二力平衡
教学目标
1、知识与技能
（1） 知道二力平衡的条件
（2） 知道二力平衡时物体的运动状态
2、过程与方法
（1） 通过实例了解认识平衡力和二力平衡
（2） 探究二力平衡的条件
3、情感、态度与价值观
通过活动感受科学就在身边
教学重点
知道二力平衡的条件，并能解释物理问题
教学难点
学生设计实验探究二力平衡条件
教学器材：
PPT课件、木块、带滑轮的长木板、细线、勾码、卡片、滑轮、吸盘、纸团（或蓝球）等
教学过程
【板块一：初步感受力与运动存在联系】
师：同学们去过恐龙园吗？
生：去过。
师：走进恐龙园，我们可以感受到各种运动项目带来的惊险和刺激。其中过山车是最受欢迎的项目之一。请大家跟随老师的镜头一起体验过山车的惊险与刺激！（播放视频）
生（观看）
师：玩过恐龙园过山车的同学请举手（提问举手的同学）你能说说视频中过山车经历了怎样的运动过程？
生（独立思考）：匀速爬升、翻转、（加速）俯冲、减速、停止…
师：最初过山车靠什么爬升到第一个坡顶？
生：牵引力
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师：其实，过山车这些奇特的运动与力有着密切的联系，让我们动手动脑一起探究本章力与运动的奥秘吧！
【过渡】
师：和过山车一样，自然界中物体的运动和受力情况大多很复杂，为了便于研究力与运动的关系，让我们从最简单的情况开始。
【板块二：通过几个实例了解平衡状态、平衡力、二力平衡的概念】
师：观察几个实例中物体各处于什么状态（静止状态或匀速直线远动状态或加速状态等）？它们分别受哪些力的作用？
（1）、（师展示）静止在手指上的玩具老鹰处于怎样的状态？受到哪些力？
生（观察、独立思考）：静止 重力、支持力
（2）、（PPT展示）匀速起吊的货物处于怎样的状态？受到哪些力？
生（观察、独立思考）：匀速直线运动 重力、拉力
（3）、（PPT展示）静止悬吊在绳子上的钩码处于怎样的状态？受到哪些力？
生（观察、独立思考）：静止 重力、沿绳子方向的两个拉力
（4）、（PPT展示）平直轨道上匀速行驶的火车处于怎样的状态？受到哪些力？
生（观察、独立思考）：匀速直线运动 重力、支持力、牵引力、阻力
师（PPT再现上述4个实例）：玩具老鹰、货物、钩码、火车此时所处的静止或匀速直线运动状态，叫做平衡状态。（配以激光笔指引）
生：（观察了解）
师：你能说出教室中有哪些物体是平衡状态？
生（观察、思考、回答）：静止的课桌、电灯…
师：为什么？
生：它们是静止的。
师：平衡状态下的老鹰、货物、钩码、火车所受的力叫做平衡力。玩具老鹰、货物，只受两个力而处于平衡状态的情况叫做二力平衡。二力平衡是平衡力中最简单的情况，我就从二力平衡开始我们的探究。
【板块三：探究二力平衡条件】
1、提出问题
师：你认为两个力在怎样的条件下才能平衡？请结合生活经验，谈谈你的看法。（若学生有困难可提示：力的作用效果与力的三要素有关，所以可以从力的三要素来考虑）
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2、作出猜想
生（思考、猜想）：大小相等、方向相反
师（追问）：还有其他的条件吗？（结合图片辅以PPT中辅助线演示启发学生）
生：还要作用在同一条直线上。
师：好同学们的猜想是否正确呢？要成功的进行科学探究，关键是要设计出合理的实验方案。
【探讨实验方案】
师：下面我们一起来探讨验证猜想的实验方案。
现在我们以水平面上的这个木块（师出示）为研究对象来研究二力平衡条件。
师：木块此时平衡吗？
生（观察）：平衡
师（追问）：为什么？
生：木块静止
师：木块的受力情况怎样？
生（观察、思考）：重力和（桌面对木块的）支持力
师：重力方向怎样？
生：竖直向下
师：支持力方向怎样？
生：竖直向上（垂直于水平支持面向上）。
师：重力大小如何测量？
生：用弹簧测力计测量
师：支持力大小又如何测量？
生（思考、疑惑）：
师：目前我们的实验室还没有直接测量支持力的仪器。因此，研究竖直方向上这两个力的平衡条件有困难。由于竖直方向的力对水平方向运动状态不产生影响，所以我们可以在水平方向对木块施加两个拉力（出示两边系绳的木块）进行二力平衡条件的研究。
师：拉力如何施加？
生（思考）：用手拉绳对木块施力。
师：拉力的大小如何测量？
生：弹簧测力计测量。
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师：由于实验中人对木块施加的拉力大小不易控制。为了准确方便的控制拉力的大小，我们使用这样的装置（出示两端装有滑轮的长木板）。将绳跨过定滑轮，在绳端挂上钩码则绳对木块的拉力就等于钩码的重力（边说边演示），这里定滑轮起到改变力的方向的作用。实验时需要注意调节滑轮的高度使拉力在水平方向。
师（在装置两边各挂一个2N钩码）：此时木块平衡吗？
生（观察）：平衡
师：大家看看木块平衡时，这两个拉力满足什么条件？
生（观察、思考）：大小相等、方向相反
师：左边钩码上再挂一个重物后哪边拉力大？
生（思考）：左边
师：你觉得木块还能平衡吗？
生：不能
师：如果不平衡，木块会向哪边运动？
生：向左
师：（将重物加到左边钩码上，但木块此时仍静止）咦！木块还是平衡的。是不是二力平衡时两个力大小可以不等？还是另有奥秘？
生（产生思维冲突、积极思考）：木块还受到（静）摩擦力的作用。
师：对，这种作用在静止木块阻碍木块运动趋势的力称为静摩擦力。我们对木块水平方向的受力进行分析（PPT展示受力分析情况），静摩擦力的方向怎样？
生（思考）：（水平）向右
师（追问）：为什么？
生（思考）：静摩擦力阻碍木块向左运动的趋势。
师：此时水平方向是几个力的平衡？
生：三个力的平衡。
师：这个摩擦力影响和干扰了我们的实验，我们可以怎样改进来减少摩擦力对探究的影响呢？
生：添加润滑油、在光滑玻璃上实验、给木块加轮子（变滑动为滚动）。
师：同学们的方法很好，都可以减小摩擦力对实验的影响，从而为得出科学的结论打下良好基础。老师希望木板对木块的摩擦力消除，有没有办法呢？
生（思考）：使木块与木板的接触面脱离接触。（将木块悬吊起来）
师（展示将木块悬吊起来）：很好，老师试试。（悬吊静止后，绳对木块的拉力不水平）木块现在平衡吗？
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生（观察）：平衡
师（追问）：绳上的拉力还水平吗？
生：（观察）：不水平。
师：什么原因呢？
生：木块受重力作用。
师：此时还是是二力平衡吗？（PPT上演示受力分析，三力平衡）
生（观察、思考）：不是，除了两个拉力还有重力。
师（PPT演示受力分析）：现在又出现了新问题，那我们可不可以对木块动动脑筋想办法减小重力对实验的影响呢？
生（思考）：减小木块的重力。
师（PPT演示减小重力影响的思维过程）：很好，让木块变成重力几乎可以忽略的轻质物体。那么木块可以用什么代替呢？
生：纸片
师：很好，纸片的重力远小于拉力，所以纸片的重力可忽略不计。这样的改进符合物理学中忽略次要因素、突出主要因素、建立理想模型的思想。（PPT出示最终的实验装置，同时演示实验装置的组装，提示吸盘吸附面可用瓷砖墙面、窗玻璃或光滑凳面）
3、设计实验：
师：想想看实验至少要分几次完成呢？
生（思考）：至少3次。
师（追问）：为什么？
生：因为我们猜想二力平衡的条件有3个。
师：实验中应采用的方法？
生：控制变量法
4、进行实验
师：请同学们以小组为单位共同按照设计的实验方案进行实验。（学生实验过程中进行巡视指导）
实验
纸片在水平方向所受二力的情况
物体是否保持平衡
大小
方向
是否在一条直线上
1
2
8
3
5、归纳结论：
师：请介绍实验过程和现象，及得出的探究结论
二力平衡的条件是：
n 大小相等 —— 等大
生：在两边的绳套上挂不等重的钩码。放开纸片，纸片滑向一边；在两边的绳套上挂等重的钩码。放开纸片后，纸片将保持平衡。由此可得到：要使两个力相互平衡，两个力的大小必须相等。
n 方向相反 —— 反向
生：在两边的绳套上挂等重的钩码，将纸片稍向下移动，使两个拉力的方向并不相反。放开纸片，纸片将向上移动 。待纸片静止时，两个拉力的方向相反 。由此又可以得到：要使两个力相互平衡，两个力的方向必须相反 。
n 作用在同一直线上 —— 共线
生：在两边的绳套上挂等重的钩码。并将纸片扭转一个角度，使拉纸片的细绳相互平行，但不在同一直线上。放开纸片，纸片将转动 。待纸片静止后，两边的细绳 在 同一直线上。由此可经得到：要使两个力相互平衡，两个力必须在 同一直线上 。
n 作用在同一物体上 —— 同体
师：其实二力平衡还有一个隐含条件，同学们请看老师做的实验（用剪刀把原来平衡的纸片从中间剪成两半），看过实验后你能发现这个隐含的条件吗？
生（观察、思考）：两个力要作用在同一物体上才能平衡
【反馈练习】
1、利用二力平衡条件来判断两个力是否平衡：
【小试牛刀】下列情况，二力平衡的是（D）
2、 利用二力平衡条件来求其中一个力。
（“蚱蜢”火箭——UFO式悬空术视频）
“蚱蜢”火箭重5×105N，若要实现UFO那样的悬空静止 ，火箭发动机的推力为 5×105
8
N，方向 竖直向上 .
3、如图所示，一个司机沿水平方向用力推静止在水平地面上的小汽车，但小汽车仍保持静止，则：（B）
A．司机对车的推力大于车受到的阻力
B．司机对车的推力等于车受到的阻力
C．司机对车的推力小于车受到的阻力
D．司机对车的推力与车受到的阻力的大小关系不能确定
【课堂小结】
同学们总结一下你学到了哪些知识，都有哪些收获。
生：总结 师：PPT上老师将同学们的总结呈现出来。
【课后思考】
【课后思考】
1、 你知道探究滑动摩擦力影响因素时，为什么要沿水平方向匀速拉动木块呢？
2、你知道弹簧测力计测物重时，为什么物体静止时弹簧测力计的示数就是物体的重力呢？
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3、（万达广场）垂直升降电梯里的实验：
请仔细观察测力计示数，并思考：
电梯由起初静止到上行至指定楼层再停稳的过程
（1）、钩码随电梯是怎样运动的？
（2）、钩码运动的整个过程受到的拉力与重力都平衡吗？
(3)、钩码处于什么运动状态时受到的拉力与重力平衡？
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