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确定匀质薄板的重心位置

用一根手指就能托平一块薄板,托住的那一点就是重心。
三角形的重心,正是三条中线的交点。

学生用指尖托起一块三角形纸板
三角形纸板能在指尖上保持平衡,指尖托住的位置就是重心。

三个结论

悬挂时,重心在铅垂线上挂两次,两条线的交点就是重心
三角形重心=三条中线的交点重心到顶点的距离是它到对边中点距离的 2 倍
轴对称图形的重心在对称轴上长方形、正方形的重心在对角线的交点

“匀质”是指薄板各处厚薄、材料都一样。不匀质的板,重心就不一定在几何中心。

按 2022 年版课标修订的人教版八上“综合与实践 确定匀质薄板的重心位置”(2025 年秋季起使用,在第十三章之后)。本页按“支撑法—悬挂法—三角形—组合图形”四步整理。

四步,找到薄板的重心

先读“学什么”,再用易错点检查自己。

第1步

什么是重心

支撑法

学什么

物体各部分受到的重力可以看成集中作用在一点,这一点叫重心。

支撑法:用指尖或笔尖从下面托住薄板,慢慢移动,能让薄板在水平位置保持平衡的那一点就是重心的位置。

考点

  • 在匀质(各处厚薄、材料相同)的前提下,重心的相对位置只由形状决定,与薄板的大小无关。
  • 重心不一定在物体上(如圆环的重心在圆心)。

易错点

以为匀质薄板的重心会偏向某个角。匀质薄板各处一样,重心只由形状决定;只有不匀质的板,重心才会偏向较重的一侧。

第2步

悬挂法

两条铅垂线的交点

学什么

在薄板边缘任取一点 P 挂起来,静止时,从 P 垂下的铅垂线一定经过重心。沿铅垂线在板上画一条线。

换一个点 Q 再挂一次,又得到一条线。两条线的交点就是重心。再挂第三次,第三条线也会经过这一点,可以用来检验。

一块不规则纸板挂在钉子上,铅垂线竖直落下,学生沿线画线
悬挂法:铅垂线一定经过重心,沿它画一条线。

考点

  • 至少要挂两次才能确定重心。
  • 两个悬挂点不要选得太近,交点更准确。

易错点

只挂一次就以为找到了重心。一次只能确定重心在一条线上。

第3步

三角形的重心

三条中线的交点

学什么

连接三角形一个顶点和它对边中点的线段叫中线。三角形的三条中线交于一点,这一点就是三角形薄板的重心。

拓展:重心把每条中线分成 2∶1 的两段,靠顶点的一段较长:AG=2GD,AG=23AD。(剪纸、悬挂实验都可以验证;证明以后会学。)

三角形三条中线交于重心
三角形三条中线交于重心三角形 ABC,D、E、F 分别是 BC、CA、AB 的中点,三条中线 AD、BE、CF 交于一点 G。AG 是 GD 的 2 倍。ABCDEFG

橙色部分是 AG,AD 上从 G 到 D 的虚线段是 GD,AG∶GD=2∶1。

考点

  • 作两条中线找交点,就能确定三角形的重心。
  • 用 2∶1 求中线上的线段长。

易错点

把角平分线或高的交点当成重心。重心只和中线有关。

第4步

规则图形与组合图形

对称与拆分

学什么

  • 长方形、正方形:重心在对角线的交点(两条对称轴的交点)。
  • 拓展:平行四边形的重心也在对角线的交点,理由以后会学。
  • 圆、圆环:重心在圆心。
  • 组合图形:先拆成两块规则图形,整块的重心一定在这两块重心的连线上;两块面积相等时,在连线的中点;面积不等时,靠近面积大的一块。
L 形薄板的重心
L 形薄板的重心坐标系中的 L 形薄板,由两个面积都是 8 的长方形组成:下方长方形从 (0,0) 到 (4,2),中心 M(2,1);左上长方形从 (0,2) 到 (2,6),中心 N(1,4)。两中心连线的中点 G(1.5,2.5) 是重心。M(2,1)N(1,4)G4226O

两块面积相等,整块的重心在两个中心连线的中点。(每格 1 个单位)

服务员单手托着托盘
托盘稳稳地托在手上,手就在重心的正下方附近。

考点

  • 用坐标表示长方形的重心:横、纵坐标各取中间。
  • 两块面积相等时,取两个中心坐标的平均数。

易错点

组合图形直接取“外框长方形”的中心。缺了一块后,重心会移向剩下多的那一边。

先自己想,再看下一步

三道例题。每次只展开一步,也可以从头看。

例题1:中线上的 2∶1

△ABC 中,AD 是 BC 边上的中线,G 是 △ABC 的重心,AD=9 cm。求 AG 和 GD。

  1. 重心在中线上,并把中线分成 AG∶GD=2∶1。

  2. AD 被分成 3 份,每份 9÷3=3 cm。

  3. AG=2×3=6 cm,GD=3 cm。

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

例题2:长方形薄板的重心

在平面直角坐标系中,长方形薄板的四个顶点是 (0,0)、(8,0)、(8,6)、(0,6)。它的重心坐标是多少?

  1. 长方形的重心在两条对角线的交点,也就是对角线的中点。

  2. 对角线连接 (0,0) 和 (8,6),中点横坐标 (0+8)÷2=4,纵坐标 (0+6)÷2=3。

  3. 重心是 (4,3)。

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

例题3:L 形薄板的重心

一块 L 形匀质薄板由两个长方形组成:一个从 (0,0) 到 (4,2),另一个从 (0,2) 到 (2,6)。求它的重心。

L 形薄板的重心
L 形薄板的重心坐标系中的 L 形薄板,由两个面积都是 8 的长方形组成:下方长方形从 (0,0) 到 (4,2),中心 M(2,1);左上长方形从 (0,2) 到 (2,6),中心 N(1,4)。两中心连线的中点 G(1.5,2.5) 是重心。M(2,1)N(1,4)G4226O

两块面积相等,整块的重心在两个中心连线的中点。(每格 1 个单位)

  1. 两块面积:4×2=8,2×4=8,相等。

  2. 各自的重心(中心):M(2,1),N(1,4)。

  3. 面积相等,整块重心在 MN 的中点。横坐标、纵坐标分别取平均数,就是中点的坐标(可以在网格上数格子验证):((2+1)÷2, (1+4)÷2)=(1.5, 2.5)。这个点恰好在薄板上。

完整讲解如下;启用脚本后可以逐步展开。

轮到你,把方法用出来

9 题,每题 1 分,第一次检查计分。答完会给出提示与完整解法,做完可重做。

填空只填一个数,不写单位。

第1题

三角形薄板的重心是三角形的哪三条线的交点?

查看解法

三角形的重心是三条中线的交点。

第2题

G 是 △ABC 的重心,中线 AD=12,AG 等于多少?

查看解法

AG=12÷3×2=8。

第3题

G 是 △ABC 的重心,GD=2(D 是 BC 中点),中线 AD 等于多少?

查看解法

AD=3GD=6。

第4题

G 是 △ABC 的重心,AG=6,GD 等于多少?

查看解法

GD=6÷2=3。

第5题

用悬挂法确定一块不规则薄板的重心,至少要挂几次?

查看解法

两条铅垂线的交点就是重心,所以至少挂 2 次。

第6题

正方形匀质薄板的重心在哪里?

查看解法

重心在每条对称轴上,所以在对称轴的交点,也就是对角线的交点。

第7题

长方形薄板的顶点是 (0,0)、(10,0)、(10,4)、(0,4),重心的横坐标是多少?

查看解法

(0+10)÷2=5,重心 (5,2)。

第8题

一块匀质薄板由面积相等的两块组成,两块的重心分别是 (2,1) 和 (1,4)。整块重心的纵坐标是多少?

查看解法

(1+4)÷2=2.5。

第9题

圆环形匀质薄板的重心在哪里?

查看解法

重心在圆心,虽然那里没有材料——重心不一定在物体上。

作答只在本页内存中处理,不保存、不上传。刷新页面后重新开始。

教材位置与学习说明

本活动在教材中排在第十三章“三角形”之后,通过动手操作确定匀质薄板的重心位置,并联系三角形的中线。“重心分中线 2∶1”在本页作为拓展结论给出。

活动名称与在目录中的位置按人教版(2024 审定)八年级上册目录核对。本页把活动整理成知识卡、例题和练习;例题与练习由鼓捣星球编写,并非原书原题,文中数据除特别说明外都是为练习设定的示例数据。本页不是出版社官方网站,请以学校发放的课本为准。

动手最有说服力:剪一块硬纸板,挂两次画两条线,再用指尖托一托交点,看它是不是真的平衡。