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第八章 運動和力
第2節 二力平衡
1.通過探究活動能夠分析歸納得出二力平衡條件，感受科學探究的方法。
2.能說出二力平衡的條件，在彼此平衡的二力中已知一個力，能夠推斷另一個力的大小和方向。
3.會判斷處于平衡狀態的物體所受到的平衡力。
4.能區分平衡力和相互作用力。
物體不受力時
靜止
或
勻速直線運動
重點研究
請說出牛頓第一定律的內容
運動狀態不變
靜止
或
勻速直線運動
變速運動
物體受力時
桌子上的杯子
懸吊的電燈
它們各處于怎樣的狀態？它們分別受到哪些力的作用？
靜止
靜止
F
G
F支
F壓
G
知識點一：平衡狀態和平衡力
觀察思考1
熱氣球
高鐵
它們各處于怎樣的狀態？它們分別受到哪些力的作用？
勻速行駛
G
勻速上升
F升
F牽
F阻
觀察思考1
F
F支
G
G
F牽
F阻
G
F升
靜止狀態
勻速直線運動狀態
力的平衡
1.物體在受到幾個力的作用時，如果保持靜止或勻速直線運動狀態，我們就說這幾個力平衡。
只受兩個力
二力平衡
2.靜止狀態或勻速直線運動狀態又叫平衡狀態。
那么什么樣的兩個力才能使物體處于平衡狀態呢？
下面通過實驗探究二力平衡的條件。
物體受兩個力時可以處于平衡狀態，例如人站在地面上受兩個力的作用：重力與支持力。當人處于平衡狀態時，這二力之間有怎樣的關系呢？
①兩個力的大小可能要相等
②兩個力的方向可能要相反
③兩個力可能要在同一直線上
④兩個力可能要作用在同一物體上
支持力N
重力G
想一想
知識點二：二力平衡的條件
猜 想
設計實驗
2. 實驗裝置如圖所示。
3. 明確研究對象——小車。
對小車進行受力分析，小車水平方向所受的拉力大小與托盤中砝碼質量的多少有關。換句話說，拉力的大小可以通過質量的多少來改變。
1. 實驗器材：
小桌、小車、托盤、砝碼。
②把兩個托盤放在小車的同側，加入相等的砝碼，放手后觀察小車運動狀態的變化。
①通過兩邊分別加質量不同的砝碼和質量相同的砝碼，放手后觀察兩次小車運動狀態的變化。
4. 實驗方法
③在兩托盤中加相等的砝碼，使小車靜止，用手旋轉小車至某一角度，使兩個力不作用在同一直線上，放手后觀察小車運動狀態的變化。
④用兩個相同的小車分別系住一個托盤，用手按住，保證二力大小相等，方向相反，作用在同一直線上，放手后觀察小車運動狀態的變化。
①探究二力平衡與兩力的大小關系
控制二力作用在同一小車上、方向相反、沿同一條直線，兩邊分別加質量不同的砝碼和質量相同的砝碼，放手后觀察兩次小車運動狀態的變化
進行實驗與收集數據
②探究二力平衡與兩力方向之間的關系
用手按住小車不動，把兩個托盤放在小車的同側，加入相等的砝碼，放手后觀察小車運動狀態的變化。
在兩托盤中加相等的砝碼，使小車靜止，用手旋轉小車至某一角度，使兩個力不作用在同一直線上，放手后觀察小車運動狀態的變化（圖丙）。
③探究二力平衡與兩力是否沿同一直線的關系
④探究兩力平衡與兩力是否作用在同一物體上之間的關系
用兩個相同的小車分別系住一個托盤，用手按住，保證二力大小相等，方向相反，作用在同一直線上，放手后觀察小車運動狀態的變化。
視頻觀看——《探究二力平衡的條件》
分析與論證
1. 操作①中，砝碼質量不同時，小車兩邊受到的拉力大小不同、方向相反、在一條直線上，小車由靜止變為運動；砝碼質量相同時，小車不動，其運動狀態沒有改變。
2. 操作②中，靜止的小車雖然受到兩個大小相等的力的作用，但是由于方向相同，小車不是保持靜止狀態，而是由靜止變為運動。
3. 操作③中，小車發生轉動，運動狀態發生改變。
4. 操作④中，放手后兩個小車的運動狀態都發生了改變，由靜止變為運動。
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、作用在同一直線上，這兩個力就彼此平衡。
平衡力合力為零
交流與評估
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.
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。
4. 定滑輪的作用是改變力的方向。
受二力
靜止狀態
勻速直線運動狀態
反向
二力平衡
同體
等大
共線
已知一個力的大小和方向，可求另一個力的大小和方向
知識點三：二力平衡條件的應用
如圖所示，將物體掛在彈簧測力計下靜止時，彈簧測力計的示數就表示物體所受重力的大小。
問題：如果彈簧測力計拉著鉤碼在豎直方向上，勻速上升或勻速下降運動，示數會怎樣呢？
分析：因為鉤碼做勻速直線運動，所以鉤碼受到的重力和拉力是一對平衡力，
得：F拉=G鉤碼=F示數=4N
G=4N
F拉=4N
分析思考
物體只受拉力和重力的作用
G物體=4N
靜止：F示數=4N
勻速上升：F示數=4N
勻速下降：F示數=4N
G=4N
F拉=4N
分類 平衡力 相互作用力
定義
受力體
施力體
相同點 不同點
兩個物體之間發生相互作用而產生的兩個力，叫相互作用力
物體受到兩個力的作用而處于平衡狀態，這兩個力叫平衡力
兩個物體既是受力者同時又是彼此的施力者
兩個力大小相等，方向相反且作用在同一條直線上
作用在不同兩個物體上
兩個物體
作用在同一物體上
一個力變化，另一個力不一定變化，可能變為非平衡力
兩個力同時產生，同時變化，同時消失
區分平衡力與相互作用力
二力平衡條件：
二力平衡
平衡狀態和平衡力
同物 等大 反向 共線
靜止狀態
勻速直線運動狀態
二力平衡應用
勻速行駛的汽車
靜止的茶杯
勻速升高的貨物
F
G
F
G
G
F支
F牽
f
二力平衡
G=F
二力平衡
G=F
豎直方向：G=F支
水平方向：F牽=f
下列情景中，處于平衡狀態的是（　　）
A．繞地球勻速運行的衛星
B．加速追趕獵物的獵豹
C．下落的皮球
D．勻速下降的跳傘運動員
D
物理書放在水平桌面上，下列屬于平衡力的是（ ）。A．物理書所受的重力與物理書對桌面的壓力
B．物理書對桌面的壓力與桌面對物理書的支持力
C．物理所受的重力與地面對桌子的支持力
D．物理書所受的重力與桌面對物理書的支持力
G
F
D

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