师：同学们，大家好。今天由我和大家一起学习八年级物理第六章第四节“来自地球的力”。首先，我们来看重力的产生。请同学们仔细观察图中的物体，比如水流、篮球，它们的运动状态发生改变了吗？
生：观察图中水流由高处落向低处，抛出去的篮球向下掉落，最终都落向地面，运动状态发生了改变。
师：是什么力改变了它们的运动状态呢？早在300多年前，牛顿思考并研究了这一问题，得到著名的万有引力定律。牛顿提出，宇宙中任何两个物体，大到天体，小到灰尘之间都存在相互作用的引力。地球对物体的引力有两个作用效果，一是使物体在失去向上力的作用时，最终落向地面，即重力；二是使物体随着地球自转不被甩出去。重力只是万有引力的一部分。原来，水流和篮球落向地面都是由于地球对它们的吸引。由于地球对物体的吸引而产生的力，我们称为重力，用符号G表示。重力的单位为牛顿，用符号N表示。重力的施力物体是地球，受力物体是物体本身。地球附近的物体都受到重力的作用，比如静止在草地上的足球、在天空中飞行的飞机、水中的潜水艇，以及校园里活泼的学生。无论静止还是运动，无论与地面是否接触，它们都受到重力的作用。下面我们一起来了解一下重力。了解一个力，一般从力的三要素入手，即重力的大小、方向和作用点。
首先，我们来看重力的大小。在物理学中，我们将物体所受的重力称为物重。同学们，你们知道用什么工具来测量重力吗？
生：通过前面的学习，我们知道可以用弹簧测力计来测量力。
师：那你们知道如何测量重力的大小吗？
生：把物体挂在竖直的弹簧测力计上，当物体静止时，弹簧测力计的示数就等于物体重力的大小。
师：那么物体重力的大小与什么因素有关呢？在举重比赛中，运动员举起质量越大的杠铃越吃力。大量的生活经验告诉我们，质量不同的物体重力不同，举起它们的感受也不同。看来物体所受的重力与它的质量有关系。我们如何找出地球附近的物体所受的重力与质量的关系呢？
生：需要改变物体的质量，测出它的重力，观察质量改变时，重力是否改变以及如何变化。
师：为了实验的便捷，我们直接选用质量已知的钩码来进行实验。本实验所需要的器材有弹簧测力计、质量为50克的钩码若干。在实验过程中，通过改变所挂钩码的个数来改变物体的质量。实验中逐次增挂钩码，测出它们的重力填在表格中。同学们，下面我们一起来设计一下实验表格吧。我们探究的问题是物体所受重力与质量的关系，所以质量是自变量，重力是因变量。按照设计表格的要求，质量应该在第一栏，重力应该在第二栏。为了便于得到物体所受重力与质量的关系，我们将物体所受重力与质量的比值也计算出来，填在表格中。同学们，你们的表格设计出来了吗？下面我们一起来看一下实验过程。
地球附近的物体所受的重力和它的质量之间有什么关系呢？我们选取质量已知的钩码为被测物体，把钩码挂在已调零的弹簧测力计下。当钩码静止时，弹簧测力计的示数等于钩码所受重力的大小。实验中，我们选取的钩码质量为50克，测出一个钩码所受的重力为0.5牛，依次增加钩码的个数，分别测出它们的重力，将实验数据记录在表格中。
以质量为横坐标，重力为纵坐标描点并连接这些点，可以看出物体的重力和质量的关系。图像是一条过原点的直线，也就是说重力跟质量成正比。精确的实验表明，物体所受重力跟它的质量成正比。如果用G表示重力，m表示质量，g表示重力跟它的质量的比值，地球附近的物体所受的重力跟它的质量的关系为G = mg。
下面我们一起来分析一下实验数据，你们能从实验数据中发现怎样的规律呢？
生：物体的质量越大，所受的重力越大。进一步分析发现，物体所受的重力与质量的比值大致相等，约为10。
师：为了更直观、更准确地得到实验结论，我们也可以利用图像法分析实验数据。将实验所得数据点依次描在以质量为横坐标、重力为纵坐标的坐标图中。当质量小到0时，它的重力也为0，这时就可以补上一点，即原点。这样我们就可以根据数据点的整体分布趋势描绘出一条通过原点的直线。下面我们一起来总结一下实验结论吧。
由实验可知，物体所受的重力大小跟它的质量成正比，其比值为定值。更为精确的实验表明，比值约为9.8牛每千克，所以我们可以把重力与质量的关系写成G÷m = g或G = m×g。在这里，我需要特别明确比例系数g的物理意义，若g为9.8牛每千克，则它的物理意义是，在地球附近1千克的物体所受的重力为9.8牛。在粗略计算时，g取10牛每千克。在地球上不同的位置去测量物体所受重力与质量的关系时，比值还是不变的吗？
生：大量精确的实验表明，在地球上不同的位置物体所受的重力与质量的正比关系始终是成立的，但比值略有不同，赤道处略小，两极处略大，所以g不是定值，与物体在地球上的位置有关。
师：下面我们通过一个小题来练习一下，小明家种了很多苹果树，今年收成很好，一个苹果质量约为200克，这个苹果受到的重力大小是多少？
生：已知一个苹果的质量为200克，换算为0.2千克。利用公式G = m×g，代入数据，0.2千克×10牛每千克，可以得到苹果受到的重力为2牛。
师：有一天，小明看到成熟的苹果落下地，爱思考的小明顿时很焦虑，他想，地球是椭圆的，岂不是有些地方的苹果会落到太空中去了？真的会发生这种事情吗？你也有这样的焦虑吗？下面我们一起来分析一下物体所受的重力。物体悬挂起来静止时会沿竖直方向拉直细线。剪掉细线后，物体只受重力作用，由静止沿竖直方向下落，那么重力的方向是竖直向下的吗？下面我们通过一个实验来探究一下。请同学们在观看视频时，注意观察细线的方向与桌面的关系，以及细线的方向与水平面的关系。探究重力的方向。用细线将一个锥体悬挂在铁架台上，当锥体静止时，会沿重力的方向拉直细线，此时细线的方向就可以表示重力的方向。同学们来猜想一下此时重力的方向是怎样的呢？
生：主要有以下两种猜想，一是垂直于桌面向下；二是垂直于水平面向下。
师：重力的方向是哪一种呢？下面我们通过实验来验证一下。首先验证猜想一，重力的方向是否垂直于桌面。为了便于观察，我们可以借助三角板两条垂直的边，使其中一条与桌面平行，如果另一条边与细线平行，那么细线与桌面就是垂直的。当桌面水平时，通过观察可以发现细线与桌面是垂直的，即重力的方向垂直于桌面。当桌面不水平时，重力的方向是否垂直于桌面呢？
再次利用三角板观察细线与桌面是否垂直。当椎体稳定后，通过观察发现细线与桌面是不垂直的，即重力的方向不垂直于桌面，增大桌面的倾斜角度。当椎体稳定后，再次利用三角板通过观察发现细线与桌面是不垂直的，即当桌面不水平时，重力的方向与桌面不垂直。即猜想一不成立。接下来验证猜想二，重力的方向是否垂直于水平面呢。我们利用水槽提供一个水平面，当水槽水平时，同样利用三角板来观察细线与水平面是否垂直，待液面稳定后，通过观察发现细线与水平面是垂直的，即重力的方向垂直于水平面。当水槽倾斜时，待液面稳定后，再次利用三角板来确认一下细线与水平面是否垂直。通过观察发现，细线与水平面是相互垂直的，即重力的方向垂直于水平面，增大水槽的倾斜角度。待液面稳定后，再次利用三角板来确认一下细线与水平面是否垂直。通过观察发现细线与水平面依然是相互垂直的，即重力的方向垂直于水平面。