内容正文:
第三节 二力平衡
◇教学目标◇
知识目标
1.知道力的平衡。
2.知道二力平衡的条件。
3.能应用二力平衡的条件分析、解答简单的问题。
能力目标
1.通过实验探究,得出二力平衡的条件。
2.通过实验、观察、讨论等学习活动,感受等效、归纳、推理等科学方法。
素养目标
感悟二力平衡的实际应用价值。
◇教学重难点◇
教学重点
二力平衡的条件及其应用。
教学难点
设计实验探究二力平衡的条件。
◇教学过程◇
一、新课导入
中国的杂技艺术历史悠久,源远流长,是中华民族珍贵的优秀文化遗产。如图所示的高难度表演,演员倒立在层层叠加的板凳上,你知道她是如何保持平衡的吗?
二、教学步骤
探究点1 平衡状态
[阅读课本]P171“平衡状态”
[思考]静止在水平桌面上的杯子、匀速直线行驶的汽车,它们分别处于什么状态?
[提示]它们分别处于静止状态和匀速直线运动状态。
[思考]栖息在枝条上的小鸟静止时受到什么力的作用?处于什么状态?
[提示]小鸟受到自身重力和树枝的支持力,保持静止状态。
[思考]跳伞运动员匀速下降时受到什么力的作用?处于什么状态?
[提示]运动员和降落伞受到空气的阻力和重力的作用,做匀速直线运动。
[思考]物体不受外力作用时,它的运动状态保持不变;物体受到外力作用时,运动状态为什么还能保持不变呢?
[提示]由于作用于它们的力的作用效果相互抵消,所以物体保持静止状态或匀速直线运动。
[思考]物体受力的作用时满足什么条件才能保持平衡?
[提示]力的作用效果相互抵消,实质上就是合力为零,等效于不受外力。
[归纳提升]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。
[习题]下列物体中,受到平衡力作用的是 ( )
A.正从地面加速上升的火箭
B.竖直向上抛出的石子
C.沿光滑斜坡滚下的小球
D.在平直公路上匀速行驶的汽车
[分析]正从地面加速上升的火箭,受到燃料燃烧产生的推力和重力,火箭不处于平衡状态,两者不是平衡力;竖直向上抛出的石子只受到重力的作用;沿光滑斜坡滚下的小球受到自身重力和斜坡的支持力,二者不在同一直线上,不能相互抵消;在平直公路上匀速行驶的汽车处于平衡状态,受到平衡力的作用。
[答案]D
探究点2 二力平衡的条件
[阅读课本]P172~173“二力平衡的条件”
[实验]探究二力平衡的条件。
[思考]实验要探究的是哪两个力的关系?
[提示]纸板在水平方向上受到绳子的拉力F1和F2,且方向相反。
[思考]装有支架的木板上固定的两个滑轮有什么作用?
[提示]改变拉力的方向。
[思考]在两端的小盘里加砝码有什么作用?
[提示]通过改变砝码的质量,从而改变绳子对纸板的拉力大小。
[思考]纸板静止时,两边小盘中的砝码有什么特点?
[提示]两边托盘中的砝码质量相同。
[思考]在两端的小盘里添加质量不相同的砝码,纸板还能静止吗?这说明了什么?
[提示]当两端的小盘里的砝码质量不相同时,纸板不能保持静止,说明二力平衡的条件之一是力的大小相等。
[思考]将纸板扭转一个角度释放,纸板会怎样运动呢?
[提示]转动后,两个拉力的方向不在同一条直线上。松手后,纸板立即转动回原位置,说明二力平衡的条件之一是作用在同一条直线上。
[思考]如果将纸板从中间剪开,纸板还能保持静止吗?这说明了什么?
[提示]纸板被剪开后向相反方向运动,说明二力平衡的条件之一是两个力作用在同一物体上。
[归纳提升]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。
[思考]实验中为什么选择纸板而不用木块?
[提示]木块和桌面间有摩擦,而摩擦力对实验结果有影响。
[思考]该实验中最大的不足之处是什么?实验中是如何减小这一因素的影响的?
[提示]纸板自身的重力对实验结果有影响,实验时一般选择质量小的纸片。
[思考]物体保持匀速直线运动或静止状态时,一定不受力的作用吗?
[提示]当物体受到平衡力时,也会做匀速直线运动或处于静止状态。
[思考]平直公路上匀速行驶的汽车,受到的牵引力和摩擦力有什么关系?
[提示]汽车做匀速直线运动,说明受到了平衡力的作用,即汽车受到的牵引力和摩擦力的大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
[思考]利用弹簧测力计测量物体的重力时,弹簧测力计要静止时再读数,这是为什么?
[提示]静止时,物体受到的重力和弹簧测力计对物体的拉力是一对平衡力,两者的大小相等,所以读出弹簧测力计的示数就可知道物体的重力。
[思考]在“探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关”的实验中,为什么要水平匀速拉动弹簧测力计?
[提示]木块在水平方向上做匀速直线运动时,木块受到的摩擦力和弹簧测力计对木块的拉力是一对平衡力,两者的大小相等,所以该实验的原理是利用了二力平衡的条件。
[思考]通过实例分析,二力平衡的条件有哪些应用呢?
[归纳提升]根据二力平衡的条件,已知物体的运动状态可以分析确定二力的大小、方向关系;已知物体的受力情况,可以判断出物体的运动状态。
[思考]我们知道力的作用是相互的,即甲物体对乙物体施力时,乙物体对甲物体也施力,那么一对相互作用力和一对平衡力有什么异同点呢?
[归纳提升]相互作用力和平衡力的异同点:
项目
一对相互作用力
一对平衡力
相同点
大小
相等
方向
相反,且在同一条直线上
不同点
作用
对象
分别作用在两个物体上
共同作用在同一个物体上
作用
时间
同时产生,同时消失
一个力消失,另一个力可以存在
力的
作用
效果
两个力分别作用在不同的物体上,一般产生不同的效果
两个力共同作用在同一个物体上,使物体保持平衡
三、板书设计
第三节 二力平衡
1.平衡状态
(1)平衡状态:静止或匀速直线运动状态
(2)平衡力
2.二力平衡的条件:同体、等值、反向、共线
◇教学反思◇
本节课中二力平衡概念的引入,需注意不愤不启,不悱不发。让学生思考:物体不受力的作用时,总保持原来的运动状态不变,当物体受到两个力的作用时,也能保持原来的运动状态不变,这是为什么?学生深入思考之后会得出物体受到的两个力的作用效果相互抵消了,即合力为零,从而顺利地引入二力平衡的概念。
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