【做中学】第5期:悬挂法测重心

编者荐语:目前很多学生物理学习中不进行实验操作,只是在机械性“刷题”,这一现象在毕业年级显得尤为突出,这种“假实验”的恶果就是导致学生的动手能力越来越差。学习物理就必须要多动手,多思考,而不仅仅是做几道物理习题,那只会是“纸上谈兵”。近几年中考物理试题评价的导向就是在引领我们的课堂教学从“知识传递”走向“思维培养”的真正转型。“刷题”时代已经一去不复返了,必须引领学生进行“体验式学习”。“做中学”已经成为信息时代学生学习方式变革的必然选择,也是教师进行深度实践教学的最佳选择。

为此,微信公众号特推出《做中学》专栏,给大家推荐的是编者和学生这几年物理课改的一些典型案例,提供的实验素材可以作为一线教师很好的借鉴资料,也可以作为学生自主性探究式学习的参考资料。

《做中学》专栏主要有以下几个栏目:原创试题、创新实验、现象解析、参考答案、中考链接。由于编者能力和水平有限,加之时间仓促,难免存在一些纰漏,还望给予建设性的建议与帮助,谢谢您的不吝赐教。

【做中学】第5期:悬挂法测重心

原创试题:小文同学想测量一块形状不规则薄纸板的重心,先将钉子固定在纸板顶端(图1),然后将棉线一端绕在钉子上,另一端悬挂橡皮,将悬挂痕迹两端描点连线(图2),将纸板换个方向再次测量并连接(图3),将纸板换个方向测量第三条悬挂轨迹并连线(图4),这三条轨迹线的交叉点就是薄纸板的重心,用手指尝试顶住薄纸板的重心(图5)。

图1

图2

图3

图4

图5

这是因为,悬挂法测量不规则形状物体的重心利用的是______原理,物体受的重力和棉线的拉力在______直线上,重力的方向是______,拉力的方向是______,物体的重心一定在棉线上,而______直线才能交于一点,所以要至少两次以上的悬挂才能确定重心的位置。任何物体都有重心,重心是只有_____个。
创新实验:悬挂法测重心
(宿潆文)
原理解析:对于不规则的物体,我们要寻找它的重心,一般用悬挂法。利用的是二力平衡原理,物体受的重力和棉线的拉力在一条直线上,重心一定在棉线上,而两条直线才能交于一点,所以要至少两次以上的悬挂才能确定重心的位置。任何物体都有重心,重心是只有一个的。
参考答案:二力平衡;一条;竖直向下;竖直向上;两条;一。
中考链接:(2019·河北)14.形状规则、质量分布均匀的物体,它的重心在它的   上。图6所示为质量分布均匀但形状不规则带有小孔的薄木板,请用细棉线、刻度尺、笔和铁架台来确定它的重心。
(1)操作方法:               。
(2)判断方法:   即为簿木板的重心。
(3)实验中没有利用到的物理知识:   (填写序号)
①二力平衡的条件;②重力的方向是竖直向下的;③重力的大小跟物体质量成正比
图6
分析:形状规则的重心就是物体所受的重力集中的作用于一点;重心分布于质量、几何形状有关。质量分布均匀的物体的重心一定在物体的几何中心上;
(1)(2)悬挂法找重心的过程,主要步骤是要在物体的不同点上悬挂并画线,最后取交点便是要找的重心;
(3)悬挂法是寻找不规则物体的重心的最简便实用的方法,其主要依据是二力平衡条件和重力的方向是竖直向下。
解答:形状规则且质量分布均匀的物体,其重心才在物体的几何中心上。
(1)①用细棉线系住小孔将不规则的薄木板悬挂起来,当木板静止时,用笔和刻度尺在木板上画出重力的作用线AB;
②利用同样的方法再画出另一重力作用线CD;
(2)AB、CD的交点就是薄木板的重心。
(3)木板静止时,根据二力平衡知识可知,受到的拉力和重力是一对平衡力,作用在同一直线上,
由于重力的方向是竖直向下的,这样可保证重心一定在所画的线上,而两条线的交点就是重心的位置。
综上所述,本实验没有用到的物理知识的③。
点评:本题是利用悬挂法来寻找不规则物体的重心,考查重心、找重心的操作方法及所用到二力平衡等的知识,有一定难度。
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