1.5二力平衡的条件（课件）-【上好课】2024-2025学年八年级科学上册同步精品课堂（华东师大版）

- 1.5 二力平衡的条件　 - YF 01 通过探究活动能够分析归纳得出二力平衡条件，感受科学探究的方法。 02 能说出二力平衡的条件，在彼此平衡的二力中已知一个力，能够推断另一个力的大小和方向。 03 会判断处于平衡状态的物体所受到的平衡力。 04 能区分平衡力和相互作用力。 教学目标 一 课堂引入 二 自然界中，物体的运动与受力情况大多是复杂的，物体受到两个力的作用而平衡是一种简单的情形。这种平衡对我们研究物体的运动十分重要。 运动中包含很多科学知识。学好关于运动的科学，不仅能够使你深入认识体育运动，还能深入了解自然。 静止状态 悬吊的电灯 桌子上的杯子 F G F支 G 1、常见物体的受力分析 静止状态 平衡状态和平衡力 三 F阻力 平衡状态和平衡力 三 起重机吊起重物匀速上升 F G 匀速上升的重物受到重力G作用 匀速上升的重物还受到钢丝绳对重物的拉力F的作用 匀速行驶的汽车 G F支 F牵 f 匀速行驶的汽车受到重力G作用 匀速行驶的汽车受到地面对它的拉力F支的作用 匀速行驶的汽车受到牵引力F牵的作用 匀速行驶的汽车受到阻力f的作用 平衡状态和平衡力 三 静止在竖直墙壁上的小球 小球受到墙壁对小球的支持力F支的作用 G F支 静止在竖直墙壁上的小球受到重力G作用 F 小球受到绳对它的拉力F的作用 2、平衡力和平衡状态 平衡状态和平衡力 三 物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，就说这几个力平衡，物体处于平衡状态。 使物体处于平衡状态的两个力（或多个力）叫做平衡力。 当物体受到两个力的作用时，如果物体保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这两个力相互平衡，简称二力平衡。 （1）平衡状态 （2）平衡力 （3）二力平衡 探究二力平衡条件 小桌、小车、托盘、砝码。 【实验器材】 【实验猜想】 1、两个力大小可能相等。 2、两个力方向可能相反。 3、两个力可能在同一直线上。 二力平衡的条件 四 二力平衡的条件 四 【提出问题】 二力平衡时，二力的大小、方向、作用点应该有什么关系? 它们在一条直线上吗?下面通过实验探究二力平衡的条件。 【设计实验】 如图所示，将小车放在光滑的水平桌面上，使小车在水平方向上受两个力的作用。采用控制变量法进行探究，分别改变这两个力的大小（通过改变砝码的质量）、方向、是否共线（通过扭转小车实现）和是否同体（通过分别拉2辆小车实现），由静止释放小车，观察小车在什么条件下会保持静止状态不变。 二力平衡的条件 四 【进行实验与收集证据】 （1）如实验装置图甲所示，将小车放在光滑的水平桌面上，安装好实验装置。在两边的托盘里分别放上质量不相等的砝码，观察小车的运动情况。 （2）在两边的托盘里放上质量相等的砝码，观察小车的运动情况。 二力平衡的条件 四 （3）将连接小车右侧托盘的细线挂于小车左侧挂钩处，使二力的方向同时向左，观察小车的运动情况（乙图）。 （4）保持两边托盘里的砝码质量相等，把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放，观察小车的运动情况（丙图）。 乙 丙 二力平衡的条件 四 （5）控制二力的大小不变，方向相反，保持二力在同一直线上，用细线把两个小车的挂钩连在一起。用剪刀把细线剪断，观察小车的运动情况（丁图）。 丁 二力平衡的条件 四 【实验记录表】 序号 力的 大小 力的 方向 是否在同一直线上 是否作用在 同一物体上 小车是否 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 【分析论证】 （1）比较表中实验序号1与2可知，要使小车保持静止，必须使两托盘中砝码的质量相等，说明二力平衡的条件之一是两个力的大小相等。 （2）比较表中实验序号2与3可知，当二力方向相反时，小车静止；当二力均向左拉，即方向相同时，小车的运动状态改变，说明二力平衡的条件之一是两个力方向相反。 二力平衡的条件 四 二力平衡的条件 四 （3）比较表中实验序号2与4可知，当把小车扭转一个角度，使二力不在同一条直线上时，小车运动状态发生了改变。而小车重新恢复到原来的静止状态时，二力在同一条直线上，说明二力平衡的条件之一是两个力作用在同一条直线上。 （4）比较表中实验序号2与5可知，当二力作用在同一物体上时，小车静止；当二力作用在不同物体上时，小车的运动状态改变，说明二力平衡的条件之一是两个力作用在同一物体上。 二力平衡的条件 四 【实验结论】 二力平衡的条件： 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。 记忆口诀：“同体、等大、反向、共线”。 二力平衡的条件 四 【交流与评估】 （1）本实验中选用了小车而不选用木块，是为了减小摩擦给实验带来的误差。 （2）本实验设计的优点是：可以不考虑物体的重力对实验的影响。 （3）实验中，桌面必须水平，否则小车的重力会影响实验。 （4）实验中，如果两侧的砝码个数不相等但小车仍然处于静止状态，则原因是小车受到桌面的静摩擦力比较大。 思考一下 在实验过程中，如果两侧砝码质量不同，但小车仍然处于静止状态，这是为什么呢？ 你还有更好的实验方案吗？ 实验小车与桌面有摩擦阻力会影响实验。 二力平衡的条件 四 （5）【拓展方案】用小卡片探究二力平衡的条件 ①该方案以小卡片为研究对象，钩码通过定滑轮对卡片施加力的作用。 ②当两线端所挂钩码质量相等时，小卡片静止；当两线端所挂钩码质量不等时，小卡片运动；把小卡片转过一个角度，再松手时，小卡片转动；用剪刀把小卡片从中间剪开，再松手时，小卡片运动。 ③本方案选用硬纸片的原因是减小摩擦对实验的影响，但是还受重力，因此对实验结论也有影响。 二力平衡的条件 四 作用力 一对平衡力 一对相互作用力 相同点 大小相等 大小相等 方向相反 方向相反 作用在同一条直线上 作用在同一条直线上 不同点 作用在同一个物体上 分别作用在两个物体上 没有时间关系 同时产生，同时消失 示意图 FN FN FN' G 平衡力与相互作用力 四 拓展：合力与分力 四 这几个力叫合力的分力。 1、研究方法：___________。 等效法 F1 F2 F 拓展：合力与分力 四 2、方向相同的两个力的合力F =__________， 合力的方向________________________。 F1+F2 与这两个力的方向相同 F1 F2 F F1 F2 F 3、方向相反的两个力的合力F =__________， 合力的方向与________________________。 F1-F2 较大的力的方向相同 拓展：合力与分力 四 平衡力合力为零 二力平衡的条件: 作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，这两个力就彼此平衡。 二力平衡的条件 四 受二力 静止状态 匀速直线运动状态 反向 二力平衡 同体 等大 共线 已知一个力的大小和方向，可求另一个力的大小和方向 二力平衡的条件的应用 五 1、根据物体的平衡状态分析物体的受力情况 ①静止在水平面上的物体 物体在两个力的作用下处于平衡状态，已知一个力的大小和方向，我们可以根据二力平衡条件求另一个力的大小和方向。 G F 静止的物体受到的重力G与地面对它的支持力F是一对平衡力，二个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。 G=F 二力平衡的条件的应用 五 2、根据物体的受力情况判断运动状态 支持力N 重力G 阻力f 牵引力F ①当牵引力等于阻力，则二力平衡 ③若牵引力小于阻力，二力不平衡 ②当牵引力大于阻力，二力不平衡 小车向左做匀速直线运动 小车向左做加速直线运动 小车向左做减速直线运动 二力平衡的条件的应用 五 受平衡力时 运动状态不变 静止状态或匀速 直线运动状态 受非平衡力时 3、运动和力的关系 运动状态改变 运动的速度或方向改变 二力平衡的条件的应用 五 【例1】起重机以1m/s的速度匀速吊起一个重物，钢丝绳对重物的拉力是6000N．若起重机吊着这个物体以2m/s的速度匀速下降，这时钢丝绳对重物的拉力是（　　） A．12000 N B．6000 N C．3000 N D．无法判定 分析：匀速上升v1=1m/s F拉1=G物=6000N 匀速下降v2=2m/s F拉2=G物=6000N 都是平衡状态 干扰条件 = B 二力平衡的条件的应用 五 【例2】汽车在平直公路上向东匀速行驶，汽车的重力是8000N，汽车受到的牵引力是500N，地面对汽车的支持力大小是多少N？方向如何？汽车受到的阻力大小是多少N？方向如何？画出汽车受力示意图。 已知：G=8000N F牵=500N 求：F支=？ F阻=？ 解：因为汽车做匀速直线运动，所以它受力平衡 竖直方向上G与F支是一对平衡力，故F支=G=8000N 水平方向上F牵与F阻是一对平衡力，故F牵=F阻=500N 答：汽车受到的支持力大小是8000N，汽车受到的阻力大小是500N。 二力平衡的条件的应用 五 F1=5 N F2=5 N A F1=3 N F2=5 N B F1=5 N F2=5 N C F1=5 N F2=5 N D 二力平衡的条件的应用 五 【例3】判断二力平衡 当堂测试 六 1、汽车在水平公路上匀速直线行驶，下列各对力中是平衡力的是（　） A．汽车受到的牵引力和重力 B．汽车的重力和车对路面的压力 C．汽车受到的牵引力和路面对车的阻力 D．汽车对路面的压力和路面对车的支持力 C 当堂测试 六 2、“美好的一天，从拉着行李箱返校学习开始”。图甲中的同学拉着行李箱健步行走在校园水平路面上，行李箱匀速前进并保持倾角不变。假如这一过程中行李箱（含箱内物体）受到的重力G如图乙所示，则该同学对行李箱施加的拉力有没有可能是图乙中的F1、F2？你的判断是（　　） A．F1可能，F2不可能 B．F1不可能，F2可能 C．F1和F2都可能 D．F1和F2都不可能 D 当堂测试 六 3、用一根细线拴一块橡皮，甩起来，使橡皮绕手做圆周运动。这时，你会觉得橡皮需要用线拉住才不会跑掉（图），这说明力是 的原因, 如果此时细线突然断开，它将做 运动。 改变物体运动状态 匀速直线 当堂测试 六 4、在探究“二力平衡的条件”的实验中，小明采用的实验装置如图甲所示。 （1）实验过程中，要求桌面水平且表面是______（填“光滑”或“粗糙”）的； 光滑 （2）将系于小车两端的线挂上托盘，并在托盘中加砝码，分别跨过两定滑轮，使作用在小车上的两个拉力方向相反，并通过调整 来改变拉力的大小。当小车平衡时，将小车水平扭转一个角度，松手后小车不能保持平衡，这样的操作是为了探究相互平衡的二力是否 ； 砝码个数 作用在同一直线 （3）若用图乙装置做实验时，将纸片从中间剪开是为了探究相互平衡的二力是否 ； （4）两个探究方案相比较，_____方案的探究过程对实验结论的影响小些，理由是________________ 。 作用在同一物体 乙 乙摩擦力比甲小 当堂测试 六 当堂测试 六 （1）实验中，水平桌面要求是光滑的，这样可避免摩擦力对实验的影响。 （2）图甲中，托盘及砝码通过定滑轮对小车施加两个拉力作用，想要改变拉力的大小，可通过调整砝码的个数来实现。 小车平衡时，若将小车扭转一定角度，两个拉力作用在不同的直线上，小车不能保持平衡，这是为了探究相互平衡的二力是否作用在同一直线上。 （3）图乙中，平衡的两个力作用在纸片上，纸片处于平衡状态，将纸片剪开，则两个力作用在不同的物体上，两个物体不能保持平衡，这是为了探究相互平衡的二力是否作用在同一物体上。 （4）甲实验中，小车与水平桌面的摩擦力较大，对实验的影响较大；乙实验中绳子与定滑轮间的摩擦较小，对实验的影响较小，所以乙方案的探究过程对实验结论的影响小些。 5、如图所示，木板A在15N的水平拉力F作用下，沿水平地面向右加速运动，物体B相对于地面静止，此时弹簧测力计的示数为3N，则B所受滑动摩擦力大小为______N，方向水平向______。 3 右 当堂测试 六 ①平衡力： 物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动 状态，我们就说这几个力相互平衡，这几个力就叫做平衡力。 这个物体所处的状态就叫做平衡状态。 ②平衡状态：静止状态、匀速直线运动状态 ③二力平衡条件： 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。 ④二力平衡条件的应用 根据平衡状态分析物体的受力情况 根据受力情况分析物体的运动情况 二力平衡 课堂总结 七 $$