第三节 二力平衡（教学设计）物理沪科版2024八年级全一册

7.3 二力平衡（教学设计） 【学业要求】 1. 物理观念： （1）知道力的平衡概念。 （2）认识二力平衡的条件。 （3）学习应用二力平衡的知识分析问题。 2. 科学思维： 能利用学习的新知识解决以前学习中的问题，能体会对知识的掌握是不断深入的。 3.科学探究： 经历实验 探究二力平衡的条件的科学论证过程。 4.科学态度与责任： 能欣赏力与平衡之美，并且能够运用所学知识解决实际问题。 【重点难点】 学习重点：探究二力平衡的条件。 学习难点：知道二力平衡的应用。 【器材准备】 1.两个滑轮（带支架）、细绳、纸片、钩码等。 2.相关的视频、挂图、课件等。 【课时安排】 1课时（45分钟） 【教学过程】 一、新课引入： 看一看 想一想 分析静止在水平桌面上的杯子、匀速直线行驶的汽车等物体的受力情况和运动状态？我们不难发现：在一定条件下，物体即使在受到外力作用时也能保持静止或匀速直线运动状态。 物体运动需要力维持吗？ 这是否和牛顿第一定律有些矛盾呢？ 其实并不矛盾，这涉及力的平衡问题。本节将学习有关内容。 二、自主学习： 助学释疑一　平衡状态 1.平衡状态及平衡力： （1）概念：物理学中，把物体保持静止或匀速直线运动状态称为平衡状态。 物体如果在两个力的作用下处于平衡状态，这两个力就互称为平衡力。 （2）受平衡力的物体保持平衡状态的原因： 上述的杯子和汽车虽然都受到了力，但所受力是平衡力，改变物体运动状态的作用效果相互抵消，因而能保持静止或匀速直线运动的平衡状态。 （3）判断物体是否受到平衡力的方法： 看物体是否处于静止或匀速直线运动状态。 例如，栖息在枝条上的小鸟静止时，它受到的重力和支持力是一对平衡力； 看物体是否处于静止或匀速直线运动状态。 例如，栖息在枝条上的小鸟静止时，它受到的重力和支持力是一对平衡力； 看物体是否处于静止或匀速直线运动状态。 例如，梵净山上的“蘑菇石”屹立不倒也是因为受到平衡力的作用。 助学释疑二　二力平衡的条件 1.提出问题： 两个力平衡时，这两个力的大小、方向有什么关系？ 下面，我们通过实验探究二力平衡的条件。 2.设计实验： 如图，向质量相等的两个托盘中分别加入适量砝码，使纸板 M在水平方向上受两个力的作用。 分别改变这两个力的大小、方向、是否一线（通过扭转纸板实现）和是否同体（把纸板剪开）观察纸板在什么条件下会保持静止状态不变。 3.实验步骤： （1）在两边的托盘里分别放上质量相等和不等的砝码，观察纸板的运动情况怎样的？ （2）把纸板转动一小角度，此时作用在纸板上的两个力是否还在一条直线上？松手后，纸板怎样运动？ （3）将连接纸板右侧托盘的细线挂于挂在纸板左侧挂钩处，使二力的方向同时向左，观察纸板的运动情况。 （4）把纸板用剪刀从中间剪开后，观察纸板会怎样运动？ 4.实验记录表： 5.分析论证： 大量研究表明： 二力平衡的条件是：作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反，并且作用在同一条直线上。 （同体、等大、反向、一线） 6.交流评估： （1）该方案以纸板为研究对象，是为了减小摩擦给实验带来的误差。 （2）定滑轮的作用：改变力的方向。 （3）用纸板的不利方面：纸板受重力作用，因此对实验结论也有影响，所以纸板越轻越好。 助学释疑三　二力平衡的应用 1.求力的大小和判断力的方向： 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可以求另一个力的大小和方向。 （1）“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验：当木块保持匀速直线运动时，它受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，两个力大小相等、方向相反，所以从弹簧测力计的示数就可知摩擦力的大小。 （2）“探究重力与质量的关系”的实验：当物体静止时，它受到的拉力和重力是一对平衡力，两个力大小相等、方向相反，所以从弹簧测力计的示数就可知重力力的大小。 （3）静止在水平面上的物体：当物体静止时，它受到的支持力和重力是一对平衡力，两个力大小相等、方向相反，所以所以支持力的大小等于物体重力的大小 F=G，支持力的方向竖直向上。 2.判断物体的运动状态 已知物体的受力情況，可以二力平衡条件，来判定物体是否受平衡力，是否处于平衡状态（物体静止或做勻速直线运动）。 （1）以在水平木板上运动的木块为例： 木块在水平方向上受到弹簧测力计的拉力F和木板对它的摩擦力f。 ①若拉力等于阻力，则二力平衡，木块向右做匀速直线运动； ②若拉力大于阻力，二力不平衡，木块向右做加速直线运动 ； ③若拉力小于阻力，二力不平衡，木块向右做减速直线运动。 3.确定物体重心 利用二力平衡特点，可以找不规则物体的重心。 （1）用支撑法确定重心： 如图： 把汤匙放在手指上，仔细调节支撑汤匙的支点，使其在手指上平衡，由此可确定汤匙的重心就在过支点的竖直线上。 （2）用悬挂法确定重心： 如图所示，将薄板用细线悬挂起来，静止后，过悬挂点A画一条沿细线方向的线段AB；然后换一个悬挂点，再次静止悬挂，用同样的方法画出线段CD。AB和CD的交点E，就是薄板的重心。 科学书屋 杂技艺术中的平衡 杂技表演中的走钢丝、女子排椅等节目，体现了传统杂技的“惊、险、奇、新、美”，很好地应用了平衡知识。演员在表演这些节目时，需要小心调整自己的重心位置，使重力作用线通过支撑面。这样，演员及使用的器具在重力和支持力的作用下就能处于平衡状态。 三、自主测评： 要求：合上课本，像考试一样独立完成。（时间：5分钟；分值：100分） 1.（20分）赣剧是江西省地方戏曲剧种之一、如图所示，某赣剧演员在水平舞台上站立不动时，她受到的重力与舞台对她的支持力是一对 ，其中重力的方向是 。 2．（20分）“无人机”送快递是低空经济的一种重要形式．无人机起飞时，吹向下方的风量增加，使无人机上升的力的施力物体是 ；若无人机下方用一根绳子悬挂快递，不考虑空气阻力，则在无人机斜向右上方匀速直线飞行过程中，悬挂重物的绳子 （选填“会”或“不会”）偏离竖直方向。 3．（20分）下列情形中，松手后纸片还能保持平衡的是（　　） A． B． C． D． 4．（20分）在“探究二力平衡的条件”实验中，同学们设计了如图所示的甲、乙两种实验方案。小张同学认为乙方案更合理，理由是乙方案中使用小车时 对实验的影响更小，可以忽略不计。实验中同学们认定小车在水平方向受力平衡，所依据的现象是小车 。 5．（20分）图甲是天蒙山索道的吊厢随钢索向下方做匀速直线运动的情景，图乙是吊厢及吊厢内物体的简图。请画出物体所受力的示意图（力的作用点画在物体的重心O上）。 四、课堂小结： 引导学生学列本节课的思维导图： 五、板书设计： 见上面思维导图 六、教后反思： 谈谈你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的有哪些？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 7.3 二力平衡（教学设计） 【学业要求】 1. 物理观念： （1）知道力的平衡概念。 （2）认识二力平衡的条件。 （3）学习应用二力平衡的知识分析问题。 2. 科学思维： 能利用学习的新知识解决以前学习中的问题，能体会对知识的掌握是不断深入的。 3.科学探究： 经历实验 探究二力平衡的条件的科学论证过程。 4.科学态度与责任： 能欣赏力与平衡之美，并且能够运用所学知识解决实际问题。 【重点难点】 学习重点：探究二力平衡的条件。 学习难点：知道二力平衡的应用。 【器材准备】 1.两个滑轮（带支架）、细绳、纸片、钩码等。 2.相关的视频、挂图、课件等。 【课时安排】 1课时（45分钟） 【教学过程】 一、新课引入： 看一看 想一想 分析静止在水平桌面上的杯子、匀速直线行驶的汽车等物体的受力情况和运动状态？我们不难发现：在一定条件下，物体即使在受到外力作用时也能保持静止或匀速直线运动状态。 物体运动需要力维持吗？ 这是否和牛顿第一定律有些矛盾呢？ 其实并不矛盾，这涉及力的平衡问题。本节将学习有关内容。 二、自主学习： 助学释疑一　平衡状态 1.平衡状态及平衡力： （1）概念：物理学中，把物体保持静止或匀速直线运动状态称为平衡状态。 物体如果在两个力的作用下处于平衡状态，这两个力就互称为平衡力。 （2）受平衡力的物体保持平衡状态的原因： 上述的杯子和汽车虽然都受到了力，但所受力是平衡力，改变物体运动状态的作用效果相互抵消，因而能保持静止或匀速直线运动的平衡状态。 （3）判断物体是否受到平衡力的方法： 看物体是否处于静止或匀速直线运动状态。 例如，栖息在枝条上的小鸟静止时，它受到的重力和支持力是一对平衡力； 看物体是否处于静止或匀速直线运动状态。 例如，栖息在枝条上的小鸟静止时，它受到的重力和支持力是一对平衡力； 看物体是否处于静止或匀速直线运动状态。 例如，梵净山上的“蘑菇石”屹立不倒也是因为受到平衡力的作用。 助学释疑二　二力平衡的条件 1.提出问题： 两个力平衡时，这两个力的大小、方向有什么关系？ 下面，我们通过实验探究二力平衡的条件。 2.设计实验： 如图，向质量相等的两个托盘中分别加入适量砝码，使纸板 M在水平方向上受两个力的作用。 分别改变这两个力的大小、方向、是否一线（通过扭转纸板实现）和是否同体（把纸板剪开）观察纸板在什么条件下会保持静止状态不变。 3.实验步骤： （1）在两边的托盘里分别放上质量相等和不等的砝码，观察纸板的运动情况怎样的？ （2）把纸板转动一小角度，此时作用在纸板上的两个力是否还在一条直线上？松手后，纸板怎样运动？ （3）将连接纸板右侧托盘的细线挂于挂在纸板左侧挂钩处，使二力的方向同时向左，观察纸板的运动情况。 （4）把纸板用剪刀从中间剪开后，观察纸板会怎样运动？ 4.实验记录表： 5.分析论证： 大量研究表明： 二力平衡的条件是：作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反，并且作用在同一条直线上。 （同体、等大、反向、一线） 6.交流评估： （1）该方案以纸板为研究对象，是为了减小摩擦给实验带来的误差。 （2）定滑轮的作用：改变力的方向。 （3）用纸板的不利方面：纸板受重力作用，因此对实验结论也有影响，所以纸板越轻越好。 助学释疑三　二力平衡的应用 1.求力的大小和判断力的方向： 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可以求另一个力的大小和方向。 （1）“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验：当木块保持匀速直线运动时，它受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，两个力大小相等、方向相反，所以从弹簧测力计的示数就可知摩擦力的大小。 （2）“探究重力与质量的关系”的实验：当物体静止时，它受到的拉力和重力是一对平衡力，两个力大小相等、方向相反，所以从弹簧测力计的示数就可知重力力的大小。 （3）静止在水平面上的物体：当物体静止时，它受到的支持力和重力是一对平衡力，两个力大小相等、方向相反，所以所以支持力的大小等于物体重力的大小 F=G，支持力的方向竖直向上。 2.判断物体的运动状态 已知物体的受力情況，可以二力平衡条件，来判定物体是否受平衡力，是否处于平衡状态（物体静止或做勻速直线运动）。 （1）以在水平木板上运动的木块为例： 木块在水平方向上受到弹簧测力计的拉力F和木板对它的摩擦力f。 ①若拉力等于阻力，则二力平衡，木块向右做匀速直线运动； ②若拉力大于阻力，二力不平衡，木块向右做加速直线运动 ； ③若拉力小于阻力，二力不平衡，木块向右做减速直线运动。 3.确定物体重心 利用二力平衡特点，可以找不规则物体的重心。 （1）用支撑法确定重心： 如图： 把汤匙放在手指上，仔细调节支撑汤匙的支点，使其在手指上平衡，由此可确定汤匙的重心就在过支点的竖直线上。 （2）用悬挂法确定重心： 如图所示，将薄板用细线悬挂起来，静止后，过悬挂点A画一条沿细线方向的线段AB；然后换一个悬挂点，再次静止悬挂，用同样的方法画出线段CD。AB和CD的交点E，就是薄板的重心。 科学书屋 杂技艺术中的平衡 杂技表演中的走钢丝、女子排椅等节目，体现了传统杂技的“惊、险、奇、新、美”，很好地应用了平衡知识。演员在表演这些节目时，需要小心调整自己的重心位置，使重力作用线通过支撑面。这样，演员及使用的器具在重力和支持力的作用下就能处于平衡状态。 三、自主测评： 要求：合上课本，像考试一样独立完成。（时间：5分钟；分值：100分） 1.（20分）赣剧是江西省地方戏曲剧种之一、如图所示，某赣剧演员在水平舞台上站立不动时，她受到的重力与舞台对她的支持力是一对 ，其中重力的方向是 。 【答案】 平衡力 竖直向下 【解析】[1][2]演员站立不动时处于平衡状态，受到竖直向下的重力，舞台对她竖直向上的支持力，两个力作用在同一物体上、方向相反、大小相等，在同一条直线上，是一对平衡力。 2．（20分）“无人机”送快递是低空经济的一种重要形式．无人机起飞时，吹向下方的风量增加，使无人机上升的力的施力物体是 ；若无人机下方用一根绳子悬挂快递，不考虑空气阻力，则在无人机斜向右上方匀速直线飞行过程中，悬挂重物的绳子 （选填“会”或“不会”）偏离竖直方向。 【答案】 空气 不会 【解析】[1]无人机上升时向下吹风，无人机对空气的力向下，由于力的作用是相互的，则无人机受到向上的空气的作用力，所以使无人机上升的力的施力物体是空气。 [2]无人机斜向上做匀速直线运动时，下方的重物和无人机相对静止，则下方的重物同样做匀速直线运动，可知重物处于平衡状态，受平衡力的作用，重物受重力和细线的拉力，由二力平衡可知，细线的拉力和重力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，因重力的方向为竖直向下，可知细线不会偏离竖直方向。 3．（20分）下列情形中，松手后纸片还能保持平衡的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A．纸片两端通过细线绕过定滑轮各放两个质量相等的钩码，纸片两端受到的两个力的大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在同一个物体上，是一对平衡力，纸片能保持平衡状态，故A符合题意； B．纸片两端通过细线绕过定滑轮各放两个和一个质量相等的钩码，纸片两端受到的两个力的大小不相等，即两个力的大小不相等、方向相反、作用在同一条直线上，所以不是一对平衡力，纸片不能保持平衡状态，故B不符合题意； C．纸片两端通过细线绕过定滑轮各放两个质量相等的钩码，但纸片扭转一个角度，纸片两端受到的两个力的大小相等、方向相反、但不是作用在同一条直线上，不是一对平衡力，纸片不能保持平衡状态，，故C不符合题意； D．纸片两端通过细线绕过定滑轮各放两个质量相等的钩码，但用剪刀把纸片剪成两段，纸片两端受到的两个力的大小相等、方向相反、但不是作用在同一个物体上，不是一对平衡力，纸片不能保持平衡状态，故D不符合题意。 故选A。 4．（20分）在“探究二力平衡的条件”实验中，同学们设计了如图所示的甲、乙两种实验方案。小张同学认为乙方案更合理，理由是乙方案中使用小车时 对实验的影响更小，可以忽略不计。实验中同学们认定小车在水平方向受力平衡，所依据的现象是小车 。 【答案】 摩擦力 静止 【解析】[1]乙装置更加合理，是因为将木块改为小车，将滑动摩擦力变为滚动摩擦力，大大减小了摩擦，减小了摩擦力对实验的影响。 [2]当小车处于静止状态时，小车处于平衡状态，所以可以认定小车在水平方向受力平衡。 5．（20分）图甲是天蒙山索道的吊厢随钢索向下方做匀速直线运动的情景，图乙是吊厢及吊厢内物体的简图。请画出物体所受力的示意图（力的作用点画在物体的重心O上）。 【答案】 【解析】对物体受力分析可知，物体受到竖直向下的重力G和竖直向上的轿厢对物体的支持力FN，且物体做匀速直线运动，处于受力平衡状态，若轿厢对物体有水平方向的摩擦力，则此时物体A在水平方向将受力不平衡，故可知物体受到竖直向下的重力G和竖直向上的轿厢对物体A的支持力FN，两个力大小相等，方向相反 四、课堂小结： 引导学生学列本节课的思维导图： 五、板书设计： 见上面思维导图 六、教后反思： 谈谈你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的有哪些？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$