人教版八年級物理（下冊）第八章運動和力第2節二力平衡（教學設計）【學習目標】1、理解平衡狀態、平衡力的概念，知道二力平衡的條件。2、會結合二力平衡的條件，根據物體的受力情況判斷運動狀態或根據物體的運動狀態分析物體的受力情況；通過對二力平衡的條件的應用，培養學生分析問題、解決問題的能力。3、通過實驗探究，知道二力平衡的條件，培養觀察和實驗的能力。4、在用二力平衡知識分析解決實際問題過程中，體會物理與生活的密切聯系。【學習重難點】學習重點：二力平衡的條件學習難點：二力平衡的條件的應用【學習過程】復習回顧：牛頓第一定律的內容是什么？物體不受力時，總保持靜止或勻速直線運動狀態，也就是運動狀態不變。學習任務一：二力平衡的概念靜止的電燈勻速上浮的潛水艇 勻速水平飛行的客機運動狀態：靜止勻速直線運動勻速直線運動受力分析：重力和拉力重力和浮力重力和浮力、牽引力和阻力【歸納小結】1、當物體受到幾個力的作用，如果物體處于靜止狀態或勻速直線運動狀態，我們認為這幾個力是平衡力。2、平衡狀態：把物體處于勻速直線運動狀態和靜止狀態。3、二力平衡：當物體在兩個力的作用下處于平衡狀態時，就稱做二力平衡。【及時反饋1】1．如圖所示是每0.1s拍攝一次的小球運動的頻閃照片，其中受平衡力作用的是（）A．B．C．D．【答案】A【解答】解：A、小球在相同的時間內通過的路程相等，所以小球做勻速直線運動，處于平衡狀態，故小球受平衡力。故A正確。B、小球在相同的時間內通過的路程增大，所以小球做加速運動，不是處于平衡狀態，故不受平衡力。故B錯誤。C、小球在相同的時間內通過的路程相等，但其運動的軌跡是彎曲的，不是處于平衡狀態，故不受平衡力。故C錯誤。D、小球在相同的時間內通過的路程減小，所以小球做減速運動，不處于平衡狀態，故不受平衡力。故D錯誤。學習任務二：探究：二力平衡的條件【提出問題】一個物體受到兩個力作用處于平衡狀態時，它受到的兩個力應該滿足什么條件？【作出猜想】（教師可以提示學生從力的大小、方向、作用點這三個要素來考慮）【設計實驗】根據桌上所準備的實驗裝置，如圖所示，小組討論，設計實驗探究二力平衡時，兩個力的大小、方向、作用點應該有什么關系。小組交流設計的實驗方案，形成最終實驗方案。【進行實驗】在兩邊盤子中放質量相等的砝碼，使小車受到大小相等、方向相反、作用在同一直線上的力。小車處于平衡(靜止)狀態，改變小車的受力情況：①改變其中一邊盤子里砝碼的質量，使小車受到的力大小不等。②將其中一邊盤子里的砝碼全部移到另一邊使小車受到的力方向相同。③轉動小車，使小車受到的力不在同一直線上。④垂直于小車受力方向移動木塊，使小車受到的力不在同一直線上且方向相同或不相同。將實驗條件和現象記錄在表格中。小車所受二力情況小車運動情況（靜止或運動）大小方向是否在一條直線上【分析與論證】思考：哪些情況下小車不能保持靜止？哪些情況下小車能保持靜止，從而得出結論。結論：作用在同一物體上的兩個力，如果大小相等、方向相反，并且在同一條直線上，這兩個力就彼此平衡。【交流與評估】我們在實驗中發現，小車與桌面之間還有一個摩擦力的存在，如果能夠讓摩擦力的影響變得更小一些呢？改進實驗裝置：使用小卡片進行實驗。好處：減小摩擦力對實驗的影響。【歸納小結】二力平衡的條件：作用在同一物體上的兩個力，大小相等，方向相反，且作用在同一條直線上。“簡記”：同體、等大、反向、共線。【及時反饋2】2．如圖所示，物體只受到兩個方向相反的力F1和F2作用，能使該物體處于平衡狀態的是（）A． B． C． D．【答案】C【解答】解：AB、F1和F2兩個大小不相等，不滿足平衡力的條件，不能使該物體處于平衡狀態，故AB錯誤；C、F1和F2兩個大小相等、方向相反、作用在同一直線上、作用在同一個物體上，能使物體處于平衡狀態，故C正確；D、F1和F2兩個大小相等，但不作用在同一直線上，不滿足平衡力的條件，不能使該物體處于平衡狀態，故D錯誤。3．圖示為研究二力平衡條件的實驗裝置，下列關于這個實驗的敘述錯誤的是（）A．為減小摩擦，應選用盡量光滑的水平桌面 B．為使實驗效果明顯，應選用質量較大的小車 C．調整兩邊托盤所放鉤碼的數量，可以改變力的大小 D．將小車扭轉一個角度，是為了使小車受到的力不在同一直線上【答案】B【解答】解：A、為了減小摩擦，應選用盡量光滑的水平桌面，可以減小摩擦對實驗的影響。選項正確，不符合題意。B、質量較大的小車對桌面的壓力大，小車受到的摩擦力大，對實驗影響較大。選項錯誤，符合題意。C、調整兩邊的托盤所放的鉤碼數量，可以改變力的大小，可以探究二力平衡時兩個力的大小關系。選項正確，不符合題意。D、將小車扭轉一個角度，是為了改變力的作用線的位置，探究二力平衡時兩個力的是否在同一直線上。選項正確，不符合題意。5．在“探究二力平衡條件”的實驗中，小明選擇了如圖的裝置，把小卡片兩端的細線繞過滑輪，并掛上鉤碼。（1）為了使實驗條件與實驗目的相符合，選擇器材時，小卡片應越輕越好（填“越輕越好”、“越重越好”）；探究兩個力大小關系時，應該觀察細線兩端所掛鉤碼的個數。（2）為了探究兩個平衡力是否在同一條直線上，進行如下操作：旋轉（填“擠壓”、“旋轉”）小卡片，松手后觀察小卡片是否平衡。（3）為了探究兩個平衡力是否作用在同一物體上，進行如下操作：先將紙片一分為二，然后觀察小卡片是否平衡。（4）小明利用彈簧測力計代替圖中的鉤碼進行了探究，發現兩個力的大小還有較小的差距。除了測量誤差外，你認為形成差距的原因還可以是兩個滑輪的摩擦不同。【答案】（1）越輕越好；（2）旋轉；（3）將紙片一分為二；（4）兩個滑輪的摩擦不同。【解答】解：（1）選擇小卡片是為了不考慮小卡片的重力，小卡片應越輕越好；（2）旋轉小卡片，使細線作用在它上面的力不在同一直線上，看其是否平衡，來探究兩個平衡力是否在同一條直線上；（3）為了探究兩個平衡力是否作用在同一物體上，進行如下操作：先將紙片一分為二，然后觀察小卡片是否平衡；（4）在實驗過程中，使用測力計進行測量，由于滑輪的摩擦不同，會造成實驗結果誤差。學習任務三：二力平衡的條件的應用（一）根據物體的運動狀態判斷受力情況。思考：（1）吊在空中靜止不動的電燈，若電線的拉力為5N，則燈受到的重力是多少?（2）跳傘運動員和傘在空中勻速直線下落，若傘和人總重1000N，則他們受到的阻力是多少？（二）根據受力情況判斷物體的運動狀態。思考：用力推動木箱水平向前運動，木箱在水平方向上受推力和阻力的作用。如果推力大于阻力，木箱將怎樣運動？如果推力小于阻力，木箱又將怎樣運動？推力和阻力相等時，木箱又將怎樣運動？【及時反饋3】6．某工地的起重機要吊裝一個工件，該工件重1200N；當起重機以2m/s勻速吊著工件上升時，起重機的鋼繩受到的拉力為_________N；當起重機以5m/s的速度勻速吊著工件下降時，鋼繩受到的拉力為_______N，拉力的方向為_______________。【答案】12001200豎直向下。【解答】解：起重機吊起工件時，工件只受重力和鋼繩對工件的拉力的作用；工件重力G=1200N，物體在靜止或勻速上升、勻速下降時都是平衡狀態，都受平衡力作用，所以鋼繩受到工件的拉力與鋼繩對工件的拉力都等于工件的重力，則鋼繩受到的拉力等于1200N，鋼繩受到的拉力等于工件的重力，方向與工件重力的方向相同，是豎直向下的。學習任務四：一對平衡力和一對相互作用力的辨析思考：一對平衡力和一對相互作用力有許多相似的地方，但也有不同的地方。請同學們回憶之前學習過的相互作用力的特點，交流討論，兩者有什么樣的區別。【歸納小結】一對平衡力：作用在同一物體上，大小相等，方向相反，作用在同一直線上。一對相互作用力：作用在不同物體上，大小相等，方向相反，作用在同一直線上。【及時反饋4】7．如圖所示，放在水平桌面上的杯子，處于靜止狀態，則（）A．杯子受到的重力和杯子對桌面的壓力是一對平衡力 B．杯子受到的重力和桌面對杯子的支持力是一對平衡力 C．杯子對桌面的壓力和杯子受到的支持力是一對平衡力 D．杯子受到的重力和杯子對桌面的壓力是一對相互作用力【答案】B【解答】解：A、杯子受到的重力和杯子對桌面的壓力分別作用在杯子和桌面上，不是作用在同一個物體上，所以不是一對平衡力，故A錯誤；B、杯子受到的重力與桌面對杯子的支持力都是作用在杯子上，且大小相等，方向相反作用在同一物體上，是一對平衡力，故B正確；C、杯子對桌面的壓力和杯子受到的支持力分別作用在桌面和杯子上，所以不是一對平衡力，故C錯誤；D、杯子受到的重力豎直向下，杯子對桌面的壓力的方向是豎直向下，受力方向相同，所以不是相互作用力，故D錯誤。【課堂小結】【課堂檢測】1．下列事例中，受平衡力作用的物體是（）A．正在圓形軌道上運動的過山車 B．減速進站的動車 C．騰空而起正在加速上升的火箭 D．在水平公路上勻速直線行駛的汽車【答案】D【解答】解：A．正在圓形軌道上運動的過山車，運動方向不斷變化，運動狀態不斷改變，不受平衡力作用，故A不符合題意；B．減速進站的動車，速度減小，即運動狀態發生改變，所以不受平衡力的作用，故B不符合題意；C．騰空而起正在加速上升的火箭，速度增大，即運動狀態發生改變，所以其不受平衡力的作用，故C不符合題意；D．在水平公路上勻速直線行駛的汽車，處于平衡狀態，受平衡力作用，故D符合題意。2．初二年級的小王同學設計的科普吉祥物“小科南”放在盒子上靜止，如圖所示，下列分析正確的是（）A．小科南受到的重力與盒子對它的支持力是一對平衡力 B．盒子受到的重力與桌面對盒子的支持力是一對平衡力 C．小科南對盒子的壓力與桌面對盒子的支持力是一對相互作用力 D．小科南受到的重力與它對盒子的壓力是一對相互作用力【答案】A【解答】解：A、小科南靜止在盒子上，豎直方向上受到的重力與盒子對它的支持力是一對平衡力，故A正確；B、桌面對盒子的支持力等于盒子重力與小科南重力之和，即盒子受到的重力小于桌面對盒子的支持力，兩個力不是一對平衡力，故B錯誤；C、小科南對盒子的壓力大小等于小科南重力，桌面對盒子的支持力大小等于盒子重力與小科南重力之和，兩力不相等，且兩個力都作用在盒子上，不是一對相互作用力，故C錯誤；D、小科南受到的重力和它對盒子的壓力方向都是豎直向下的，所以不是一對相互作用力，故D錯誤。3．如圖所示，在研究二力平衡條件的實驗中，取一塊硬紙板在相對的頂點附近各開一個小孔用細線系住，細線的另一端跨過桌邊的兩個定滑輪。（1）硬紙板沒有與桌面接觸，這樣做的好處是減少了摩擦力對實驗結果的影響（2）當兩側滑輪上所掛砝碼質量相等時，紙板靜止。（3）保持兩側所掛砝碼質量相等，把紙板扭轉一個角度，使拉力F1和F2不在同一直線上，這時紙板會轉動。當木板重新恢復到原來的靜止狀態時，拉力F1和F2作用在同一直線上。由上述實驗可知，作用在同一物體上的力，如果大小相等、方向相反。作用在同一直線上，這兩個力就彼此平衡。【答案】故答案為：（1）減少了摩擦力對實驗結果的影響；（2）相等；（3）會轉動；大小相等；相反；同一直線上。【解