常见、最基本的力之一，它无处不在地影响着我们的生活•让我们能够站立在地面上•使水流向低处•让落叶飘向地面•让行星围绕恒星运行通过理解重力，我们能够解释许多自然现象，设计更安全的建筑和交通工具，甚至发射卫星和探索宇宙希望同学们在今后的学习中，能够继续保持好奇心，观察生活中的各种力现象，用科学的眼光探索世界未来的物理探索之路还很长，期待你们在这条路上不断前行！科学探索永无止境，你们将是未来的物理学家！。