資源簡介

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8.2 力的平衡
教科版（2024）物理八年級下冊
第八章 運動和力
目錄
素養目標
01
課程導入
02
新課講解
03
總結歸納
04
課堂練習
05
正確教育
素養目標
1.了解同一直線上的二力合成
2.知道在平衡力作用下，物體保持靜止或勻速直線運動狀態
3.知道二力平衡的條件
4.能運用力與平衡的知識，分析物體的受力情況，判斷物體的運動狀態
體操館內，運動員輕輕一躍，雙手緊握吊環，前擺上成直角支撐、仰身燕式支撐、直體大回環擺動成手倒立……運動員的每一個平衡動作，都是力與美的完美體現。
合力
日常生活中，我們常見到以下情況：一個大人能提起的一桶水，需要兩個學生才能提起
F1
F2
F
一個大人和兩個小孩施加在水桶上的力，產生的作用效果是相同的
F1 和 F2
F
作用效果相同
F為F1和F2的合力
力的合成
如果一個力對物體的作用效果與幾個力同時對物體作用的效果相同，那么這個力就叫做那幾個力的合成。在物理學中，求幾個力合力的過程叫作力的合成
想一想，搬運貨物時，兩人同時對車施加沿水平方向的拉力F1和推力F2.此時，怎樣計算拉力F1和推力F2的合力大小呢？又該怎樣確定合力的方向呢？
探究　同一直線上二力的合成
材料
橡皮條（一段拴細繩）
定滑輪（2套）
鉤碼（50 g，5個）
1.在豎直板面上，如圖(a)所示，將一根橡皮條的左端固定，其右端自然伸長至E點。沿水平方向拉橡皮條，使其到達位置O，記錄拉力F。
F
E
O
(a)
2.如圖(b)所示，用方向相同的兩個力F1和F2同時沿水平方向拉橡皮條，使其伸長到位置O，記錄兩組鉤碼產生的拉力F1和F2。
F2
E
O
(b)
F1
3.如圖(c)所示，用方向相反的兩個力F3和F4同時沿水平方向拉橡皮條，使其伸長到位置O，記錄兩組鉤碼產生的拉力F3和F4。
F3
E
O
(c)
F4
F
E
O
F2
E
O
F1
F1和F2共同作用的效果與F 的作用效果相同，所以F 是F1、F2的合力。比較F 和F1、F2的大小、方向之間的關系。
同樣，可研究F 和F3、F4的大小、方向之間的關系。
如圖所示，在光滑水平面上，物體受兩個拉力的作用。
當兩個力反向時，這兩個力的合力（合力最小）；
當兩個力同向時，這兩個力的合力（合力最大）。
同一直線上力的合成
1.下列有關合力的說法錯誤的是( )
A.兩個分力的合力大小，可能小于一個分力的大小
B.合力的作用效果和分力共同作用的效果是一樣的
C.考慮合力時，就不要考慮分力了
D.合力和分力同時作用在物體上
D
經典例題
答案：D
解析：平衡力的合力為零，故兩個分力的合力大小，可能小于一個分力的大小，故A正確；
合力的作用效果，與其兩個分力共同作用的效果一定相同，故B正確；
因合力與分力存在等效替代的規律，故分析合力時，就不能再分析各分力了，故C正確；
合力與分力是等效替代關系，合力產生的作用效果與分力共同作用的效果相同，因而合力與分力不是同時作用在物體上，故D錯誤。
故本題答案為D。
力的平衡
平衡狀態
牛頓第一定律告訴我們，一切物體在不受外力作用時，總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態。這時物體所處的狀態叫作平衡狀態。
勻速下降的跳傘運動員
物體的受力分析
靜止的小鳥
勻速行駛的汽車
為什么受到力的作用時，物體也能保持靜止狀態或者勻速直線運動狀態？
F支
G
F阻
F牽
物體所受的這幾個力的合力為零
平衡力
物體受到幾個力共同作用時，也可能保持靜止狀態或勻速直線運動狀態。這是因為物體所受的這幾個力的合力為零，這時我們就說這幾個力平衡，并把這幾個力稱為一組平衡力。
被提起的水桶
G
F1
F2
勻速行駛的汽車
G
F牽
F支
F阻
汽車在四個力的作用下做勻速直線運動，處于平衡狀態，這四個力相互平衡。
搬而未起、推而不動時，物體的受力情況雖發生改變，但仍處于靜止狀態，其受力仍然平衡。
F支
G
F阻
F
二力平衡的條件
一個物體同時受到兩個力作用，如果物體保持靜止或勻速直線運動狀態，那么這兩個力就相互平衡，我們稱之為二力平衡。
如果處于平衡狀態下的物體只受兩個力作用，這兩個力要滿足什么條件才能平衡呢？
猜想：
兩個力的大小可能要相等
兩個力的方向可能要相反
兩個力可能要在一條直線上
兩個力應該在同一物體上
探究二力平衡的條件
實驗方法：改變物體受到的兩個力的三要素，當物體處于靜止時，二力平衡。
把小車放在光滑的水平桌面上，向掛在小車兩端的托盤里加砝碼。觀察小車在什么條件下會保持運動狀態不變。
1. 使兩托盤里的砝碼質量不相等。
2. 使兩托盤里的砝碼質量相等。
3. 使兩托盤里的砝碼質量相等，把小車在水平面上扭轉一個角度后釋放。
探究二力平衡的條件
實驗步驟：
① 用手按住小車不動，在兩邊的兩個托盤上放上質量不同的砝碼，即 F1 < F2 時，放手后觀察小車運動狀態的變化。
F2
F1
② 用手按住小車不動，在兩邊的兩個托盤上放上質量相同的砝碼，即 F1 = F2 時，放手后觀察小車運動狀態的變化。
F2
F1
實驗步驟：
③ 用手按住小車不動，把兩個托盤放在小車的同一側，加入相等的砝碼，即小車受到大小方向相同的兩個力，放手后觀察小車運動狀態的變化。
實驗步驟：
④ 在兩個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條直線上，放手后觀察小車運動狀態的變化。
實驗步驟：
⑤ 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，放手后觀察兩個小車運動狀態的變化。
實驗步驟：
探究二力平衡的條件
實驗 小車在水平方向所受二力的情況 運動狀態是否改變
大小 方向 是否在 同一直線 是否作用在同一物體 1 不相等 相反 是 是 是
2 相等 相反 是 是 否
3 相等 相同 是 是 是
4 相等 相反 否 是 是
5 相等 相反 是 否 是
保持平衡
同時作用在一個物體上的兩個力，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。
簡記：同體、等大、反向、共線。
二力平衡的條件
注意事項：
所用的兩個托盤、兩個小車要相同。
應選擇較光滑的桌面和質量較大的砝碼，這樣可以減小阻力對實驗的影響。
局限性：只適用于薄板狀的物體
A
B
A
B
O
C
D
如圖所示，在薄板上的某一點A用細線把它懸掛起來。當薄板靜止時，用鉛筆沿懸線在板上畫出豎直線AB；再通過另一點C用細線把薄板懸掛起來，當它靜止時沿懸線畫出另一條豎直線CD。AB、CD兩條直線的交點O就是薄板的重心位置
課后實驗
2.下列情形中，松手后紙片還能保持平衡的是( )
A. B.
C. D.
A
經典例題
答案：A
解析：二力平衡的條件：兩個力作用在同一物體上、方向相反、大小相等作用在同一直線上.
A（√）紙片兩側受到細線的拉力符合二力平衡的條件，松手后紙片還能保持平衡.
B（×）紙片兩側受到細線的拉力大小不相等，則松手后紙片不能保持平衡.
C（×）紙片兩側受到的細線的拉力不在同一直線上，則松手后紙片不能保持平衡.
D（×）紙片中間分開，松手后兩側細線施加的拉力沒有作用在同一物體上，則松手后紙片不能保持平衡.
3.關于平衡力，下列說法中正確的是( )
A.物體在平衡力的作用下一定保持靜止狀態
B.作用在物體上的兩個力三要素完全相同，則兩個力一定是平衡力
C.物體受到重力和拉力的作用，這兩個力方向相反，它們一定是平衡力
D.運動物體在平衡力的作用下一定保持勻速直線運動狀態
D
經典例題
答案：D
解析：本題考查平衡力的辨別和牛頓第一定律。
物體在平衡力的作用下，物體處于靜止狀態或勻速直線運動狀態，故A錯誤；
二力的三要素相同，由于力的方向相同，所以二力一定不是平衡力，故B錯誤；
物體受到的拉力可能小于或大于重力，所以拉力和重力不一定是平衡力，故C錯誤；
運動的物體在平衡力的作用下，一定保持勻速直線運動狀態，故D正確。
故本題答案為D。
力的平衡
力的合成
物體的
平衡狀態
二力平衡的條件
合力
同一直線上的二力合成
同向
大小：二力之和，F=F1+F2
方向：與二力方向相同
大小：二力之差，F=|F1-F2|
方向：與較大力方向相同
物體受力平衡，合力為零
反向
靜止狀態
勻速直線運動狀態
同體、等大、反向、共線
1.如圖所示，一只丹頂鶴正沿直線朝斜向下方向勻速滑翔，此過程中，空氣對它作用力的方向( )
A.豎直向上
B.與運動方向相同
C.豎直向下
D.與運動方向相反
A
答案：A
解析：丹頂鶴正沿直線朝斜向下方向勻速滑翔，處于平衡狀態，則丹頂鶴的重力和空氣對它的作用力是一對平衡力；因為重力方向始終豎直向下，故空氣對它的作用力的方向豎直向上。故A符合題意，BCD不符合題意。
故選A。
2.一個重為6 N的小球從空中由靜止開始下落，小球運動過程中所受的空氣阻力為1 N，其受到的合力的大小和方向是( )
A.7 N，豎直向下
B.5 N，豎直向下
C.1 N，豎直向下
D.5 N，豎直向上
B
答案：B
解析：小球在下落過程中，受到豎直向下的重力G、豎直向上的阻力f，且重力較大，則合力 ，方向豎直向下。
3.如圖，A、B為兩個彈簧測力計，每個鉤碼重均為50N，不計摩擦，鉤碼處于靜止狀態，則A、B的示數分別為：( )
A.0N；50N
B.50N；100N
C.50N；50N
D.50N；0N
C
答案：C
解析：A彈簧測力計受到向右50N的拉力，靜止，向左受的拉力也是50N，示數也為50N，同理，B彈簧測力計兩端受的力都是50N，示數也應為50N。
故只有選項C符合題意。
故選C。

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