重心理論與應(yīng)用

孟惠敏

重心是物體所受重力的作用點(diǎn)，一個(gè)形狀規(guī)則且質(zhì)量分布均勻的物體的重心在它的幾何中心上。對(duì)于不均勻物體的重心位置，可以采用懸掛法或支撐法尋找重心。下面通過(guò)一道中考真題幫助同學(xué)們掌握重心理論及其應(yīng)用。

真題呈現(xiàn)

例 （2021·江蘇·揚(yáng)州）如圖1是有關(guān)蠟燭蹺蹺板的小制作，下列說(shuō)法正確的是（ ）。

A.選用越粗的蠟燭效果越好

B.轉(zhuǎn)軸位置離蠟燭重心越遠(yuǎn)越好

C.為防止蠟燭擺動(dòng)過(guò)大而翻轉(zhuǎn)，可使轉(zhuǎn)軸位置處于蠟燭重心上方

D.為防止蠟燭擺動(dòng)過(guò)大而翻轉(zhuǎn)，可將蠟燭兩端的下側(cè)面削去一些

解析：制作蠟燭蹺蹺板時(shí)，選用較細(xì)的蠟燭能減小蠟燭的重力帶來(lái)的影響，能使蠟燭在水平位置更加穩(wěn)定，故A錯(cuò)誤;轉(zhuǎn)軸位置離蠟燭重心越遠(yuǎn)，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，此時(shí)蠟燭越容易發(fā)生翻轉(zhuǎn)，故B錯(cuò)誤;為防止蠟燭擺動(dòng)過(guò)大而翻轉(zhuǎn)，可使轉(zhuǎn)軸位置處于蠟燭重心上方，蠟燭的重心變低了，穩(wěn)度較高，故C正確;為防止蠟燭擺動(dòng)過(guò)大而翻轉(zhuǎn)，可將蠟燭兩端的上側(cè)面削去一些，這樣能降低蠟燭的重心，增大穩(wěn)度，故D錯(cuò)誤。

答案：C

[拓展探究]

通過(guò)上題對(duì)制作蠟燭蹺蹺板的實(shí)驗(yàn)效果的分析可知，物體在某一方向上的穩(wěn)定程度與重心高低有關(guān)，重心越低，物體越穩(wěn)定。例如，用卡車運(yùn)送多個(gè)物體時(shí)，總是將較重的物體放在最下面，將較輕的物體放在上面，這樣可降低整體的重心，使卡車在運(yùn)輸過(guò)程中保持穩(wěn)定。

物體的穩(wěn)定程度還與支撐物體的面積大小有關(guān)，支撐物體的面積越大，物體越穩(wěn)定。當(dāng)物體傾斜時(shí)，若重心始終落在支撐面以內(nèi)，物體一般不易傾倒;若重心落在支撐面以外，則物體容易傾倒。例如，一塊長(zhǎng)方體形狀的磚塊水平橫放時(shí)要比豎直立放時(shí)更加穩(wěn)定。

[應(yīng)用提升]

（原創(chuàng)題）如圖2所示，小亮同學(xué)所背書(shū)包中的書(shū)本有輕有重，為了能夠平穩(wěn)走路而不向后傾倒，他應(yīng)該（ ）。

A. 把重的書(shū)本放在書(shū)包下部

B. 把重的書(shū)本放在書(shū)包上部

C. 把重的書(shū)本放在書(shū)包中部

D. 隨意擺放都可以

解析：小亮同學(xué)背著書(shū)包在路面上行走時(shí)，為了能夠平穩(wěn)走路而不向后傾倒，應(yīng)該使書(shū)本的重心與小亮同學(xué)的重心在一條直線上。如圖3是小亮同學(xué)的重力示意圖，這里需盡可能使書(shū)本的重心在小亮同學(xué)的重力的作用線上，即把重的書(shū)本放在書(shū)包上部。如果把重的書(shū)本放在書(shū)包下部，此時(shí)書(shū)本的重心離小亮同學(xué)的重力作用線距離偏大，行走不穩(wěn)，易向后傾倒。故本題應(yīng)該選擇B。

答案：B

重心理論歸納：（1）重心是物體重力的集中等效點(diǎn)，形狀規(guī)則且質(zhì)量分布均勻的物體的重心在它的幾何中心，不規(guī)則物體的重心可以采用懸掛法或支撐法尋找重心;（2）重心高低決定物體的穩(wěn)定程度，重心越低越穩(wěn)定，同時(shí)支撐物體的底面積也決定物體的穩(wěn)定程度，支撐面越大，穩(wěn)定程度越好，即提高物體的穩(wěn)定程度可以采用以下兩種方法：降低重心，增大支撐面的面積。

（作者單位：江蘇省揚(yáng)州市朱自清中學(xué)）