第2节 二力平衡（表格式教学设计）物理新教材人教版八年级下册

第2节 二力平衡（教学设计） 年级 八年级 学科 物理 课时数 1课时 教师 课题 第2节 二力平衡（1课时） 教学 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。 教材 分析 本本节在核心主题“运动和力”中起着承上启下的关键作用。它是对第一节“牛顿第一定律”（不受力则平衡）的深化与拓展，提出了“物体在受力情况下也能保持平衡状态”这一核心问题，有效解决了学生的认知冲突。同时，它也为后续第三节“摩擦力”（分析平衡态下的摩擦力）、第四节“力的合成”（当合力为零时的情况）提供了最基础的受力分析工具，是构建整个初中力学分析框架的基石。 教材内容编排逻辑清晰，遵循“从现象到规律再到应用”的科学探究主线。首先，通过跳伞运动员匀速下落、静止吊灯、匀速行驶列车等生动实例，引导学生观察并抽象出“平衡状态”的概念。继而明确提出本节课的核心探究任务：“探究二力平衡的条件”。教材将此设计为学生必做实验，引导学生运用控制变量法，通过改变力的大小、方向、是否共线和是否同体，探究物体保持平衡的必要条件，最终归纳出“同体、等大、反向、共线”的四项条件。这一过程高度契合课标对科学探究能力的要求。最后，教材引导学生将规律应用于解释测力计原理、分析列车受力等实际问题，并隐含了“平衡力”与“相互作用力”这一需要辨析的难点，体现了知识向能力的转化。 本节的教学重点是二力平衡的条件。教学难点在于引导学生成功设计并完成探究实验，以及准确区分平衡力与相互作用力。教学内容蕴含着模型建构、控制变量、科学推理等重要的科学思想方法。 学情分析 学生在接触本课之前，已经学习了“力”的概念及作用效果，并初步理解了“牛顿第一定律” 中“不受力则保持静止或匀速直线运动”的结论。这些基础属于他们的已有经验与认知前提。然而，诸多生活直观经验亦导致他们普遍存在一个典型的前概念障碍，即“运动需要力来维持”，这容易造成其将“物体受力”与“物体运动状态改变”简单等同，从而与“二力平衡”中“受力但仍保持静止或匀速直线运动”的核心观念产生认知冲突，形成逻辑困惑。 与此同时，八年级学生正处于形象思维向抽象思维过渡的关键阶段。他们具备一定的观察、实验能力，能够进行初步的比较和归纳，但对于运用控制变量法系统设计实验、依据实验数据进行科学推理、辨析易混淆概念（如“二力平衡”与“相互作用力”）等方面，仍需教师通过问题链引导、实践操作和深度讨论进行重点支持。这也指向了本节课在突破前概念、培养科学思维方法上的教学关键与待发展目标。 教学重点 1、二力平衡的条件。 教学难点 1、探究实验的方案设计； 2、平衡力与相互作用力的辨析。 教学器材 多媒体课件（包含图片、实验视频等）、小桌、小车、硬纸片、支杆定滑轮、托盘、钩码组、细绳等。 教学过程 教师活动 学生活动 设计意图 一、创设情境，引出课题 【活动1】 展示图片跳伞运动员（匀速下落）和静止的花瓶，匀速行驶的列车。 提问：“上节课我们学习的牛顿第一定律说，物体不受力时，总保持静止或匀速直线运动。现在请看这些图片，跳伞运动员、静止的花瓶、匀速行驶的列车，它们受力吗？那它们为什么也能保持静止或匀速直线运动呢？这和我们上节课的结论矛盾吗？” 观察图片，思考并回答。 （答：受重力、阻力、支持力等） 制造认知冲突，从已有知识“不受力则平衡”自然过渡到新问题“受力时也可能平衡”，激发探究欲望。 二、新课知识1：平衡状态 【活动2】 引导学生分析这些实例的共同点。 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。 讨论、归纳共同点：运动状态（速度大小和方向）没有改变。 思考并回答。 从具体现象抽象出“平衡状态”和“平衡力”的核心概念，明确本节课的研究对象和核心问题。 即时应用所学知识，解决问题。巩固所学知识。 二、新课知识2：二力平衡的条件 提问：那么，这两个力需要满足什么条件呢？” （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）请小组讨论，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. 指导进行分组实验，并提供记录表格。（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。 （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？” （引导逐条分析：从第1组得“大小必须相等”；第2组得“必须在同一直线上”（方向自然相反）；第3组得“必须作用在同一个物体上”。） 教师总结并板书： 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。 小组讨论，提出猜想：可能大小要相等，方向要相反，要在同一直线上，要作用在同一个物体上。 明确操作要点： 1. 改变力大小：加/减钩码。 2. 改变力方向：移动滑轮位置或将力设置为同一方向。 3. 使力不共线：扭转小车后松手。 4. 使力不同体：用硬纸片代替小车，从中间剪开。 小组合作完成四项操作，并密切观察、记录： 1. 小车会加速运动，状态改变，不平衡。 2. 小车会转动，然后停止，运动状态改变，不平衡。 3. 两个硬纸片会分开，运动状态改变，不平衡。 4. 小车保持静止，运动状态不变，处于平衡状态。 小组讨论，分析现象，尝试用语言描述四个条件。 思考并回答。 回顾相互作用力，辨别平衡力和相互作用力 思考并回答。 明确“控制变量法”这一科学方法，为实验设计提供清晰思路，培养学生的科学思维和方案设计能力。 引导学生将抽象的实验设计转化为具体、可操作的方法，为实证探究做好充分准备。 让学生在动手操作中亲历科学探究过程，通过观察和对比，建立直观体验，为归纳结论收集证据。 引导学生从具体的、生动的实验现象中，运用科学推理，概括、提炼出普遍的科学规律，实现从感性认识到理性认识的飞跃。 即时应用所学知识，解决问题。巩固所学知识。 突出难点 即时应用所学知识，解决问题。巩固所学知识。 二、新课知识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？ 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？ 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。 思考并回答：物体静止时受重力和拉力二力平衡，故二者大小相等。 思考并回答：列车匀速运动时受牵引力和阻力二力平衡，故二者大小相等。 思考并回答：重物在拉力和重力作用下，物体的运动状态，提炼分析方法。 通过受力分析并判断：花瓶所受重力G与地面对花瓶的支持力F支是平衡力 通过受力分析并判断：地面对花瓶的支持力F支与花瓶对地面的压力F压是相互作用力。 思考并回答。 即时应用所学知识解释典型物理现象，巩固对二力平衡条件的理解。 巩固对二力平衡条件的理解，提炼分析方法。 即时应用所学知识解释典型物理现象，巩固对二力平衡条件的理解。 巩固对二力平衡条件的理解，区别平衡力和相互作用力。 即时应用所学知识，解决问题。巩固所学知识。 板书设计 第1节 二力平衡 1．平衡状态 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。使物体处于平衡状态的力，就叫做平衡力。 2、二力平衡的条件 二力平衡：如果物体只受两个力而平衡，就是最简单的二力平衡。 二力平衡的条件：作用在同一个物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一直线上，这两个力就彼此平衡，这就是二力平衡的条件。（同体、等大、反向、共线 ） 3、二力平衡的条件的应用 1、推导未知力的大小和方向 2、根据受力情况判断运动状态 3、辨析平衡力与相互作用力 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； 故选CD。 作业 同步作业：完成课后作业：“练习与应用” 自主安排：配套同步分层作业 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 $