《第八章 第2节 二力平衡》教案（附同步练习）

《第八章第2节二力平衡》教案（一）【教学目标】知识与技能1．依据生活经验认识平衡力和平衡状态的概念，会判断物体受到的力是否为平衡力。2．会利用二力平衡知识分析解决实际问题。过程与方法1．经历探究二力平衡条件的实验过程，归纳、总结得出结论。2．通过认识平衡力和平衡状态关系，进一步体会力与运动的密切关系。情感、态度与价值观1．通过参与实验活动，培养学生积极参与科学探究实践的思想和互相配合的协作精神。2．在用二力平衡知识分析解决实际问题过程中，体会物理与生活的密切联系。【教学重点】二力平衡的物理意义。【教学难点】二力平衡的探究及其应用。【教具准备】卡片、棉线、铁架台、小车、两个定滑轮、两个大吊盘、砝码盒、细绳、多媒体课件等。【教学过程】一、情景引入播放视频：匀速上浮的潜水艇、缓缓降落的宇宙飞船、放在课桌上的书本、吊在天花板下的电灯等。思考：这些物体分别做什么运动？它们分别受到哪些力的作用？二、新课教学探究点一：二力平衡的概念提出问题：惯性定律告诉我们，物体不受力时，将保持静止或匀速直线运动状态。但不受力的物体是不存在的，那么为什么有些物体还会保持静止或匀速直线运动状态呢？探究：(1)让学生提着书包不动。书包受重力和手对它向上的拉力，为什么书包受两个力作用会保持静止？(2)在平直马路上匀速行驶的汽车，受到牵引力和阻力。为什么水平方向汽车受两个力作用会保持匀速直线运动状态？小组讨论、分析、交流：如果将手松开，书包将落到地上，显然向上的拉力将使书包下落的重力产生的效果抵消了，使书包不至于下落；同样道理，汽车牵引力将阻力产生的效果抵消了，也可以说阻力将牵引力产生的效果抵消了，使汽车的速度不发生变化。结论：一些物体虽然受力，但是这几个力的作用效果相互抵消，就相当于不受力。我们就说这几个力相互平衡，这时的物体我们就说它处于平衡状态。探究点二：二力平衡条件物体受两个力作用保持平衡的情况最简单，我们先来研究这种情况。问题：物体受两个力作用一定就能保持静止或匀速直线运动状态吗？举例：放在光滑斜面上的书，受重力和斜面的支持力但要沿斜面下滑；电梯受重力和向上的拉力，起动后，速度越来越快。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？学生讨论说出自己的见解。探究：1．猜想与假设。让学生猜想在什么条件下二力平衡。(可能与作用力的大小、方向、作用位置……有关)2．制定实验计划、设计实验。学生根据桌上所准备的实验装置，如图所示(还有若干质量相等或不等的砝码)，自己设计实验探究二力平衡时，两个力的大小、方向、作用点应该有什么关系。各实验小组交流设计的实验方案，并对自己设计的方案进行修改。3．学生分组实验。实验方法：在两边盘子中放质量相等的砝码，使小车受到大小相等、方向相反、作用在同一直线上的力。小车处于平衡(静止)状态，改变小车的受力情况：①改变其中一边盘子里砝码的质量，使小车受到的力大小不等。②将其中一边盘子里的砝码全部移到另一边使小车受到的力方向相同。③转动小车，使小车受到的力不在同一直线上。④垂直于小车受力方向移动木块，使小车受到的力不在同一直线上且方向相同或不相同。将实验条件和现象记录在下面的表格中。4.分析与论证。引导学生分析，哪些情况下小车不能保持静止，哪些情况下小车能保持静止，从而得出结论。学生归纳总结，得出结论：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。5．评估。可以向学生指出，小车在水平方向还会受到摩擦阻力，但实验中控制这个阻力很小，与拉力相比可以忽略。教师总结：二力平衡的条件：作用在同一个物体上的两个力，大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上。“八字口诀”：同体、等值、反向、共线。探究点三：二力平衡的应用1．根据物体的运动状态判断受力情况。思考：吊在空中静止不动的电灯，若电线的拉力为2N，则灯受到的重力是多少？学生分析：电灯受重力和电线的拉力，处于静止状态，所以重力和电线的拉力是一对平衡力。那么这两个力一定满足二力平衡的条件，即大小相等，方向相反，且在同一条直线上，所以灯受到的重力为2N。教师总结：根据物体处于静止状态或匀速直线运动状态，可以判断出作用在物体上的两个力是一对平衡力，进而判断所求力的大小和方向。2．根据受力情况判断物体的运动状态。思考：火车在平直的轨道上行驶，在水平方向上受牵引力和阻力。如果牵引力大于阻力，火车将怎样运动？如果牵引力小于阻力，火车又将怎样运动？牵引力和阻力相等时，火车又将怎样运动？学生讨论后回答：牵引力大于阻力，火车将加速；牵引力小于阻力，火车将减速；牵引力和阻力相等时，水平方向二力平衡，火车匀速直线前进。教师总结：物体不受力时，应保持匀速直线运动或保持静止状态。物体受一个力，运动状态发生改变，这是力产生的效果。物体受平衡力时，应保持静止或保持匀速直线运动状态。静止的物体受平衡力时，仍然保持静止；运动的物体受平衡力时，仍然做匀速直线运动。3．一对平衡力和一对相互作用力的区别。思考：一对平衡力和一对相互作用力有许多相似的地方，但也有不同的地方。试着把它们加以区别。学生讨论后回答：相同点是都满足大小相等，方向相反，作用在同一直线上；不同点是一对平衡力是作用在“同一”物体上的力，而一对相互作用力是分别作用在“不同”物体上的力。两个力，只要不是作用在同一物体上，就不可能是平衡力；两个力中，发生作用的物体只要出现第三个，就不可能是相互作用力。【板书设计】第2节二力平衡【教学反思】本节内容由“二力平衡的条件”和“二力平衡条件的应用”两部分内容组成。教学的重点是二力平衡的条件，关键是让学生经历探究二力平衡条件的实验过程。二力平衡条件的应用是本节教学的难点，突破它的关键是通过对生活中实例的观察与分析，引导学生归纳、总结、应用二力平衡的条件。《第八章第2节二力平衡》教案（二）【教学目标】（一）知识与技能1．依据生活经验认识平衡力和平衡状态的概念，会判断物体受到的力是否为平衡力。2．会利用二力平衡知识分析解决实际问题。（二）过程与方法1．经历探究二力平衡条件的实验过程，归纳、总结得出结论。2．通过认识平衡力和平衡状态关系，进一步体会力与运动的密切关系（三）情感、态度与价值观1．通过参与实验活动，培养学生积极参与主动与科学探究实践的思想和互相配合的协作精神。2．在用二力平衡知识分析解决实际问题过程中，体会物理与生活的密切联系。【教学重难点】本专题是在学生学习了牛顿第一定律的基础上，通过对保持静止状态和匀速直线运动状态的物体进行受力分析展开的。它为后面学习测量摩擦力、浮力等打下基础。本节内容由“二力平衡的条件”“二力平衡条件的应用”两部分内容组成。教学的重点是二力平衡的条件，关键是让学生经历探究二力平衡条件的实验过程。二力平衡条件的应用是本专题教学的难点，突破它的关键是通过对生活中实例的观察与分析，引导学生归纳、总结、应用二力平衡的条件。【教学策略】学生在本章中已经学习了力、牛顿第一定律的相关内容，了解物体运动状态改变与力的关系，这些内容为学习本节内容提供了必要的知识基础。教学时从观察实际现象切入，引导学生归纳出物体处于静止状态或匀速直线运动状态时受到两个力的作用，进而引申到讨论二力平衡条件是什么，接着通过自主探究得出二力平衡时力的三要素应满足的条件。为了更容易从实验得出平衡条件的结论，请学生自己进行实验探究。最后引导学生用二力平衡的条件解释一些生活现象。【教学资源准备】多媒体课件、小车、棉线、钩码、滑轮、铁架台。【教学过程】教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课（5分钟）播放视频：匀速上升的潜水艇、缓缓降落的宇宙飞船、放在课桌上的书本、吊在天花板下的电灯等。思考：这些物体分别做什么运动？它们分别受到哪些力的作用？讨论：牛顿第一定律告诉我们，物体在不受外力的时候总要保持静止状态或匀速直线运动状态。但是现实情况是一切物体都要受到力的作用，物体保持静止或保持匀速直线运动的情况也是普遍存在的。那么这二者之间有什么联系呢？学生思考分析，物体有的做匀速直线运动，有的静止。在竖直方向上都受到两个力的作用。感受力与美的结合，体会物理与生活的密切关系，激发学习兴趣。新课教学（30分钟）（一）二力平衡上面的现象中潜水艇和飞船，两者都处于匀速直线运动状态；而书本和电灯都处于静止状态。引导学生归纳什么是平衡状态？什么是二力平衡？思考：是不是一个物体受到两个力的作用，就一定会处于静止状态或做匀速运动状态呢？也就是说这两个力一定是平衡力呢？演示：用手拉着钩码加速往上提。引导学生思考：（1）钩码受到几个力的作用？手往上提钩码时的运动状态改变了吗？（2）这说明了钩码受到的两个力是平衡力吗？思考：物体处于平衡状态时，它受到的两个力应该满足什么条件？下面我们通过桌面上的小车进行探究。（二）探究二力平衡的条件图1如图1，把小车放在光滑的水平桌面上，向挂在小车两端的托盘里放钩码。思考：小车在水平方向受到哪些力的作用？用力的示意图画出小车受到的两个拉力。下面就让小车保持静止，看一看它受到的两个拉力应该满足什么关系？学生分组实验：探究二力平衡的条件。（1）提出问题：一个物体受到两个力作用处于平衡状态时，它受到的两个力应该满足什么条件？（2）猜想与假设：（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）（3）制定实验计划、设计实验：可以设计什么样的实验来探究这个问题呢？（图1是否可以作为参考？）实验时如何改变力的大小、方向和作用点？（4）进行实验、收集数据：小车所受二力情况小车运动情况（静止与否）大小方向是否在一条直线上（5）分析与论证：引导学生分析，哪些情况下小车不能保持静止？哪些情况下小车能保持静止，从而得出结论。（6）评估：可以向学生指出，小车在水平方向还会受到摩擦阻力，但实验中控制这个阻力很小，与拉力相比可以忽略。学生归纳：平衡状态：把物体处于匀速运动状态和静止状态都称为物体处于平衡状态。二力平衡：当物体在两个力的作用下处于平衡状态时，就称做二力平衡。学生交流回答：钩码受到重力和拉力两个力的作用。因为钩码做加速运动，没有处于平衡状态，所以重力和拉力不是平衡力。这说明一个物体受到两个力作用，这两个力不一定是平衡力。教师引导学生把探究中的问题思考清楚然后让学生动手实验，记录数据，分析归纳，得出结论：作用在同一个物体上的两个力，必须大小相等，方向相反，并作用在同一条直线上。简单地说，就是：同体、等值、反向、共线。物体受两个力作用保持平衡的情况最简单，所以先来研究这种简单的问题。应使学生认识物体受两个力作用时并不总能保持静止或匀速直线运动状态。由此引出二力平衡的条件。充分发挥实验在物理教学中的促进作用，帮助学生理解物理概念和规律。这里采用的方法是从特殊到一般，从具体形象到抽象概括，由浅入深，符合初中学生的认知规律。（三）二力平衡的应用1．根据物体的运动状态判断受力情况思考：（1）吊在空中静止不动的电灯，若电线的拉力为2N，则灯受到的重力是多少?（2）重力为2N的课本在水平桌面上静止时，桌面对课本的支持力多大？（3）跳伞运动员和伞在空中匀速直线下落，若伞和人总重500N，则他们受到的阻力是多少？总结：根据物体处于静止状态或匀速直线运动状态，可以判断出作用在物体上的两个力是平衡力，进而判断所求力的大小和方向。2．根据受力情况判断物体的运动状态思考：火车在平直的轨道上行驶，在水平方向上受牵引力和阻力。如果牵引力大于阻力，火车将怎样运动？如果牵引力小于阻力，火车又将怎样运动？牵引力和阻力相等时，火车又将怎样运动？总结：物体不受力时，应保持匀速直线运动或保持静止状态。物体受一个力，运动状态发生改变，这是力产生的效果。物体受平衡力时，应保持静止或保持匀速直线运动状态。静止的物体受平衡力时，仍然保持静止；运动的物体受平衡力时，仍然做匀速直线运动。3．一对平衡力和一对相互作用力的区别思考：一对平衡力和一对相互作用力有许多相似的地方，但也有不同的地方。试着把它们加以区别。引导学生按正确的思路分析回答：电灯受重力和电线的拉力，处于静止状态，所以重力和电线的拉力是平衡力。那么这两个力一定满足二力平衡的条件，即大小相等，方向相反，且在一条直线上。所以灯受到的重力为2N。学生交流回答：牵引力大于阻力，火车将加速；牵引力小于阻力，火车将减速；牵引力和阻力相等时，水平方向二力平衡，火车可能匀速直线前进。学生交流回答相同点是：都满足大小相等，方向相反，作用在同一直线上。它们最根本的不同点是：一对平衡力是作用在“同一”物体上的力，而一对相互作用力是分别作用在“不同”物体上的力。两个力，只要不是作用在同一物体上，就不可能是平衡力；两个力中，发生作用的物体只要出现第三个，就不可能是相互作用力。通过举例进一步使学生掌握力与运动的关系，同时能培养学生的分析论证能力，锻炼学生思维的缜密性。课堂小结（5分钟）通过今天的学习，同学们有哪些收获？在实验探究中又存在哪些问题？还有什么想探究的问题？学生可以个别回答，或相互交流，在交流的基础上进行学习小结。促进知识的巩固掌握。提升学生的交流表达能力。《第2节二力平衡》同步练习1．将物理书放置在水平桌面上，下列各力是一对平衡力的是()A．书受到的重力和书对桌面的压力B．书对地球的吸引力和书受到的重力C．书受到的重力和桌面对书的支持力D．书对桌面的压力和桌面对书的支持力2．如图8－2－4所示，静止在水平路面上的小车，其支架的杆子上固定一铁球，关于杆子给铁球的力的方向，下列说法正确的是 ()A．沿杆子B．垂直于杆子C．竖直向上D．沿杆子与竖直方向之间的某一方向图8－2－43．图8－2－5中作用在物体上的力属于平衡力的是 ()图8－2－54．下列运动过程中，处于平衡状态的物体是 ()A．在空中自由下落的苹果B．竖直向上抛出的石子C．沿光滑斜坡滚动的小球D．在空中匀速直线下降的跳伞运动员5．如图8－2－6所示，升降机以1m/s的速度匀速上升时，升降机对人的支持力为500N。下列说法正确的是 ()图8－2－6A．升降机静止在十楼时对人的支持力小于500NB．升降机以1.5m/s的速度匀速上升时对人的支持力大于500NC．升降机以2m/s的速度匀速下降时对人的支持力等于500ND．升降机以1m/s的速度匀速下降时对人的支持力小于500N6．温哥华冬奥会上，中国选手王濛一人获得三枚金牌，并打破世界纪录，如图8－2－7所示。下列论述错误的是 ()A．王濛到达终点线后，还继续向前滑行是由于惯性的原因B．用力蹬冰面加速，原理是“物体间力的作用是相互的”C．王濛在领奖台上受到的重力与支持力是一对平衡力D．王濛在领奖台上受到的支持力和对领奖台的压力是一对平衡力图8－2－77．某同学用水平推力推静止在平直公路上的汽车，没有推动，则下列说法正确的是 ()A．因为推力小于汽车的重力，所以汽车未被推动B．因为推力小于汽车所受的阻力，所以汽车未被推动C．虽然汽车未被推动，但推力一定等于汽车的重力D．虽然汽车未被推动，但推力等于汽车所受的阻力8．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9．如图8－2－8所示是同一木块先后两次在同一水平面上运动时在相等时间内连续拍摄的“频闪”照片。第二次木块从A点运动到B点的距离是________cm；由图可知，两次实验中木块的速度____________，木块所受拉力的大小________(后两空填“相等”或“不相等”)。图8－2－810．起重机的钢丝绳吊着5×103N的重物，当物体以0.5m/s的速度匀速上升时，钢丝绳对重物的拉力是________N；当物体以1m/s的速度匀速下降时，钢丝绳对重物的拉力是__________N；当物体静止在半空中时，钢丝绳对重物的拉力________(填“大于”、“小于”或“等于”)5×103N。11．滑雪是北方地区人们喜爱的一种运动。有的地方，人们用鹿拉滑雪板进行滑雪比赛。已知滑雪板与冰面间的摩擦阻力是滑雪板与人总重力的0.02倍，滑雪板与人的总重力为1800N。如果鹿拉着滑雪板在水平冰面做匀速直线运动，则滑雪板对地面的压力是__________N，鹿的拉力大小为__________N。(g取10N/kg)12．下列关于力学现象的解释中，正确的是 ()A．人用力推车，车未动，是因为推力小于摩擦阻力B．苹果在空中下落得越来越快，是因为力是改变物体运动状态的原因C．汽车刹车后，速度会逐渐减小，最后会停下来，是因为汽车具有惯性D．书本静止在课桌上，是因为书本受到的重力与书本对桌面的压力平衡13．在探究“二力平衡条件”的实验中：(1)甲、乙两组同学分别选择器材后，设计组装的实验装置如图8－2－9所示。老师指出乙组同学选择的器材更加合理，其原因是：_____________________________________________________________________________________。图8－2－9(2)在探究力的大小对二力平衡的影响时，利用了定滑轮能够______________的特点，并通过调整________来改变F1和F2的大小。(3)保持F1与F2相等，用手将小车扭转到图8－2－10中的位置，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，两个力必须满足哪个条件？图8－2－10答案解析1．C【解析】书受到的重力和书对桌面的压力，这两个力方向相同且作用在两个物体上，不符合二力平衡条件，不是一对平衡力，故A不正确；书对地球的吸引力和书受到的重力，这两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在两个物体上，是一对相互作用力，不是一对平衡力，故B不正确；书受到的重力和桌面对书的支持力，这两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在一个物体上，是一对平衡力，故C正确；书对桌面的压力和桌面对书的支持力，这两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在两个物体上，是一对相互作用力，不是一对平衡力，故D不正确。故选C。2．C【解析】小球处于静止状态，因此受到平衡力的作用，在竖直方向上，受到重力和杆子给铁球的力，根据二力平衡的条件可得，这二力方向相反。3．D【解析】只有D图中物体受到的两个力符合作用于同一物体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上这些条件，其余各图中的力均不符合二力平衡条件。4．D【解析】在空中匀速直线下降的跳伞运动员，处于匀速直线