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第八章 運動和力
第2節 二力平衡
學習目標-新課導入-新知探究-課堂小結-課堂訓練
人教版-物理-八年級下冊
1. 依據生活經驗認識平衡力和平衡狀態的概念，會判斷物體受到的力是否為平衡力。
2. 經歷探究二力平衡條件的實驗過程，歸納、總結出結論。
3. 會利用二力平衡的知識分析解決實際問題。
學習目標
【重點】二力平衡條件及應用。
【難點】應用二力平衡的知識解釋自然現象。
新課引入
運動員跳傘時，他和傘在空中受到重力和阻力的作用。在這兩個力的作用下，運動員和傘在某個階段會沿豎直方向勻速下落。這種情況下，運動員和傘所受的重力和阻力應該有怎樣的關系呢
跳傘
新課引入
知識點一 平衡狀態和平衡力
支持力N
重力G
杯子受到的力有：
重力G與桌面支持力F。
電燈受到的力有：
重力G與拉力F。
拉力F
重力G
（1）靜止在桌面上的杯子
（2）靜止的電燈
1. 物體的受力分析
新課引入
1. 物體的受力分析
（3）勻速下落的跳傘運動員
空氣阻力f
重力G
勻速下落的跳傘運動員受到的力有：
重力G與空氣的阻力f。
知識點一 平衡狀態和平衡力
新課引入
1. 物體的受力分析
支持力N
重力G
阻力f
牽引力F
在水平方向上：
牽引力F、空氣與地面的阻力f
在豎直方向上：
汽車的重力G、
地面的支持力N
(4)水平面上做勻速直線運動的小汽車
知識點一 平衡狀態和平衡力
新知探究
知識點一 平衡狀態和平衡力
2. 平衡狀態與平衡力
（1）平衡狀態
物體受到幾個力作用時，如果保持靜止或勻速直線運動狀態，就說這幾個力平衡，物體處于平衡狀態。
（2）平衡力
使物體處于平衡狀態的兩個力（或多個力）叫做平衡力。當物體受到兩個力的作用時，如果物體保持靜止或勻速直線運動狀態，我們就說這兩個力相互平衡，簡稱二力平衡。
新知探究
知識點二 二力平衡的條件
實驗：探究二力平衡的條件
【提出問題】
二力平衡時，二力的大小、方向、作用點應該有什么關系 它們在一條直線上嗎 下面通過實驗探究二力平衡的條件。
【實驗思路】
要想找到物體在兩個力作用下處于平衡狀態時兩個力之間的關系，應該先想辦法在物體上施加兩個力使物體平衡，然后在物體平衡時測量這兩個力，看看這兩個力之間存在怎樣的關系。
你準備怎樣做這個實驗 請你和同學討論，設計可行的方案。
新知探究
知識點二 二力平衡的條件
【設計實驗】
如圖所示，將小車放在光滑的水平桌面上，使小車在水平方向上受兩個力的作用。
采用控制變量法進行探究，分別改變這兩個力的大小（通過改變砝碼的質量）、方向、是否共線（通過扭轉小車實現）和是否同體（通過分別拉2輛小車實現），由靜止釋放小車，觀察小車在什么條件下會保持靜止狀態不變。
新知探究
知識點二 二力平衡的條件
【進行實驗與收集證據】
（1）如實驗裝置圖甲所示，將小車放在光滑的水平桌面上，安裝好實驗裝置。在兩邊的托盤里分別放上質量不相等的砝碼，觀察小車的運動情況。
（2）在兩邊的托盤里放上質量相等的砝碼，觀察小車的運動情況。
甲
新知探究
知識點二 二力平衡的條件
（3）將連接小車右側托盤的細線掛于小車左側掛鉤處，使二力的方向同時向左，觀察小車的運動情況（乙圖）。
（4）保持兩邊托盤里的砝碼質量相等，把小車在水平桌面上扭轉一個角度后釋放，觀察小車的運動情況（丙圖）。
乙
丙
新知探究
知識點二 二力平衡的條件
（5）控制二力的大小不變，方向相反，保持二力在同一直線上，用細線把兩個小車的掛鉤連在一起。用剪刀把細線剪斷，觀察小車的運動情況（丁圖）。
丁
新知探究
知識點二 二力平衡的條件
【實驗記錄表】
序號 力的 大小 力的 方向 是否在同一直線上 是否作用在 同一物體上 小車是否
平衡
1 不相等 相反 是 是 否
2 相等 相反 是 是 是
3 相等 相同 是 是 否
4 相等 相反 不是 是 否
5 相等 相反 是 不是 否
新知探究
知識點二 二力平衡的條件
【分析論證】
（1）比較表中實驗序號1與2可知，要使小車保持靜止，必須使兩托盤中砝碼的質量相等，說明二力平衡的條件之一是兩個力的大小相等。
（2）比較表中實驗序號2與3可知，當二力方向相反時，小車靜止；當二力均向左拉，即方向相同時，小車的運動狀態改變，說明二力平衡的條件之一是兩個力方向相反。
新知探究
知識點二 二力平衡的條件
（3）比較表中實驗序號2與4可知，當把小車扭轉一個角度，使二力不在同一條直線上時，小車運動狀態發生了改變。而小車重新恢復到原來的靜止狀態時，二力在同一條直線上，說明二力平衡的條件之一是兩個力作用在同一條直線上。
（4）比較表中實驗序號2與5可知，當二力作用在同一物體上時，小車靜止；當二力作用在不同物體上時，小車的運動狀態改變，說明二力平衡的條件之一是兩個力作用在同一物體上。
新知探究
知識點二 二力平衡的條件
【實驗結論】
二力平衡的條件：
作用在同一物體上的兩個力，如果大小相等、方向相反，并且在同一直線上，這兩個力就彼此平衡。
記憶口訣：“同體、等大、反向、共線”。
新知探究
知識點二 二力平衡的條件
（1）本實驗中選用了小車而不選用木塊，是為了減小摩擦給實驗帶來的誤差。
（2）本實驗設計的優點是：可以不考慮物體的重力對實驗的影響。
（3）實驗中，桌面必須水平，否則小車的重力會影響實驗。
（4）實驗中，如果兩側的砝碼個數不相等但小車仍然處于靜止狀態，則原因是小車受到桌面的靜摩擦力比較大.
【分析交流】
新知探究
知識點二 二力平衡的條件
【方案二】用小卡片探究二力平衡的條件
①該方案以小卡片為研究對象，鉤碼通過定滑輪對卡片施加力的作用。
②當兩線端所掛鉤碼質量相等時，小卡片靜止；當兩線端所掛鉤碼質量不等時，小卡片運動；把小卡片轉過一個角度，再松手時，小卡片轉動；用剪刀把小卡片從中間剪開，再松手時，小卡片運動。
③本方案選用硬紙片的原因是減小摩擦對實驗的影響，但是還受重力，因此對實驗結論也有影響。
新知探究
知識點三 二力平衡條件的應用
1. 判斷二力平衡的方法
（1）根據物體受力情況判斷
作用在同一物體上的兩個力，如果大小相等、方向相反，并且作用在同一條直線上，則這兩個力平衡。
（2）根據物體的運動情況判斷
一個物體受到兩個力的作用，若物體保持靜止狀態或勻速直線運動狀態，則這兩個力平衡。
新知探究
2. 區別“平衡力”和“相互的力”
G
N
N
F
木塊受到的力：重力G與
地面對木塊的支持力N
這是一對平衡的二力
木塊對地面有一個壓力F、
地面對木塊有一個支持力N
這是一對相互的二力
以木塊為
研究對象
分別以木塊、
地面為研究對象
（1）實例分析：分析地面上木塊的受力情況，找出平衡力？相互的力？
新知探究
知識點三 二力平衡條件的應用
一對平衡力 一對相互作用力
相同點 大小相等 大小相等
方向相反 方向相反
作用在同一直線上 作用在同一直線上
不同點 作用在__________上 分別作用在_________上
（2） “平衡的二力”與“相互的二力”的比較
同一物體
兩個物體
新知探究
知識點三 二力平衡條件的應用
3. 二力平衡的應用
（1）求力的大小和判斷力的方向
物體在兩個力的作用下處于平衡狀態，已知一個力的大小和方向，我們可以根據二力平衡條件可以求另一個力的大小和方向。
①靜止在水平面上的物體
因為物體靜止，所以物體所受的重力G與地面對它的支持力F是一對平衡力，則此二力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。
所以支持力的大小等于物體重力的大小 F=G，支持力的方向豎直向上。
G
F
新知探究
知識點三 二力平衡條件的應用
②彈簧測力計測重力原理
因為物體靜止，所以物體所受的重力G與彈簧測力計對它的拉力F是一對平衡力，則此二力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。
物體重力等于拉力： G=F
用彈簧測力計測量物體所受的重力G，利用的是二力平衡條件。
G
F
新知探究
知識點三 二力平衡條件的應用
（2）判斷物體的運動狀態
已知物體的受力情況，可以通過受力分析判斷物體是否處于平衡狀態。如果物體只受兩個力作用，且這兩個力滿足“同體、等大、反向、共線”的條件，就可以判定物體處于平衡狀態（物體靜止或做勻速直線運動）。以在水平路面上運動的小車為例進行分析：
支持力N
重力G
阻力f
牽引力F
水平路面上運動的小車受到的力有：
在豎直方向上有重力G、地面支持力N；
在水平方向上有汽車發動機的牽引力F和地面與空氣的阻力f。
新知探究
知識點三 二力平衡條件的應用
支持力N
重力G
阻力f
牽引力F
以在水平路面上運動的小車為例進行分析：
①若牽引力等于阻力，則二力平衡，小車向左做勻速直線運動；
②若牽引力大于阻力，二力不平衡，小車向左做加速直線運動 ；
③若牽引力小于阻力，二力不平衡，小車向左做減速直線運動。
新知探究
知識點三 二力平衡條件的應用
5. 力與運動的關系
①受到平衡力
運動狀態
不發生改變
保持靜止或
勻速直線運動
②受非平衡力
運動狀態
要發生改變
運動的速度或
方向發生改變
課堂小結
①平衡狀態：物體受幾個力作用時，如果保持靜止或勻速直線運動狀態，則這幾個力平衡，物體處于平衡狀態.
②平衡力：使物體處于平衡狀態的兩個力（或多個力）.
③二力平衡：當物體受到兩個力作用時，如果保持靜止或勻速直線運動狀態，就說這兩個力平衡.
④二力平衡條件：作用在同一物體上，大小相等、方向相反，并且在同一條直線上.
①求力的大小和判斷力的方向；
②判斷物體的運動狀態（平衡狀態或非平衡狀態）；
③找重心.
二力平衡條件的應用
二力平衡
二力平衡條件
課堂訓練
1. 在圖中，F1和F2是物體所受的方向相反的兩個力，哪些情況下，這兩個力是平衡的？
乙、丁圖中的兩個力是平衡的。
根據二力的平衡條件：二力作用在同一物體上，大小相等、方向相反，并且在同一條直線上。所以乙丁圖中的兩個力是平衡的。
課堂訓練
2. 在平直的地面上，一個人沿水平方向用20N的力推一輛小車勻速向左運動，試著在圖中畫出小車所受阻力的大小和方向（可把力的作用點畫在重心上）。
人沿水平方向用力推一輛小車勻速向西運動，小車所受阻力f與推力F是一對平衡力，所以小車所受阻力的大小為20牛，方向水平向東。
f= 20N
F
課堂訓練
3. 質量為40kg的小船靜止在水面上，它除了受到重力之外，還受到另外一個力的作用，這個力的大小等于多少？方向如何？試著畫出小船受力的示意圖？（可把力的作用點畫在重心上）。g取10N/kg
小船所受重力大小：
G=mg=40kg×10N/kg=400牛，方向豎直向下；
小船受到的另一個力與重力是一對平衡力，故另一個力的大小也為400N，方向是豎直向上。
F
G
課堂訓練
4. 在水平公路上勻速行駛的公交車受到幾對平衡力的作用？為什么說它們是互相平衡的？若以圖中的長方形表示這輛汽車，請在圖中畫出汽車受力的示意圖。
在水平公路上勻速行駛的公交車，受到兩對平衡力的作用。
在水平方向上，汽車受到的牽引力F牽和阻力F阻是一對平衡力；
在豎直方向上，汽車所受的重力G和支持力F支是一對平衡力。
因為這兩對力中的每一對力都是大小相等、方向相反的，作用在同一條直線上，且都作用在汽車上，因此他們相互平衡。
F支
G
F牽
F阻

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