一、重心:重力的等效作用点
定义

地球吸引物体的每一部分,但物体各部分所受重力的合力作用点称为重心。本质:重心是重力的等效作用点,并非实际受力点。简化研究:在受力分析时,通常将力的作用点画在重心上(如图7.3-7)。规则物体的重心位置形状规则、质量分布均匀的物体:方形薄板:重心在对角线交点(几何中心)。球体:重心在球心。粗细均匀的直棒:重心在中点。应用示例:建筑工人用铅垂线检查墙壁是否竖直(重心与铅垂线方向一致)。重心位置影响物体稳定性(如不倒翁的重心低,不易倾倒)。实际意义若物体形状或质量分布改变,重心位置可能变化(如均匀圆盘被挖去一部分后,重心偏移)。在物理学中,常通过悬挂法或支撑法确定不规则物体的重心位置。
二、万有引力:宇宙间的普遍吸引力
牛顿的发现现象观察:苹果落地、月球绕地球转动。核心观点:地球与月球之间存在相互吸引的力(同一种力)。宇宙中所有物体(大到天体,小到尘埃)都存在相互吸引的力,称为万有引力。万有引力的表现地球对物体的引力:表现为重力(如物体下落、水往低处流)。天体间的引力:维持行星绕恒星运动(如地球绕太阳公转)。模拟实验(图7.3-8)实验设计:用细线拴住橡皮甩动,橡皮绕手做圆周运动。现象解释:橡皮需向心力(由细线拉力提供),类比地球对月球的引力提供其绕地运动的向心力。若细线断裂,橡皮因惯性飞出(说明引力是维持圆周运动的条件)。
三、重心与万有引力的联系
重力是万有引力的表现地球对物体的万有引力有两个效果:提供物体随地球自转所需的向心力(微小,可忽略)。表现为物体的重力(近似等于万有引力)。公式简化(初中阶段):
G=
mg 其中
g≈9.8N/kg,方向竖直向下(指向地心)。重心与万有引力的关系重心是重力的等效作用点,而重力本质是地球对物体的万有引力。若物体质量分布对称且均匀,重心与几何中心重合,此时万有引力的合力作用点即为中心。
四、易错点与拓展
误区澄清错误:认为重心一定在物体内部。正例:圆环的重心在圆心(不在环上)。错误:混淆重力与万有引力。区别:重力是地球对物体的万有引力的一个分力(另一分力提供自转向心力)。生活应用航天器设计:火箭发射需考虑重心位置以确保稳定飞行。杂技表演:演员通过调整身体姿势改变重心,完成高难度动作。牛顿的贡献万有引力定律揭示了天体运动的规律,统一了“天上”与“地上”的物理现象。
总结
重心:重力的等效作用点,规则物体的重心在几何中心,研究时简化受力分析。万有引力:宇宙间普遍存在的吸引力,地球对物体的万有引力表现为重力。联系:重心是重力的作用点,而重力本质是万有引力的表现。
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