第2节 二力平衡（导学案）物理新教材人教版八年级下册

第2节 二力平衡 （导学案） 【学习目标】 物理观念：能识别静止和匀速直线运动这两种平衡状态，并能运用作用在同一个物体上且大小相等、方向相反、在同一条直线上的条件，来分析具体的二力平衡实例。 科学思维：经历探究二力平衡条件的实验设计，学习并运用控制变量法；能从实验证据中归纳出结论，并能正确辨析一对力是平衡力还是相互作用力。 科学探究：能在生活情境中提出问题（如匀速下落的运动员受力情况），与小组成员协作设计并进行实验探究，如实记录小车在不同情况下的状态，最终概括出二力平衡的条件。 科学态度与责任：在探究活动中养成实事求是、合作交流的科学态度；认识二力平衡知识在交通安全（如匀速行驶分析）等方面的应用价值，增强安全意识与社会责任感。 【学习重点】 1、二力平衡的条件。 【学习难点】 1、探究实验的方案设计； 2、平衡力与相互作用力的辨析。 【自主预习】《第2节 二力平衡》，并完成以下问题： 1、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，我们就说物体处于 。 2、使物体处于平衡状态的几个力叫作 。当物体受到 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 。 3、“探究二力平衡的条件”实验目的：物体只在两个力的作用下，且分别处于_ _状态或 _ __状态时，探究二力平衡的条件实验时，小红认为：应该先使两测力计示数相等、后观察物体的运动状态；小陆认为：应该先使物体处于平衡状态、后观察两测力计的示数，你认为 的观点是正确的。 4、在探究二力平衡条件的实验中，通过改变 来调整作用在小车上两个力的大小，并通过观察小车的 来判断力是否平衡。 5、在探究实验中，将静止的小车扭转一个角度后释放，是为了验证两个力是否必须作用在 。 6、二力平衡的条件是：两个力必须作用在 物体上，大小 ，方向 ，并且作用在 上。 7、二力平衡的条件是 定律在物体受力平衡时的一种具体表现形式。 8、当物体在两个力的作用下保持静止或匀速直线运动状态时，这两个力彼此 ，物体处于平衡状态。 9、物体在平衡力的作用下，其运动状态 （填“会”或“不会”）发生改变。 10、二力平衡和相互作用力： （1）相同点：大小 、方向 、作用在一条直线上； （2）不同点：二力平衡作用在 物体上；相互作用力作用在 物体上。 【探究新知】 知识点1、平衡状态 1、分析跳伞运动员（匀速下落）和静止的花瓶，匀速行驶的列车这些实例的受力情况。 分析： 提问：“这些不同物体所处的状态——静止或匀速直线运动，有什么共同特征吗？ 答： 例题1：如图所示，一 台机器人在餐厅的平直路面上匀速运动，路面对机器人的支持力和机器人和餐盘所受的总重力是一对 力。 知识点2、二力平衡状态的条件 （一）引导猜想，明确方法 提问：“根据你的生活经验和力学知识，大胆猜一猜，作用在同一个物体上的两个力，要满足哪些条件才能平衡？要同时考虑哪几个方面？” 答： 提问：“我们提出了从‘大小’‘方向’‘是否共线’‘是否同体’四个角度来猜想。在物理学中，要同时研究多个因素对结果的影响，我们通常采用什么方法？（ ）请讨论，如何利用桌面上的器材（小车、带滑轮的光滑桌面、钩码、细线），设计一个方案来验证我们的猜想？” （二）设计并实施实验 1. 介绍并确认实验装置。 提问：“我们如何用装置来给小车提供两个力？如何改变力的大小、方向，以及使两个力不共线或不同体呢？” 分析： 2、设计实验步骤及表记录表格。（视频） ①探究二力平衡与两力的大小关系： ②探究二力平衡与两力的方向关系： ③探究二力平衡与两力的是否在同一直线上: ④探究两力平衡与两力是否作用在同一物体（纸片）上: 序号 物体在水平方向所受二力的情况 运动状态是否改变 大小 方向 是否在一条直线上 是否作用于同一物体 1 2 3 4 （三）分析论证，得出结论 提问：“根据我们的四组实验现象，请大家分析一下，什么样的两个力才能使物体保持平衡状态？ 能不能用语言准确地描述出来？” 二力平衡的条件： 例题2：判断下列情况，二个力平衡了吗？为什么？ 辨析：平衡力与相互作用力的比较 例题3：如下图所示，小车停放在光滑水平桌面上，当在盘中放一个砝码时，小车在绳子的拉力作用下，将由静止变为 ，此时小车受到的是 （选填“平衡力”或“非平衡力”）。 例题4：杭州宇宙树科技公司研制生产的“机器狗”静止在水平地面上如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．机器狗对水平地面的压力与机器狗所受的重力是一对平衡力 B．地面对机器狗的支持力与机器狗对地面的压力是一对平衡力 C．地面对机器狗的支持力与机器狗对地面的压力是一对相互作用力 D．机器狗所受重力与地面对机器狗的支持力是一对相互作用力 知识点3、二力平衡条件的应用 应用1：推导未知力的大小和方向 提问：“为什么我们用弹簧测力计测物体的重力时，物体静止时测力计的示数就等于物体的重力？（展示示意图）请用二力平衡条件来分析。” 问：一辆列车在平直轨道上匀速前行，列车的牵引力为104N,请判断列车受到的阻力大小和方向？ 应用2：根据受力情况判断运动状态 提问：如图，物体只受两个力，若已知F拉和G的大小，判断物体的运动状态？ 应用3：判断物体受到的力是一对平衡力还是相互作用力？ 提问：花瓶所受重力G与地面对花瓶的支持力F支是平衡力还是相互作用力？ 答案： 提问：地面对花瓶的支持力F支与花瓶对地面的压力F压是平衡力还是相互作用力？ 答案： 例题5：如图所示，某同学站在升降电梯里，受到电梯的支持力F和重力G。当电梯从底层由静止开始向上加速时，F G；当电梯向上减速时，F G。上述两种情况 （选填“是”或“不是”）平衡状态。（前两空均选填“>”“<”或“=”） 例题6：如图所示，一辆小汽车沿着斜面向上做匀速直线运动，此时这辆小汽车 （选填“处于”或“不处于”）平衡状态；这辆小汽车所受的重力与斜面对小汽车的支持力 （选填“是”或“不是”）一对平衡力。 【课堂总结】 【课内知识通关练】 1、踢毽子起源于汉代，盛行于南北朝和隋唐，已有两千多年的历史。在下图所示的游戏中，毽子被踢出主要表明力可以改变物体的 。被踢出后，毽子上升到最高处时，毽子处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态。（不计空气阻力） 2、如图为“探究二力平衡条件”的实验装置。下列叙述错误的是（    ） A．为了减小阻力，应选用尽量光滑的水平桌面 B．为使实验效果明显，应选用质量较大的小车 C．调整两边托盘内所放砝码的数量，可以改变拉力大小 D．将小车扭转一个角度，是为了让两拉力不在同一直线上 3、图中水平圆盘绕固定轴转动，盘上物块相对于盘静止，随盘在水平面运动，则物块（　　） A．处于平衡状态 B．有惯性，运动状态保持不变 C．所受支持力与它对盘的压力二力平衡 D．所受支持力是由于圆盘发生弹性形变产生的 4、如图所示，用力和大小为3N的力沿相反的方向拉一弹簧测力计，使其在水平方向上保持静止。则的大小为（　　） A．3N B．0N C．6N D．无法确定 5、下列各图中的两个力，彼此平衡的是（　　） A． B． C． D． 6、科技推动社会发展。如图为智能机器人在水平匀速向前搬运货物的情景，下列说法正确的是（　　） A．货物对机器人的压力和货物受到的重力是一对平衡力 B．货物对机器人的压力和地面对机器人的支持力是一对相互作用力 C．机器人对货物的支持力和货物受到的重力是一对平衡力 D．机器人对货物的支持力和货物对机器人的压力是一对相互作用力 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 二力平衡 （导学案） 【学习目标】 物理观念：能识别静止和匀速直线运动这两种平衡状态，并能运用作用在同一个物体上且大小相等、方向相反、在同一条直线上的条件，来分析具体的二力平衡实例。 科学思维：经历探究二力平衡条件的实验设计，学习并运用控制变量法；能从实验证据中归纳出结论，并能正确辨析一对力是平衡力还是相互作用力。 科学探究：能在生活情境中提出问题（如匀速下落的运动员受力情况），与小组成员协作设计并进行实验探究，如实记录小车在不同情况下的状态，最终概括出二力平衡的条件。 科学态度与责任：在探究活动中养成实事求是、合作交流的科学态度；认识二力平衡知识在交通安全（如匀速行驶分析）等方面的应用价值，增强安全意识与社会责任感。 【学习重点】 1、二力平衡的条件。 【学习难点】 1、探究实验的方案设计； 2、平衡力与相互作用力的辨析。 【自主预习】《第2节 二力平衡》，并完成以下问题： 1、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，我们就说物体处于平衡状态。 2、使物体处于平衡状态的几个力叫作平衡力。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。 3、“探究二力平衡的条件”实验目的：物体只在两个力的作用下，且分别处于____静止____状态或_匀速直线运动_____状态时，探究二力平衡的条件实验时，小红认为：应该先使两测力计示数相等、后观察物体的运动状态；小陆认为：应该先使物体处于平衡状态、后观察两测力计的示数，你认为_小陆_____的观点是正确的。 4、在探究二力平衡条件的实验中，通过改变_砝码质量（或拉力大小）__来调整作用在小车上两个力的大小，并通过观察小车的运动状态来判断力是否平衡。 5、在探究实验中，将静止的小车扭转一个角度后释放，是为了验证两个力是否必须作用在同一直线上。 6、二力平衡的条件是：两个力必须作用在同一物体上，大小相等，方向相反，并且作用在同一直线上。 7、二力平衡的条件是牛顿第一定律在物体受力平衡时的一种具体表现形式。 8、当物体在两个力的作用下保持静止或匀速直线运动状态时，这两个力彼此平衡，物体处于平衡状态。 9、物体在平衡力的作用下，其运动状态不会（填“会”或“不会”）发生改变。 10、二力平衡和相互作用力： （1）相同点：大小相同、方向相反、作用在一条直线上； （2）不同点：二力平衡作用在相同物体上；相互作用力作用在不同物体上。 【探究新知】 知识点1、平衡状态 1、分析跳伞运动员（匀速下落）和静止的花瓶，匀速行驶的列车这些实例的受力情况。 答：受重力、阻力、支持力等 提问：“这些不同物体所处的状态——静止或匀速直线运动，有什么共同特征吗？ 总结：物理学中，我们把物体保持静止或匀速直线运动的状态，叫做平衡状态。那么，使物体处于平衡状态的力，就叫做平衡力。如果物体只受两个力而平衡，就是最简单的二力平衡。 例题1：如图所示，一 台机器人在餐厅的平直路面上匀速运动，路面对机器人的支持力和机器人和餐盘所受的总重力是一对 力。 【答案】 平衡 【详解】[1]一 台机器人在餐厅的平直路面上匀速运动，路面对机器人的支持力和机器人和餐盘所受的总重力大小相等，方向相反，都作用在同一个物体上，是一对平衡力。 知识点2、二力平衡状态的条件 （一）引导猜想，明确方法 提问：“根据你的生活经验和力学知识，大胆猜一猜，作用在同一个物体上的两个力，要满足哪些条件才能平衡？要同时考虑哪几个方面？” （引导归纳为：大小、方向、作用点/是否共线、是否同体） 提问：“我们提出了从‘大小’‘方向’‘是否共线’‘是否同体’四个角度来猜想。在物理学中，要同时研究多个因素对结果的影响，我们通常采用什么方法？（控制变量法）请讨论，如何利用桌面上的器材（小车、带滑轮的光滑桌面、钩码、细线），设计一个方案来验证我们的猜想？” （二）设计并实施实验 1. 介绍并确认实验装置。 提问：“我们如何用装置来给小车提供两个力？如何改变力的大小、方向，以及使两个力不共线或不同体呢？” （通过加减盘内钩码改变力的大小；通过改变滑轮位置改变拉力的方向；将小车扭转一个角度后松手，使力不共线；用剪刀将硬纸片从中间剪开，使受力物体一分为二。） 2、设计实验步骤及表记录表格。（视频） ①探究二力平衡与两力的大小关系：增减两端钩码的数目，观察小车的运动状态（分别观察当两边钩码相同时小车的运动状态和当两边钩码不同时小车的运动状态） ②探究二力平衡与两力的方向关系：分别对比钩码分别在两侧时与钩码在同侧时小车的运动状态。 ③探究二力平衡与两力的是否在同一直线上:将小车旋转一定的角度后释放，观察小车的运动状态。 ④探究两力平衡与两力是否作用在同一物体（纸片）上:用剪刀将纸片剪成两半，观察纸片的运动状态。 序号 物体在水平方向所受二力的情况 运动状态是否改变 大小 方向 是否在一条直线上 是否作用于同一物体 1 2 3 4 （三）分析论证，得出结论 提问：“根据我们的四组实验现象，请大家分析一下，什么样的两个力才能使物体保持平衡状态？ 能不能用语言准确地描述出来？” 二力平衡的条件：作用在同一个物体上的两个力，大小相等，方向相反，并且作用在同一条直线上。 例题2：判断下列情况，二个力平衡了吗？为什么？ 【详解】：A、两个力不在同一直线上，两个力不平衡；B、两个力大小不等，两个力不平衡；C、两个力没有作用在同一物体上，两个力不平衡；D、两个力同体、等大、反向、共线，受力平衡。 辨析：平衡力与相互作用力的比较 例题3：如下图所示，小车停放在光滑水平桌面上，当在盘中放一个砝码时，小车在绳子的拉力作用下，将由静止变为 ，此时小车受到的是 （选填“平衡力”或“非平衡力”）。 【答案】 运动 非平衡力 【详解】[1]力是改变物体运动状态的原因。当在盘中放一个砝码时，小车在绳子的拉力作用下，会由原来的静止状态变为运动状态。 [2]物体处于平衡状态（静止状态或匀速直线运动状态）时，受到的力是平衡力；物体的运动状态发生改变时，受到的力是非平衡力。 小车原来是静止的，在绳子拉力的作用下由静止变为运动，其运动状态发生了改变，所以此时小车受到的是 非平衡力。 例题4：杭州宇宙树科技公司研制生产的“机器狗”静止在水平地面上如图所示，下列说法中正确的是（　　） A．机器狗对水平地面的压力与机器狗所受的重力是一对平衡力 B．地面对机器狗的支持力与机器狗对地面的压力是一对平衡力 C．地面对机器狗的支持力与机器狗对地面的压力是一对相互作用力 D．机器狗所受重力与地面对机器狗的支持力是一对相互作用力 【答案】C 【详解】A．机器狗对水平地面的压力与机器狗所受的重力作用在两个物体上，且方向相同，不是一对平衡力，故A错误； BC．地面对机器狗的支持力与机器狗对地面的压力作用在两个物体上，大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，是一对相互作用力，不是一对平衡力，故B错误，C正确； D．机器狗所受重力与地面对机器狗的支持力作用在同一物体上，大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，是一对平衡力，不是一对相互作用力，故D错误。 知识点3、二力平衡条件的应用 应用1：推导未知力的大小和方向 提问：“为什么我们用弹簧测力计测物体的重力时，物体静止时测力计的示数就等于物体的重力？（展示示意图）请用二力平衡条件来分析。” （物体静止 → 受力平衡 → 拉力（测力计示数）与重力（大小相等、方向相反、共线、同体）是一对平衡力。）  问：一辆列车在平直轨道上匀速前行，列车的牵引力为104N,请判断列车受到的阻力大小和方向？ 应用2：根据受力情况判断运动状态 提问：如图，物体只受两个力，若已知F拉和G的大小，判断物体的运动状态？ 应用3：判断物体受到的力是一对平衡力还是相互作用力？ 提问：花瓶所受重力G与地面对花瓶的支持力F支是平衡力还是相互作用力？ 答案：是平衡力 提问：地面对花瓶的支持力F支与花瓶对地面的压力F压是平衡力还是相互作用力？ 答案：是相互作用力 例题5：如图所示，某同学站在升降电梯里，受到电梯的支持力F和重力G。当电梯从底层由静止开始向上加速时，F G；当电梯向上减速时，F G。上述两种情况 （选填“是”或“不是”）平衡状态。（前两空均选填“>”“<”或“=”） 【答案】 > < 不是 【详解】[1][2][3]电梯从底层由静止开始向上加速时，人处于非平衡状态，由于做向上加速运动，合力向上，所以受到的支持力大于重力，即 ；当电梯向上减速停下来时，人处于非平衡状态，受非平衡力，由于做减速运动，所以合力向下，故受到的支持力小于重力，即 ；上述两种情况都不是匀速直线运动状态，所以不是平衡状态。 例题6：如图所示，一辆小汽车沿着斜面向上做匀速直线运动，此时这辆小汽车 （选填“处于”或“不处于”）平衡状态；这辆小汽车所受的重力与斜面对小汽车的支持力 （选填“是”或“不是”）一对平衡力。 【答案】 处于 不是 【详解】[1]物体保持静止或匀速直线运动状态，或者说物体运动状态保持不变，就是处于平衡状态。小汽车沿斜面向上做匀速直线运动，其运动状态没有改变，因此这辆小汽车处于平衡状态。 [2]二力平衡条件：作用在同一物体上，大小相等，方向相反，在一条直线上。汽车所受重力方向竖直向下，斜面对小车的支持力方向是垂直于斜面向上，这两个力不在一条直线上，所以这两个力不是平衡力。 【课堂总结】 【课内知识通关练】 1、踢毽子起源于汉代，盛行于南北朝和隋唐，已有两千多年的历史。在下图所示的游戏中，毽子被踢出主要表明力可以改变物体的 。被踢出后，毽子上升到最高处时，毽子处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态。（不计空气阻力） 【答案】 运动状态 非平衡 【详解】[1][2]毽子原本静止，被踢后由静止变为运动，说明力可以改变物体的运动状态；毽子上升到最高处时，不计空气阻力，只受竖直向下的重力作用，受力不平衡（平衡状态需受平衡力或不受力），因此处于非平衡状态。 2、如图为“探究二力平衡条件”的实验装置。下列叙述错误的是（    ） A．为了减小阻力，应选用尽量光滑的水平桌面 B．为使实验效果明显，应选用质量较大的小车 C．调整两边托盘内所放砝码的数量，可以改变拉力大小 D．将小车扭转一个角度，是为了让两拉力不在同一直线上 【答案】B 【详解】A．探究二力平衡条件时，采用尽量光滑的水平面，可以减小摩擦对实验的影响，故A正确，不符合题意； B．质量较大的小车对桌面的压力大，小车受到的摩擦力大，对实验影响较大，故B错误，符合题意； C．调整两边的托盘所放的钩码数量，可以改变力的大小，可以探究二力平衡时两个力的大小关系，故C正确，不符合题意； D．将小车扭转一个角度，是为了改变力的作用线的位置，探究二力平衡时两个力是否在同一直线上，故D正确，不符合题意。 故选B。 3、图中水平圆盘绕固定轴转动，盘上物块相对于盘静止，随盘在水平面运动，则物块（　　） A．处于平衡状态 B．有惯性，运动状态保持不变 C．所受支持力与它对盘的压力二力平衡 D．所受支持力是由于圆盘发生弹性形变产生的 【答案】D 【详解】A．圆盘上的物块随圆盘一起做曲线运动，不是处于平衡状态，故A不符合题意； B．物块不管是静止，还是运动，都具有惯性，物块做曲线运动，其运动方向一直在改变，则运动状态一直在改变，故B不符合题意； C．物块所受支持力与它对盘的压力作用在不同的物体上，不是一对平衡力，故C不符合题意； D．物块所受支持力是由于圆盘发生弹性形变后要向上恢复原状而产生的，故D符合题意。 故选D。 4、如图所示，用力和大小为3N的力沿相反的方向拉一弹簧测力计，使其在水平方向上保持静止。则的大小为（　　） A．3N B．0N C．6N D．无法确定 【答案】A 【详解】弹簧测力计处于静止状态，在水平方向上受到平衡力的作用，大小为3N，故的大小也为3N。故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 5、下列各图中的两个力，彼此平衡的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】两个力彼此平衡，即这两个力是一对平衡力，它们大小相等、方向相反、作用在同一物体上、作用在同一条直线上。 A．F1、F2作用在不同的物体上，不是平衡力，故A不符合题意； B．F和G的大小不等，不是平衡力，故B不符合题意； C．F牵引、F阻的大小相等、方向相反、作用在同一物体上、作用在同一条直线上，是一对平衡力，故C符合题意； D．F和G的大小不等、方向不相反，不是平衡力，故D不符合题意。 故选C。 6、科技推动社会发展。如图为智能机器人在水平匀速向前搬运货物的情景，下列说法正确的是（　　） A．货物对机器人的压力和货物受到的重力是一对平衡力 B．货物对机器人的压力和地面对机器人的支持力是一对相互作用力 C．机器人对货物的支持力和货物受到的重力是一对平衡力 D．机器人对货物的支持力和货物对机器人的压力是一对相互作用力 【答案】CD 【详解】A．已知平衡力必须是同一个受力物体。货物对机器人的压力，受力物体是机器人。货物受到的重力，受力物体是货物。受力物体不同，所以不是平衡力。故A错误； B．相互作用力必须是两个物体之间的相互作用，且大小相等、方向相反、作用在同一直线上。货物对机器人的压力，其反作用力是机器人对货物的支持力，不是地面对机器人的支持力。故B错误； C．两个力都作用在货物上。由于货物静止或匀速运动，处于平衡状态，故力的大小相等。方向相反，在同一直线上。是一对平衡力。故C正确； D．机器人对货物的支持力和货物对机器人的压力，作用到两个物体，大小相等、方向相反、作用在同一直线上，是作用力与反作用力关系。故D正确； 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 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