重力的方向总是竖直向下,竖直向下不是垂直于支撑面向下,也不是指向地心。
3.对重心的理解
(1)重心是重力的等效作用点,并非物体的全部重力都作用于重心。 (2)重心的位置可以在物体上,也可以在物体外,如一个圆形平板的重心在板上,而一个铜环的重心就不在环上。
(3)重心在物体上的相对位置与物体的位置、放置状态及运动状态无关,但一个物体的质量分布或形状发生变化时,其重心在物体上的位置也发生变化。
(4)质量分布均匀、形状规则的物体的重心在其几何中心上;对形状不规则的薄物体,可用支撑法或悬挂法来确定其重心。
例1 关于物体的重心,下列说法中正确的是( )
A.物体升高或降低时,重心在物体上的位置也相应升高和降低 B.物体改变形状时,重心位置一定发生变化 C.物体的重心可能位于物体之外 D.重心是物体上最重的一点
(1)什么是重心?
提示:重心是重力的等效作用点。 (2)影响重心位置的因素有哪些? 提示:物体的质量分布情况及形状。
[规范解答] 对于一个确定物体,它的重心位置相对于物体是固定不变的,不随物体的上升、下降而发生变化,A错误;物体的重心位置与物体的形状和质量分布均有关,形状改变,重心位置不一定改变,B错误;物体的重心不一定在物体上,如环形绳子的重心就不在绳子上,C正确;重心是物体各部分所受重力
的等效作用点,重心并非集中了物体的全部重力,也不是物体上最重的点,D错误。
[完美答案] C
理解重心时的注意事项
(1)重心不是重力的真实作用点,重力的作用点遍布整个物体,重心是重力的等效作用点,可以把物体所受的重力看成都集中在重心这一点。
(2)重心不是指物体上最重的一点。 (3)物体的重心可以不在物体上。
[变式训练1] 图甲、乙、丙、丁是某同学做四种体操动作时的照片,其中重心最高的是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁 答案 D
解析 由图可知,丁图该同学呈站立姿态,重心最高,D正确。
课堂任务
弹力
仔细观察下列图片,认真参与“师生互动”。
活动1:观察甲、乙两图,弹簧对小车的拉力和跳板对人的支持力有什么共同特点?
提示:如图甲所示,被拉长的弹簧要恢复原状,对相连的小车产生了拉力F;如图乙所示,被人压弯的跳板要恢复原状,对人产生了支持力。它们的共同特点是,发生形变的物体,要恢复原状,对与它接触的物体产生了力的作用。
活动2:如图丙所示,一束光依次被平面镜M、N反射,在墙上形成光斑。将一个杯子放到桌面上,光斑移动,这说明了什么?
提示:杯子放在桌面上,桌面对杯子有支持力,光斑移动,说明桌子发生了微小形变,即桌子对杯子的支持力是因为要恢复形变而产生的。
活动3:如图丁所示,绳子上的弹力有什么特点?
提示:绳子相当于很紧的橡皮筋,拉橡皮筋时,橡皮筋发生形变,由于要收缩恢复原状,从而产生弹力;同理,拉绳子时,绳子发生微小的形变,因为要恢复原状而产生弹力。
活动4:如图甲所示,拉伸弹簧,弹力沿什么方向?如图丁所示,绳子中的
弹力沿什么方向?
提示:拉伸弹簧,弹簧要收缩,弹力沿弹簧指向弹簧收缩的方向。拉绳子时,绳子发生微小形变要收缩,弹力沿着绳子指向绳子收缩的方向。
活动5:如图戊所示,容器中的3个皮球互相挤压产生了弹力,根据弹力产生的原因,如何确定下面的皮球对上面的皮球的弹力方向?
提示:上面的皮球因为重力而挤压下面的两个皮球,使下面的两个皮球发生形变,发生形变的皮球由于要恢复原状,就垂直于接触面挤压上面的皮球,所以下面的两个皮球对上面的皮球产生的弹力方向垂直于接触面指向上面的皮球。
活动6:讨论、交流、展示,得出结论。 1.弹力的成因
相互接触的物体间不一定存在弹力,只有当两个物体相互挤压或拉伸产生形变时,由于物体要恢复原状,才在接触位置对与它接触的物体产生弹力。所以弹力产生的直接原因是施力物体发生形变且要恢复原状。
2.弹力产生的过程
3.弹力的产生条件 (1)物体间相互接触;
(2)接触面相互作用发生形变,且要恢复原状。 4.弹力有无的判断方法 (1)直接法
对于形变比较明显的情况,可以根据弹力产生的条件判断: ①物体间相互接触;
②发生形变的物体要恢复原状。 两个条件必须同时满足才有弹力产生。 (2)假设法
要判断物体在某一接触位置是否受弹力作用,可假设将在此处与物体接触的另一物体去掉,看物体是否在该位置保持原来的状态,若能保持原来的状态,则说明物体间无弹力作用,否则有弹力作用。
(3)状态法
看除了要研究的弹力外,物体所受的其他作用力与物体的运动状态是否满足相应的规律(目前主要应用二力平衡的规律),若满足,则无弹力存在;若不满足,则有弹力存在。
(4)替换法
可以将硬的、形变不明显的施力物体(假设施力)用软的、易产生明显形变的物体来替换。如将墙壁、斜面用海绵来替换,将硬杆用轻弹簧来替换。
判断弹力有无时应灵活选用判断方法。当直接法不易
判断时,可考虑用其他方法判断。
5.弹力的方向
发生形变的物体,由于要恢复原状,而对和它接触的物体产生弹力,所以弹力的方向由施力物体形变的方向决定,弹力的方向总与施力物体形变的方向相反。
例如物体间的压力、支持力与接触面垂直,绳子的拉力沿着绳子而指向绳子收缩的方向。
例2 判断图甲、乙、丙中小球是否受到弹力作用,若受到弹力,请指出其施力物体。
(1)弹力产生的条件是什么?题图中的小球满足弹力产
生的条件吗?
提示:弹力产生的条件是:①物体间相互接触;②发生形变的物体要恢复原