一、二力平衡（教学课件）物理新教材苏科版八年级下册

苏科版 八年级下册 第八章 力与运动 一、二力平衡 01 02 03 04 05 CONTENTS 物体的平衡 二力平衡的条件 二力平衡的应用 学习目标 1. 通过具体生活现象和事例的分析，知道平衡状态的含义，知道平衡力的概念； 2. 经历二力平衡条件的探究过程，能处理实验数据、归纳、总结结论； 3. 能应用二力平衡的知识分析解决简单问题，感受平衡之美。 重点难点 教学重点： 1.探究二力平衡条件的实验。 1.利用二力平衡的知识分析解决实际问题。 教学难点： 1 情景引入 自然界中，物体的运动和受力情况大多是复杂的，为了便于研究力与运动的关系，让我们从最简单的情况开始。 静止的电灯、匀速降落的运动员受到力的作用了吗？ G F G F 静止的电灯 匀速降落的运动员 PART ONE 物体的平衡 物体的平衡 下列物体各处于什么运动状态？它们分别受到哪些力的作用？ 静止的花瓶 重力G 支持力F 匀速行驶的列车 花瓶受到的力有：重力G与桌面的支持力F 支持力F 重力G 牵引力F 空气阻力f 竖直方向受到的力有：重力G与支持力F； 在水平方向受到的力有：牵引力F与阻力f 物体的平衡 下列物体各处于什么运动状态？它们分别受到哪些力的作用？ 黄山飞来石 飞来石受到的力有： 重力G与支持力F 货物受到的力有： 重力G与拉力F 支持力F 重力G 匀速起吊的货物 拉力F 重力G 物体的平衡 物体在几个力的作用下保持静止或做匀速直线运动，我们就说该物体处于平衡状态。 平衡状态 ｛ 静止状态 匀速直线运动状态 平衡力：使物体处于平衡状态的两个力（或多个力）。 物体的平衡 匀速下落的跳伞员 F阻 G 跳伞员和降落伞在两个力作用下做匀速直线运动，处于平衡状态，这两个力相互平衡。 被提起的水桶 G F1 F2 水桶在三个力的作用下静止不动，处于平衡状态，这三个力相互平衡。 物体的平衡 匀速行驶的汽车 G F牵 F支 F阻 汽车在四个力的作用下做匀速直线运动，处于平衡状态，这四个力相互平衡。 F支 G F阻 F 搬而未起、推而不动时，物体的受力情况虽发生改变，但仍处于静止状态，其受力仍然平衡。 物体的平衡 如果物体在两个力作用下处于平衡状态，我们就说这两个力相互平衡，简称二力平衡。 F支 G F阻 G F拉 G 练一练 1 ．下列物理情景中的物体处于平衡状态的是（　　） A. 在空中自由下落的石块 B. 在圆形跑道上匀速跑步的运动员 C. 竖直向上抛出的篮球 D. 沿笔直斜坡匀速上行的汽车 D 二力平衡的条件 PART TWO 二力平衡的条件 静止的花瓶、飞来石，都是在两个力的作用下处于平衡状态。 这种情况下，物体所受的两个力有何关系？ 从上述例子来看，两个力的方向相反。 你知道这两个力的大小关系吗？ 二力平衡的条件 活动8.1 探究二力平衡的条件 如图所示，将系于轻质卡片两个对角的线分别跨过支架上的滑轮，然后在线的两端分别挂上钩码。这时卡片所受的两个拉力方向相反，且在一条直线上。 1.改变钩码的个数，看看卡片在什么情况下平衡、在什么情况下不平衡。 现象：当两端钩码个数相同时，卡片 才能静止（平衡）。 两个力要平衡，大小必须相等。 二力平衡的条件 活动8.1 探究二力平衡的条件 2.将处于平衡状态的卡片转过一个角度，使它受到的两个拉力不在一条直线。松手时出现什么现象？这说明什么问题？ 现象：松手时卡片不能平衡。 （卡片先转动后静止） 两个力要平衡，必须作用在同一条直线上。 二力平衡的条件 活动8.1 探究二力平衡的条件 3.用手向右拉住小卡片，把两根细线都挂到左支架的滑轮上，此时两个拉力的大小相等、作用在一条直线上、方向相同。 现象：一松手小卡片将向 左做加速运动 两个力要平衡，必须方向相反。 二力平衡的条件 活动8.1 探究二力平衡的条件 4.在小卡片处于平衡状态时，用剪刀将小卡片剪成两半，钩码和半张卡片会向两侧掉下去。 说明：两个力要平衡，必须作用在同一物体上。 二力平衡的条件 大量事实表明，当作用在物体上的两个力大小相等、方向相反且在同一直线上时，这两个力相互平衡。这就是二力平衡的条件。 交流与评估 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。 ③定滑轮的作用是改变力的方向。 二力平衡的条件 视频播放——《研究二力平衡的条件》 二力平衡的条件 用小车探究二力平衡的条件 把小车放在光滑的水平桌面上，同时给小车两端各施加一个力的作用，观察小车在什么条件下能保持运动状态不变。 （1）用手按住小车不动，在两边的两个托盘上放上质量不同的砝码，即 F1 < F2 时，放手后观察小车运动状态的变化。 F2 F1 二力平衡的条件 用小车探究二力平衡的条件 （2）用手按住小车不动，在两边的两个托盘上放上质量相同的砝码，即 F1 = F2 时，放手后观察小车运动状态的变化。 （3）用手按住小车不动，把两个托盘放在小车的同一侧，加入相等的砝码，即小车受到大小方向相同的两个力，放手后观察小车运动状态的变化。 F2 F1 二力平衡的条件 用小车探究二力平衡的条件 （4）在两个托盘中加相等的砝码，使小车静止，用手旋转小车至某一角度，使两个力不作用在同一条直线上，放手后观察小车运动状态的变化。 （5）用两个相同的小车分别系住一个托盘，用手按住，保证二力大小相等、方向相反，作用在同一直线上，放手后观察两个小车运动状态的变化。 二力平衡的条件 用小车探究二力平衡的条件 实验 小车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 同一直线 是否作用在同一物体 1 不相等 相反 是 是 是 2 相等 相反 是 是 否 3 相等 相同 是 是 是 4 相等 相反 否 是 是 5 相等 相反 是 否 是 保持平衡 实验记录 二力平衡的条件 用小车探究二力平衡的条件 实验结论 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。 记忆口诀：“同体、等大、反向、共线”。 练一练 2 ．小阳选择如图所示的装置“探究二力平衡的条件”实验。 （1）小阳的实验步骤如下：①如甲图所示，小卡片两端系上细线绕过滑轮，细线另一端系着完全相同的小托盘；左右两侧托盘中各放置一个质量相等的砝码，松手后小卡片处于静止状态； ②分别改变两侧托盘中砝码的总质量，发现只有当两侧托盘中砝码的总质量相等时，松手后小卡片才处于静止状态；根据实验现象可得：两个相互平衡的力一定_______ ； （2）在上面实验结论的基础上，如乙图所示继续探究。用手将小卡片扭转一个角度，松手后，小卡片无法在此位置平衡。此实验是为了探究二力平衡时_______________________ ； （3）满足以上二力平衡的条件后，再用剪刀把纸片从中间剪成两半，小卡片向两侧运动，如丙图所示。此实验说明二力平衡时还应满足的条件是：____________。 相等 两个力是否在同一直线上 作用在同一物体上 练一练 3．用如图装置探究二力平衡的条件。 (1)当左右两边砝码一样时，物体静止不动。若往右边多加了一个砝码，小车还是不动，此 时小车处于 （“平衡”或“非平衡状态”）状态； (2)选用小车而不用木块的原因是为了减少 对实验结果的影响； (3)把小车水平扭转一个角度是为了探究 ； (4)为了探究不在同一物体上的两个力是否平衡，我们把小车换成纸片，然后我们怎么做 。 平衡 摩擦力 不在同一直线上两个力能否平衡 用剪刀把小卡片从中间剪开 PART THREE 二力平衡的应用 二力平衡的应用 1.求力的大小和方向 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。 用弹簧测力计测量物体所受的重力： 物体静止时，受到重力和弹簧测力计对它的拉力，二力平衡，弹簧测力计的示数即为重力大小。 F拉 G 二力平衡的应用 例题　图 8-1（c）所示的黄山飞来石，质量约为 540 t，竖立于较为平坦的岩石上。求岩石对它的支持力（g 取 10 N / kg）。 分析　飞来石在重力和支持力作用下处于平衡状态。由飞来石的质量可求出其所受的重力 G；由二力平衡条件可知，岩石对飞来石的支持力F = G。 解答　飞来石所受的重力 G = mg = 540 × 103 kg × 10 N / kg = 5.4 × 106 N 根据二力平衡条件，支持力 F = G = 5.4 × 106N。 二力平衡的应用 2.判断物体的运动状态 已知物体的受力情況，可以通过受力分析判断物体是否处于平衡状态。 F阻 G 当阻力大小等于重力大小时，跳伞运动员将匀速下落。 二力平衡的应用 平衡力 运动状态不改变 F G 向上匀速： F=G 向下匀速： F=G 静止： F=G 物体只受拉力和重力的作用 二力平衡的应用 3.二力平衡的判断 （1）根据物体受力情况判断 作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且作用在同一条直线上，则这两个力平衡。 （2）根据物体的运动情況判断 一个物体受到两个力的作用，若物体保持静止状态或匀速直线运动状态，则这两个力平衡。 二力平衡的应用 4.平衡力和相互作用力 平衡力 相互作用的力 实例 相同点 大小 方向 不同点 作用点 效果 存在性 T G G G′ 大小相等 方向相反，并且在同一条直线上 同一物体上 不同物体上 能相互抵消 不能相互抵消 互相独立 同时存在 练一练 4．如图所示，用线将灯悬挂在天花板上，当灯静止时，灯所受拉力的平衡力是（ ） A．线所受的重力 B．灯所受的重力 C．灯对线的拉力 D．线对天花板的拉力 B 生活•物理•社会 高空走钢丝 高空走钢丝是杂技表演的传统项目之一。杂技演员在钢丝上行走时，要保持平稳，就要让他的身体所受的重力与钢丝对他的支持力平衡。因此，杂技演员往往要手持一根长棒，不断调整棒的位置，尽量使身体和棒整体的重力作用线竖直向下通过钢丝，如图8-3 所示。只有这样，他才能在钢丝上保持平衡，做到有惊无险。 1 ．如图所示，各物体受到两个力，其中彼此平衡的是 ( ) A. B. C. D. 课堂练习 A 2. 关于运动和力，下列说法正确的是（ ） A.物体处于静止，一定不受外力 B.物体在平衡力作用下，一定保持静止状态 C.物体在平衡力作用下，一定作匀速直线运动 D.运动的物体在平衡力作用下，一定作匀速直线运动 D 3．一个文具盒放在水平桌面上静止不动，下列力中属于一对平衡力的是（ ） A.文具盒对桌面的压力和桌面对文具盒的支持力 B.文具盒的重力和文具盒对桌面的压力 C.文具盒的重力和桌面对文具盒的支持力 D.文具盒的重力和文具盒对地球的吸引力 C 4.起重机的钢丝绳吊着重物，比较在重物静止时，重物匀速上升时，重物匀速下降时钢丝绳对重物的拉力大小，则（     ） A.重物匀速上升时，拉力最大 B.重物静止时，拉力最大 C.重物匀速下降时，拉力最大 D.上述三种情况，拉力一样大 D 5.用弹簧测力计两次拉动重为G的物体竖直向上运动，两次运动的s-t的图像如左图所示，其对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2则F1、F2,的大小关系是（ ） A.F1<F2 B.F1=F2 C.F1>F2 D.以上三种情况都有可能 S t B F1 F2 6 ．在“探究二力平衡条件”的实验中，将系于轻质小卡片两对角的细线分别斜跨过左右吸在黑板上的滑轮，在细线的两端挂上钩码，如图所示。此时作用在卡片上的两个力大小相等、 方向相反。若要证明：“两个力平衡的必要条件之一是必须作用在同一直线上” ，则下列实验 操作正确的是 ( ) A ．手扶卡片，在右侧加挂一个钩码，松手 B ．手扶卡片，使其竖直向下移动一些，松手 C ．手扶卡片，绕其中心在竖直平面旋转 90° , 松手 D ．手扶卡片，将右侧滑轮竖直向下移动至与左侧滑轮在同一水平线上，松手 C 7.如图所示，静止在水平路面上的小车，其支架的杆子上固定一铁球，关于杆子给铁球的力的方向，下列说法正确的是（ ） A.沿杆子 B垂直于杆子 C.竖直向上 D.沿杆子与竖直方向之间的某一方向 C V 8.在平直公路上匀速行驶的汽车受到几对平衡力的作用？为什么说它们是互相平衡的？在乙图上画出汽车受力的示意图。 G N F1 F2 课堂小结 ①平衡状态：物体在几个力的作用下保持静止或做匀速直线运动，则该物体处于平衡状态。 ②二力平衡：若物体在两个力作用下处于平衡状态，我们就说这两个力相互平衡，简称二力平衡。 当作用在物体上的两个力大小相等、方向相反且在同一直线上时，这两个力相互平衡。 ①判断一对力是不是平衡力； ②确定另一个力的大小和方向； ③判断物体的运动状态。 二力平衡条件的应用 二力平衡 二力的 平衡条件 平衡力与 平衡状态 布置作业 1. 一本书放在水平桌面上，书上放一支钢笔，它们都保持静止，下列哪个说法正确?为什么? A. 钢笔受到的重力和书对钢笔的支持力是一对平衡力 B. 钢笔对书的压力和书对钢笔的支持力是一对平衡力 A．钢笔的重力和书对钢笔的支持力均作用在钢笔上使钢笔保持静止，是一对平衡力，故A正确； B. 钢笔对书的压力和书对钢笔的支持力大小相等，方向相反，作用在同一直线上，施力物体和受力物体互为彼此，是一对相互作用力，故B错误。 2. 下列物体中，正在受到平衡力作用的是（　　） A．竖直向上抛出的橡皮 B．随观光电梯一起匀速上升的游客 C．沿光滑斜坡滚下的小球 D．正在匀速转向行驶的汽车 B 3．冬天里，某些地方的人们常用狗拉雪橇来代步。一条狗用200N的水平拉力拉着重2000N的雪橇在水平雪面上匀速向东前进，雪橇受到地面的滑动摩擦力的大小是_______N、方向是__________。此时，雪橇受到的重力和________是一对平衡力，其中，后者的大小为________N、方向是__________。 2000 水平向西 支持力 200 竖直向上 4．图是探究“二力平衡的条件”实验示意图。小车置于水平桌面，两端的轻质细绳绕过定滑轮挂有等重钩码。F1是小车受到的向左的拉力，F2是小车受到的向右的拉力，F1与F在同一水平直线上。若忽略摩擦，下列说法中错误的是（ ） A. 小车在水平方向上就只受到F1、F2作用 B. 增减钩码个数，可探究二力大小对小车平衡的影响 C. F1、F2大小相等时，小车可处于平衡状态 D. 将小车水平扭转90时，F1、F2仍在同一直线上 D 5. 第24届冬季奥运会于2022年2月4日在北京举行，冰壶为正式比赛项目之一。如图所示，当冰壶在冰面上滑动时（　　） A．冰壶受到的重力与冰壶对冰面的压力是一对平衡力 B．冰面对冰壶的支持力与冰壶对冰面的压力是一对平衡力 C．冰壶受到的重力与冰壶对冰面的压力是一对相互作用力 D．冰壶受到的重力与冰面对冰壶的支持力是一对平衡力 D （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_________________； 6. 探究“二力平衡的条件”的实验，采用的实验装置如图甲所示。 （1）实验桌面要求水平且表面是______（填“光滑”或“粗糙”）的； 光滑 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 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING Lavf58.20.100 $