8.2《二力平衡》教案

第八章运动和力第二节二力平衡【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。有什么联系呢？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，就称为二力平衡。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。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。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。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。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。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。【同步测试】1．在下列事例中，受平衡力作用的物体是()A．正在圆形轨道上运动的过山车B．腾空而起正在加速上升的火箭C．减速进站的火车D．正在匀速上升的电梯2．如图所示是人们向空中抛出实心球到实心球落地而停止运动的场景。下列情况中实心球受到平衡力作用的是()A．实心球在空中上升B．实心球从空中下落C．实心球在地上越滚越慢D．实心球停在地上3．下列各图中的两个力，彼此平衡的是()4．针对静止在水平桌面上的文具盒，小军进行了下列分析，其中正确的是()A．文具盒受到重力、桌面的支持力和桌面压力的作用B．文具盒受到的重力与桌面对文具盒的支持力是平衡力C．文具盒对桌面的压力与桌面对文具盒的支持力是平衡力D．因为文具盒处于静止状态，所以它不具有惯性5．关于平衡力，下列说法正确的是()A．物体在平衡力作用下一定保持静止状态B．作用在物体上的两个力三要素完全相同，这两个力一定是平衡力C．物体受到重力和拉力的作用，这两个力方向相反，它们一定是平衡力D．运动的物体在平衡力作用下，一定保持匀速直线运动状态6．如图所示，四旋翼无人机下方用细线悬挂一个重物，不考虑空气阻力，则无人机在空中()A．悬停时，重物受到的重力与它对细线的拉力是一对平衡力B．加速上升时，细线对重物的拉力大于重物所受的重力C．匀速下降时，重物所受的重力大于细线对重物的拉力D．水平匀速飞行时，悬挂重物的细线会偏离竖直方向7．足球进校园，深受同学喜爱，踢出去的足球在水平草地上滚动过程中，以下两个力是一对平衡力的是()A．脚对球的作用力与草地对球的阻力B．脚对球的作用力与球对脚的作用力C．球向前的惯性力与草地对球的阻力D．球所受的重力与草地对球的支持力8．有一茶杯静止在水平桌面上。下列说法正确的是()A．茶杯受到的重力和茶杯对桌面的压力是一对相互作用力B．茶杯受到的重力和桌面对茶杯的支持力是一对平衡力C．茶杯受到的重力和茶杯对桌面的压力是一对平衡力D．茶杯受到的重力与桌面对茶杯的支持力是一对相互作用力9.如图所示，小刚遛狗时，用力拉住拴狗的绳子，正僵持不动，如果绳子的质量不计，下列说法正确的是()A．小刚一定受到非平衡力的作用B．狗由于静止不动，所以没有惯性C．小刚拉绳的力与狗拉绳的力是一对平衡力D．绳拉狗的力与狗拉绳的力是一对平衡力10.如图是小华同学探究“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相反，并通过调整来改变拉力的大小。(2)小卡片两边所受拉力相等时，把小卡片往下拉，然后松手，发现卡片由静止开始运动，说明二力平衡时两个力的。(3)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____(填“能”或“不能”)平衡，设计此实验步骤的目的是为了探究。(4)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在如图所示情况下，小华下一步的操作是。11．如图所示，小明沿水平方向用力推静止在水平地面上的物体，但物体仍保持静止状态，则小明对该物体的推力____(填“大于”“小于”或“等于”)物体受到的阻力。12．起重机吊着2000N的物体，以2m/s的速度匀速上升，则起重机的钢丝绳对重物的拉力为N；当重物悬挂在空中静止时，钢丝绳对重物的拉力为N；若重物以4m/s的速度匀速下降，钢丝绳对重物拉力的方向为。13.用细线吊起一个重力为10N的小球，小球静止不动，请画出小球的受力示意图。14.某同学利用如图所示“悬挂法”来确定形状不规则薄板的重心位置。当物体静止时，由可知重力和拉力的作用线在同一直线上，从而确定物体重心在O点，物体重力为5N时，则绳子的拉力为____N。15.如图所示，喜羊羊在玩滑板车。当它站在滑板上静止不动时，受到的____力和____力是一对平衡力。此时，喜羊羊对滑板的压力____(填“大于”“小于”或“等于”)地面对滑板的支持力。16．在研究“二力平衡条件”的实验装置中，如图所示，木块两端小盘里加上的砝码时，木块便保持静止，这说明二力平衡条件：作用在物体上的二力必须，方向相反，并且在同一直线上；若两盘里的砝码相等，把木块扭转一个角度后松手，发现木块____，这是由于木块所受的两个拉力F1、F2。答案：1----9DDCBDBDBC10.(1)钩码个数(2)方向相反(3)不能平衡力是否作用在同一直线上(4)用剪刀将纸片剪成两半11.等于12.20002000竖直向上13.14.二力平衡条件515.重支持小于16.质量相同大小相等转动不在同一直线上