第二节 二力平衡
1课时 新授课
【教学目标】
知识与技能
1.知道力的平衡概念，知道两种平衡状态——静止状态和匀速直线运动状态。
2.理解二力平衡条件。
3.会应用二力平衡条件去分析、解决简单的问题。
过程与方法
1．通过组织学生讨论并对物体受力分析，理解二力平衡的概念；
2．通过组织探究实验得出二力平衡的条件。
情感、态度与价值观
1．通过探究二力平衡的条件,培养学生树立用实验方法解决物理问题的思想和方法。
2．通过探究实验,进一步培养学生对待实验实事求是的科学态度和严谨的科学作风。
【教学重难点】
重点： 1．知道二力平衡的条件。
2．应用二力平衡条件解决实际问题。
难点：学生设计实验探究二力平衡条件。
【教学准备】或【实验准备】
教师用：多媒体课件。
学生用（每组）：塑料片、棉线、钩码、滑轮、剪刀
【教学过程】
主 要 教 学 过 程
教学内容
教师活动
学生活动
一、创设情景，引入新课
【课前欣赏】播放家庭房间里桌椅、桌面上的电视、花瓶、匀速直线下落的降落伞、起重机匀速直线提升重物。
【温故而知新】
牛顿第一定律的内容是什么？
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？请举例证明。
(设计意图：让学生产生认知冲突，激发探究欲望。)
欣赏视频
复习回答：一切物体在没有受到力作用的时候，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
小组讨论：不能，并用生活中的事例说明：静止的书本、桌子、匀速直线行驶的汽车等它们都受到力的作用。
二、合作探究，建构知识
1．【实例受力分析】
请分析桌上静止的茶杯、被起重机匀速吊起的货物、匀速直线行驶的汽车的受力情况。
受力分析：茶杯受重力和桌子的支持力、货物受重力和钢绳的拉力、汽车
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（一）力的平衡
定义
平衡状态
说明：在现实生活中，物体往往同时受多个力作用而处于静止或匀速直线运动状态，既运动状态不变，和物体不受力的的情况一样，这几个力的作用效果相互抵消。
2．【引导总结】-----认知概念
1．物体在受到几个力的作用时，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”。
3．【反馈练习】下列物体受平衡力是（ ）
A、在圆轨道上转弯的过山车
B、加速升空的火箭
C、进站的火车
D、马路上匀速直线行驶的汽车
【想一想】
1．物体受到平衡力的标志是什么呢？
2．物体受到非平衡力将怎样？
（设计意图：由常见物体的受力分析认知概念，易于理解接受，并通过练习、问题讨论提升认识。）
除了受到重力和地面的支持力，还受到牵引力和阻力。
认知什么是力的平衡、什么是平衡状态。
学以致用：判断物体的运动状态是否是平衡状态（静止或匀速直线运动）。匀速圆周运动的方向发生变化，受的不是平衡力。
思考回答：物体处于静止或匀速直线运动状态；受到非平衡力其运动状态会发生改变。
（二）二力平衡
1．定义
2．探究二力平衡的条件
【引领认知】
像前面实例中的茶杯、货物，物体在两个力的作用下，能够静止或者做匀速直线运动，我们就把这个两个力称作二力平衡。二力平衡是力的平衡中最简单情景。
【实验探究、合作研讨】
1．提出问题：如果作用在物体上的力只有两个，且物体处于平衡状态，这两个力应该满足什么样的条件呢？
2.猜想假设：认识力，要从力的三要素入手，请同学们结合刚才对受到平衡力的物体的受力分析，从力的三要素出发进行大胆的猜想。
3.设计实验：
【介绍实验器材】钩码、细线、塑料片
你打算运用什么方法进行探究？
说明：实验研究对象是塑料片，为了忽略其
认知什么是二力平衡。
猜想二力平衡的条件：
1.大小相等
2.方向相反
3.在同一直线上
交流：控制变量法。
小组交流合作设计实验，并展示交流。
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重力的影响，塑料片要轻。
师生讨论后，归纳方案。
4.进行实验：
【友情小提示】在下面各实验中观察并记录塑料片将是否保持平衡，运动状态是否改变，两个拉力有何关系，在什么条件下会保持平衡状态（保持运动状态不变），说明了什么。
【实验一】两边挂不等重的钩码；
【实验二】挂等重的钩码。
【实验三】
（1）两边挂等重钩码，将卡片下移，使二力方向并不相反，释放；
（2）待塑料片静止时，观察二力方向。
【实验四】（1）两边挂等重钩码，将塑料片旋转一定角度，使二力不在同一条直线上，释放；
（2）待塑料片静止时，观察二力。
在表格中记录现象：
小组合作进行实验，观察实验，在表格中记录现象：
挂不等重的钩码，塑料片不能保持平衡，运动状态改变，两个拉力不相等；
挂等重的钩码，塑料片不能保持平衡，运动状态改变，两个拉力相等。
交流总结：二力平衡时，两个力的大小必须相等。
塑料片不能保持平衡，运动状态改变。
交流总结：要使两个力相互平衡，两个力的方向必须相反。
塑料片不能保持平衡，运动状态改变。
交流总结：要使两个力相互平衡，这两个力作用在同一条直线上。
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【实验五】请用剪刀从中间剪断塑料片，观察它的运动状态是否改变，能说明什么？
（设计意图：培养学生根据问题设计实验的能力，使学生在实验中培养了观察能力、动手能力、合作精神，初步养成学习中科学求实的态度。）
5.分析论证：
【归纳总结】-----二力平衡的条件
①作用在同一个物体上，②力的大小相等，③方向相反，④并且在一条直线上。
【简记】：同体、等大、反向、共线。
【反馈练习】1．F1与F2是平衡力的是( )
2．静止在水平桌面上的书，受到的平衡力是( )
A.书的重力和书对桌子的压力
B.书对桌子的压力和桌子的重力
C.书的重力和桌子对书的支持力
D.书对桌子的压力和桌子对书的支持力
塑料片运动状态改变，交流总结：研究二力平衡时，二力必须作用在同一物体上。
学生结合实验现象和实验表格分析论证，归纳总结，回答。
学以致用：运用二力平衡的条件解决问题。
此题也是学生的易错题。首先判断两个力的受力物体是否是同一物体，再利用其它条件进行判断。
（三）
二力平衡应用
【解决问题、合作研讨】
1．根据物体的状态分析受力情况
【典例剖析】跳伞运动员在空中
解答、展示：人和伞
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匀速直线下降，如果已知人和伞所受的总重力是1000 N，你能说出人和伞所受阻力的大小和方向吗?
方法点拨：明确研究对象→ 分析运动状态→ 进行受力分析→ 根据二力平衡条件解题。
【跟踪练习、突破易错点】某同学用F =10N的水平推力没有推动一张课桌，则课桌受到的阻力多大？
突破易错点：通过利用二力平衡分析解答，破除推力小于阻力的错误观点。
2．根据物体的受力情况分析运动状态
【典例剖析】汽车沿直线行驶时受到的牵引力为F，受到的阻力为f。
(1)当F＞f时，汽车做什么样的运动？
(2)当F=f时，汽车做什么样的运动？
(3)当F＜f时，汽车做什么样的运动？
作匀速直线运动→ 受到平衡力→ 二力大小相等、方向相反。
解答展示：
课桌静止→ 受到平衡力→f = F = 10N
交流讨论：
（1）不平衡，汽车做加速直线运动；
（2）二力平衡，汽车做匀速直线运动；
（3）不平衡，汽车做减速直线运动。
（四）拓展延伸
1．平衡力与相互作用力的比较
2．归纳总结运动和力的关系
【比一比】平衡力和相互作用力的有何异同点？
【小结】相同点：两者都是大小相等、方向相反、在同一直线上；不同点：平衡力的受力物体是同一个物体，而相互作用力是两个物体。
【想想议议】请同学们结合牛顿第一定律和二力平衡的知识，想想力和运动之间有什么样的关系呢？【归纳总结】1、力是改变物体运动状态的原因；
2、物体的运动不需要力来维持；
3、物体静止或匀速----不受力或受平衡力
4、物体受平衡力----静止或匀速直线
5、物体受非平衡力----运动状态改变
交流讨论：对比二力平衡和相互作用力在力的三要素方面的比较。
（设计意图：加深对二者的理解。避免出现混淆。）
交流讨论，回答。
（设计意图：提升对运动和力之间的关系的理解。）
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6、运动状态改变，一定有力作用在物体上，并且是不平衡的力；
7、有力作用在物体上，运动状态不一定改变。
【反馈练习】用一根细线拴一块橡皮，在水平面上做匀速圆周运动，则橡皮在运动过程中（ ）
A.橡皮受平衡力作用
B.橡皮的运动状态没有发生改变
C.橡皮的运动方向在不断改变，受到的是非平衡力
D.橡皮保持匀速圆周运动，是因为它有惯性
解答：圆周运动的运动方向发生变化，运动状态发生改变，一定有力作用在物体上，并且是不平衡的力，答案：C
三、课堂小结：
回顾本节课的学习内容
本节课你有哪些收获？还有哪些疑惑?
学生讨论梳理知识，交流收获和疑惑。
四、课堂检测
教师巡视、讲评
学以致用完成检测题、解答见附件1
五、布置作业
出示思考题题目 见附件2
课后完成
【板书设计】
第二节 二力平衡
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一、力的平衡：
1、物体在受几个力作用时，如果几个力的作用效果相互抵消，使物体处于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
作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一直线上，这两个力就彼此平衡。
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
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【教学反思】
一、教案的“亮点”
1、实验的改进具有创新性，用轻质纸片替代小车在木板上滑行，改进后的实验减小了摩擦力对实验现象的影响，不仅可以直接研究两个力之间的关系，而且将演示板挂在黑板上，增加实验的直观性和可视性。
2、环节环环相扣，教学设计有利于学生参与知识形成的全过程，实现知识的自我建构。习题设计有层次、针对性强，能提升学生对知识的认知。
3、关注学生的发展，注重培养学生的各种能力。
二、教学中易出现的问题
1、二力平衡的探究实验不要放任自由，这样学生往往无从下手或学生只是喜欢摆弄实验器材，对于实验做好运动。
2、学生容易忽视二力平衡条件之一“作用同一物体上”，为了让学生认识这一知识点，设计了用剪刀剪开塑料片这一实验。
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3、不要忽略对知识的运用，要精心设计习题。
附件1 【课堂检测】
1、一辆重为1.5×104N的小汽车，当它以60km/h的速度在水平路面上匀速行驶时受到的牵引力为2000N，那么汽车受到的阻力为 N。汽车在水平地面上静止受到支持力是 N。
2、下图中的A、B、C、D分别是用照相机拍摄（每0.1s拍摄一次）的小球在四种不同运动状态下的照片，其中小球受到平衡力作用是（ ）
3、用电线挂在天花板上的电灯，静止时受到的力是一对平衡力的是（ ）
A．天花板对电线的拉力和电线对天花板的拉力
B．电灯对电线的拉力和电线对电灯的拉力
C．电线对电灯的拉力和电灯受到的重力
D．电灯对电线的拉力和电灯受到的重力
4、如右图所示，用水平力推静止在水平地面上的大木箱，没有推动。这时，木箱受到的（ ）
A．推力小于摩擦力
B．推力和摩擦力大小一定相等
C．推力一定小于重力
D．推力和摩擦力方向相同
5、如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
(1) 小华将系于小卡片(重力可忽略不计)两对角的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向 ，并通过调整 来改变拉力的大小。
(2) 当小卡片平衡时，小华将小卡片转过一个角度，松手后小卡片 (选填“能”或“不能”)平衡。设计此实验步骤的目的是为了探究 。
(3) 为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图甲所示情况下，小华下一步的操作是： 。
(4) 在探究同一问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，同学们认为小华的实验比小明的实验好。其主要原因是 。
A．减少摩擦力对实验结果的影响 B．小卡片比较容易获取
C．容易让小卡片在水平方向上保持平衡 D．小卡片容易扭转
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附件2
【作业思考题】
1、如图所示，无风时，站在地面上的小蚂蚁骄傲地托着果实．对于该静止的果实，下列说法正确的是（ ）
A．果实受到重力和蚂蚁的支持力作用，这是一对平衡力
B．果实受到重力和蚂蚁的支持力作用，这是一对相互作用力
C．蚂蚁对果实的支持力小于果实受到的重力
D．蚂蚁对果实支持力大于果实受到的重力
2、如图所示，在平直的马路上匀速行驶的汽车受到几对平衡力？请画出它的受力示意图。
3、在探究“二力平衡条件”的实验中：
（1）设计组装的实验装置如图所示。老师指出实验桌面越光滑越好，其原因是： 。
（2）实验中保持F1与F2相等，用手将小车扭转一个角度，松手后，小车将无法在此位置平衡。实验中设计这一步骤的目的是为了探究二力平衡时，两个力必须满足的条件是 。
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