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第 2 节 二力平衡
导入一:
情境引入:
神舟遨太空,举国心相牵,从着陆场到飞控中心,从北京到全国,这一夜,亿万颗心与三位
航天员一起跳动,“飞船调姿”“轨道分离”“制动开始”“推进舱分离”“再入大气
层”……
如图所示为“神舟十号”发射前静置在发射架上的图片,你知道此时它受哪几个力的作
用,它们有什么关系吗?
导入二:
复习引入:
师:牛顿第一定律的内容是什么?
生:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态.
师:是否只有不受力的物体才能保持静止,才能做匀速直线运动?生活中你发现有静止或
做匀速直线运动的物体吗?
生:有静止或做匀速直线运动的物体.
师:能不能反过来说,凡是保持静止状态或匀速直线运动状态的物体都没有受到外力呢?
生:小组讨论后,用生活中的事例说明.
列举:在平直公路上匀速行驶的汽车、静止在桌面上的花瓶、沿直线匀速行驶的列车、
被起重机吊在空中匀速上升的重物等.
[设计意图] 通过复习牛顿第一定律,设疑,再让学生举出生活中的实例,容易激发学生
的学习兴趣,自然引入新课.
[过渡语] 牛顿第一定律说不受力时物体保持静止状态或匀速直线运动状态,而在现实
中物体受了力仍会保持静止状态或匀速直线运动状态,这是怎么回事?你想知道吗?2
一、平衡状态
原来,牛顿第一定律是在理想状况下,而在现实中我们把物体受了力仍保持静止或匀速
直线运动的状态,称为平衡状态,所受力称为平衡力.
现在请大家说出身边的平衡力.小组讨论.
学生讨论:比如放在桌子上不动的书,挂在天花板上的电灯,匀速运动的小车等物体的受
力情况.
在学生讨论的基础上,展示几组实例,利用这些例子使学生认识到:当一个物体受几个力
作用时,也能保持静止或匀速直线运动状态,从而得出“力的平衡”的概念,指出这时作用在
物体上的各个力的效果互相平衡,或者说几个力互相平衡.
[设计意图] 让学生充分发表自己在平时生活中观察到的物理现象,举出身边一两个受
力物体的实例,分析它们的受力情况及运动状态,把抽象物理概念具体化,学生易于接受.
物体受到两个力的作用时,如果保持静止状态或匀速直线运动状态,我们就说这两个力
平衡.
出示三个物体受非平衡力的视频.
[设计意图] 从实例中使学生认识到物体在几个力的作用下,并不一定就能保持静止或
匀速直线运动状态,那么,物体受到几个力的作用,要使物体保持静止或匀速直线运动状态,
这几个力满足什么条件?这样自然过渡,使学生对下一步的实验探究充满好奇和求知欲.
[过渡语] 在几个力平衡中,二力平衡是最简单的,我们来研究一下二力平衡的情况.
二、二力平衡的条件
思路一
实验探究:二力平衡的条件
引导学生从力的大小、方向等进行猜想.
学生猜想:与力的大小、方向、作用点有关.
那么两个力在什么情况下处于平衡状态?请利用桌面提供的器材完成下面的探究实
验.(4 人一组进行探究实验)
学生根据实验目的和提供的器材,分小组讨论设计实验.
抽 1~2 个小组同学说出方案.
引导组装实验器材如图所示.(图 1)
(1)首先将吸盘固定在玻璃板上,挂上滑轮,再将系于卡片两对角线的细线分别跨过左右
吸盘上的滑轮;3
(2)在线的两端挂上钩码,使作用在小卡片上的两个力方向相反,且在一条直线上.看一
看,在什么情况下卡片处于平衡状态?在什么情况下卡片不能平衡?(图 2)
(3)把小卡片转过一个角度,使小卡片受到的两个拉力不在一条直线上,但大小相等、方
向相反.松手后,卡片能保持平衡吗?(图 3)
(4)使小卡片受到的两个拉力在一条直线上,且大小相等、方向相反.用剪刀剪断卡片后,
卡片能保持平衡吗?(图 4)
学生进行实验探究收集证据.
提问:刚才的实验是怎么做的?看到什么现象?得出什么结论?
学生汇报刚才的实验情况,最终得出结论:作用在一个物体上的两个力,如果大小相等、
方向相反,并且在同一直线上,则这两个力就彼此平衡.
教师总结:作用在一个物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一直线上,这
两个力就彼此平衡.
将条件归纳成口诀:“同体、等大、反向、共线”.
[设计意图] 在“探究二力平衡的条件”的实验中,教材中提到的器材是用两端带滑轮
的桌面、两端带挂钩的小车、细线及钩码等.学校中这样的小车不多,无法进行分组探究,更
重要的是教材中对“两个力要同时作用在同一物体上”这一要素没有体现,经过改进实验,二
力平衡的四个条件学生都能通过亲手实验探究出来,学生印象更为深刻.
思路二
【猜想】 两个力平衡,它的条件是什么?你认为怎样?
教师可以提示学生从力的大小、方向、作用点这三个要素来考虑.
【师生活动】 学生分组实验,研究二力平衡的条件.
将系于小车两端的线,分别跨过左右支架上的滑轮,如图所示.
(1)步骤 1:在两边加上钩码,作用在小车上的两个力方向相反,且在同一条直线上,看一
看,在什么情况下小车处于平衡状态?在什么情况下小车不能平衡?(如图所示)
(2)步骤 2:把小车转过一个角度,使小车受到两个拉力不在一条直线上,大小相等、方向
相反.松手后,小车能保持平衡吗?
(3)教师提出问题:观察、分析、总结满足什么条件小车能静止?学生讨论,进行归纳总结.
小结归纳: 二力平衡的条件是作用在同一个物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,
并且在同一条直线上,那么这两个力就彼此平衡.八字口诀:“同体、等大、反向、共线”.4
【巩固】 物体受到平衡力作用时,能保持静止或匀速直线运动状态.当物体在液体中
处于悬浮或漂浮状态时,它所受到的浮力和重力就是一对平衡力(以后将学到).物体受到非
平衡力作用时,运动状态就会发生改变.
[过渡语] 力的平衡在日常生活中有许多实际应用,应会根据二力平衡的条件来判断物
体所受的两个力是否平衡;或根据平衡状态找出平衡力,利用二力平衡条件求其中一个力.
三、二力平衡条件的应用
(1)利用二力平衡的条件来判断两个力是否平衡.
师:图中物体是否能保持平衡状态?为什么?
学生:A.两个力不在一条直线上;B.两个力大小不相等;C.是一对平衡力;D.两个力不是
作用在同一个物体上.
(2)利用二力平衡的条件可求出其中一个力的大小和方向.
出示三个典型物体受力情况的课件(先让学生分析受力情况,教师再课件展示).
讨论分析:
(1)放在桌面上的书受到的支持力和重力是一对平衡力;(2)电灯受到的拉力和重力是一
对平衡力;(3)气球受到的浮力和重力是一对平衡力.
[设计意图] 对二力平衡的知识强调后,趁热打铁,出示实例进行受力分析,能够起到紧
扣重点、越过难点的作用,进一步巩固所学的内容,培养解决问题的能力.
[知识拓展] 二力平衡条件的应用:
(1)由平衡力中的一个力确定另一个力;
(2)由物体的运动情况确定物体的受力情况,进而判断各力间的关系;
(3)由物体的受力情况确定物体的运动情况.5
1.小熊猫能够轻松地倒挂在竹子上,当它倒挂在竹子上静止时,下列说法正确的是
( )
A.竹子对小熊猫的作用力和小熊猫所受的重力是一对平衡力
B.小熊猫对竹子的作用力和小熊猫所受的重力是一对平衡力
C.小熊猫对竹子的作用力和竹子对小熊猫的作用力是一对平衡力
D.小熊猫很轻,其重力不需要平衡就能静止在空中
解析:小熊猫倒挂在竹子上受到重力和竹子对小熊猫的作用力,两力大小相等,方向相反,
在同一条直线上且作用在同一个物体上,故竹子对小熊猫的作用力和小熊猫所受的重力是一
对平衡力;小熊猫对竹子的作用力和竹子对小熊猫的作用力两力大小相等、方向相反,作用在
同一条直线上,但是作用在两个物体上,故两力是一对相互作用力.故选 A.
2.如图所示是一架电梯匀速向上运动时的示意图.如果用 F 表示钢索的拉力,用 G 表示
电梯受到的重力,那么,能正确表示电梯受到的力的示意图的是( )
解析:电梯匀速向上运动,则电梯受到的拉力和重力是一对平衡力,两力大小相等、方向
相反,在示意图上表示两力线段的长度应相等,由图可知 C 正确.故选 C.
3.搬运工用 600 N 的力水平向东拉一重为 1000 N 的板车,板车做匀速直线运动,则地面对
板车的阻力为 N,地面对板车的支持力为 N.
解析:板车在水平方向上做匀速直线运动,则受到的拉力和阻力是一对平衡力,大小相等,
故地面对板车的阻力为 600 N;板车在竖直方向上保持静止,则板车受到的支持力和重力是一
对平衡力,大小相等,故地面对板车的支持力是 1000 N.
【答案】 600 1000
4.向日葵因生长在茎顶端的花盘随太阳转动而得名.如图是处于静止状态的向日葵,请
在图中作出花盘的受力示意图.6
解析:花盘处于静止状态,则其受到的重力和支持力为一对平衡力.重力的作用点在花盘
的重心上,方向竖直向下,则花盘受到的支持力的大小与重力相等,方向竖直向上,作用点在
花盘的重心上.
【答案】 如图所示.
一、力的平衡
1.物体受到几个力作用时,如果保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这几个力平衡.
2.静止或匀速直线运动状态叫做“平衡状态”.
二、探究二力平衡的条件
1.物体受两个力作用时保持平衡状态,叫做二力平衡,是最简单的平衡.
2.二力平衡的条件:作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一
条直线上,这两个力就彼此平衡(四个条件).物体将保持静止状态或匀速直线运动状态(即平
衡状态).
三、二力平衡的应用
1.物体处于平衡状态——受平衡力.
2.物体受平衡力——处于平衡状态.
一、教材作业
【必做题】
教材第 22 页动手动脑学物理的 1,2,3 题.
【选做题】
教材第 22 页动手动脑学物理的 4 题.
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