从“牛顿被苹果砸了”说起

2020-01-30 02:27张瑞
关键词:木球作用点李明

张瑞

相传,伟大的科学巨匠牛顿在乡下一棵苹果树下读书,结果被一个苹果砸中,牛顿摸着砸疼了的脑袋思考:为什么熟透了的苹果会落向地面,而不是飞向天空呢?于是他开始了研究.并总结出了一个伟大的定律——万有引力定律.

正是牛顿的发现,使我们认识到苹果熟了要落向地面的原因,就是苹果受到了重力的作用!

重力是最常见的力之一,重力的相关知识是力学体系的基础和重点,学习重力,要关注以下四个方面:重力的由来、重力大小的计算、重力的方向和重力的作用点,

重力的由来

任何两个物体间都存在着相互吸引的力.这就是万有引力.重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,所以,重力源于万有引力.地面附近物体所受到的重力只是万有引力在地表附近的一种表现.例如,无论向上、向前、向下抛出去的篮球最终都要落回地面.就是因为篮球受到了重力的作用,又如水往低处流,熟了的苹果、梨会落向地面,向上跳起的人最终落向地面……总之,地面附近的一切物体都受到重力的作用.

重力用字母G表示.重力的施力物体是地球.受力物体是地面附近的一切物体,

例1 下列关于重力的说法中正确的是( ).

A.正在空中向上运动的羽毛球不受重力作用

B.如果没有重力.物体将失去质量

C.地球对物体的吸引力就是物体所受的重力

D.抛出去的乒乓球总会落向地面.这是乒乓球受到重力作用的缘故

解析:地球附近一切物体都受到重力作用,与物体的运动状态无关,因此选项A不正確;物体所含物质的多少叫作质量,由于地球的吸引而使物体受到的力是重力.如果离开地球,物体将失去重力,但质量依然存在,因此选项B不正确:物体所受的重力是由于地球的吸引而产生的.但重力并不等于地球对它的吸引力,因此选项C不正确;由于重力作用,抛向空中的物体最终都要落回地面.因此选项D正确.

答案:D

重力大小的计算

生活经验告诉我们.物体质量越大,我们会感到它越重.那么.物体受到的重力与它的质量有什么关系呢?

通过实验可以得出物体所受的重力与质量成正比,这个结论的数学表达式是G=mg,一般情况下取g=9.8 N/kg,在粗略计算时,g可以取10 N/kg.

例2“节能减排,低碳生活”旨在倡导节约能源和减少二氧化碳排放.李明同学坚持骑自行车上下学,他的质量为50 kg,所骑自行车重为150 N.取g=10 N/kg,求:

(1)李明受到的重力为多大?

(2)李明与自行车的总质量为多大?

解析:(1)李明受到的重力G1-m.g=50 kgx10 N/kg=500 N.

(2)已知自行车受到的重力G2=150N,又因为G2=m2g,所以自行车的质量m2=G2/g= 150N10N/kg =15 kg,则李明与自行车的总质量m=m1+m2=50 kg+15 kg =65 kg.

答案:(1)李明受到的重力为500 N.(2)李明与自行车的总质量为65 kg.

点评:根据重力与质量的关系表达式G=mg,已知质量与重力其中一个物理量,就可以利用此公式求得另一个,提醒同学们注意的是千万不要写成50 kg=500 N,因为重力与质量是两个不同类的物理量.

重力的方向

用一根细线将一小石块悬挂起来.细线所显示的方向就是竖直方向.生活经验告诉我们.重力的方向总是竖直向下的.

例3利用铅垂线和三角尺判断桌面是否水平,下图所示的做法正确的是( ).

解析:因为重力的方向是竖直向下的,把三角尺竖直放置,一个直角边放在桌面上,另一个直角边放上铅锤线.如果铅垂线与直角边是平行的,则表明桌面是水平的;如果铅垂线与直角边不平行.则桌面不水平.

答案:A

重力的作用点

一个物体的各个部分都受到重力的作用,从效果上看,我们可以认为各部分受到的重力作用集中在一点.这一点叫作物体的重心.质量均匀分布、形状规则的物体的重心在这个物体的几何中心,物体的重心可能不在物体上.例如圆环的重心,

例4(2019.郴州)关于重心,下列说法正确的是( ).

A.空心的足球没有重心

B.物体的重心不一定在物体上

C.将质地均匀的木球的中心挖去后,木球的重心就消失了

D.物体受到的力全部都作用在重心上

解析:重心是重力的等效作用点,质量均匀分布、形状规则的物体的重心在这个物体的几何中心.因为足球的几何中心是球心,所以足球的重心就是球心.由此可知重心不一定在物体上,故A错误,B正确,将质地均匀的木球的中心挖去后.木球依然受到重力的作用,所以依然有重心.若中心部分是被均匀挖掉,那木球的重心还在球心,故C错误.不同的力的作用点是不同的.所以物体所受的力并不都作用在重心上.故D错误.

答案:B

责任编辑 蔡华杰

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