内容正文:
第2节 运动与相互作用(3)
八年级科学上册 •浙教版(2024)
第二章—力与空间探索
本章引言
火箭发射时,向下喷出高速热气流,利用产生的反作用推力而上升,把人造卫星、载人飞船、空间站、空间探测器等运载到预定的轨道。飞机的飞翔、列车的飞驰、轮船的航行、人的行走,都跟力的作用有关。
自然界中,所有物体的运动都跟力的作用有关。那么,常见的力有哪些?运动和力之间有着怎样的关系?
教学目标
一
02
通过组织学生讨论并对物体进行受力分析,理解二力平衡的概念,并能运用此知识点解释相关现象。
01
知道什么是二力平衡及二力平衡的条件;知道物体在平衡力的作用下将保持匀速直线运动状态或静止状态。
科学观念
03
通过组织学生实验探究得出二力平衡的条件,提升观察、分析、归纳能力。
04
科学思维
探究实践
态度责任
培养学生养成事实求是,尊重自然规律的态度;引导学生积极参与二力平衡条件的实验探究。
教学引入
二
“书本静止不动,它是否受到力的作用?”“列车匀速行驶,是否意味着它不受力?”“如果物体受力却保持静止或匀速直线运动,这些力之间可能存在什么关系?”
静止在水平桌面上的书本
平直轨道上匀速行驶的列车
01
二力平衡
二力平衡
三
我们身边所有的物体无一例外地都受到力的作用,不存在没有受到力的作用的物体。力是改变物体运动状态的原因,在受力的情况下,为什么许多物体仍能保持静止或匀速直线运动状态?对此,我们来探究其中的缘由。
放在桌面上的书本受到重力和桌面支持力的作用而保持静止,吊在天花板上的吊灯受到重力和天花板的拉力作用而保持静止,在公路上行驶的汽车受到牵引力和阻力作用而保持匀速直线运动。
二力平衡
三
图示
受力
分析 放在桌面上的书本受到重力和桌面支持力 吊在天花板上的吊灯受到重力和天花板的拉力 在公路上行驶的汽车受到牵引力和阻力
状态 静止 静止 匀速直线运动
G
F
G
F
F牵
F阻
一个物体在两个力的作用下,如果保持静止或匀速直线运动状态,就说明这两个力是平衡的。
二力平衡
三
探索活动
1.如图2.2-7的装置,把小车放在较光滑的水平桌面上,向挂在小车两端的托盘里加砝码。观察小车的运动状态是否变化。
(1)在两个托盘里加质量不相等的砝码。
(2)在两个托盘里加质量相等的砝码。
(3)保持两个托盘里加的砝码质量相等,把小车在水平桌面上扭转一个角度,然后释放。
图2.2-7探究二力平衡的条件
二力平衡
三
【实验过程】
(1)如实验装置图甲所示,将小车放在光滑的水平桌面上,安装好实验装置。在两边的托盘里分别放上质量不相等的砝码,观察小车的运动情况。
(2)如图乙所示,在两边的托盘里放上质量相等的砝码,观察小车的运动情况。
甲
乙
二力平衡
三
(3)将连接小车右侧托盘的细线挂于小车左侧挂钩处,使二力的方向同时向左,观察小车的运动情况(丙图)。
(4)保持两边托盘里的砝码质量相等,把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放,观察小车的运动情况(丁图)。
丙
丁
二力平衡
三
(5)控制二力的大小不变,方向相反,保持二力在同一直线上,用细线把两个小车的挂钩连在一起。用剪刀把细线剪断,观察小车的运动情况(戊图)。
戊
二力平衡
三
2.把实验条件和现象记录在表2.2-2中。
小车在水平方向所受二力的情况 小车的运动
状态是否改变
大小 方向 是否在同一直线上
不相等 相反 是 改变
相等 相反 是 不改变
相等 相同 是 改变
相等 相反 否 改变
二力平衡
三
3.与同学讨论实验结果,总结二力平衡的条件。
二力平衡的条件:
作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一条直线上,这两个力就彼此平衡。
记忆口诀:“同体、等大、反向、共线”。
二力平衡
三
作用在一个物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,并且力的作用线在同一条直线上,那么这两个力就相互平衡。
虽然上述结论是在物体静止的情形中得出的,但它同样适用于物体做匀速直线运动时的情形。
二力平衡
三
注意事项
(1)本实验中选用了小车而不选用木块,是为了减小摩擦给实验带来的误差。
(2)本实验设计的优点是:可以不考虑物体的重力对实验的影响。
(3)实验中,桌面必须水平,否则小车的重力会影响实验。
(4)实验中,如果两侧的砝码个数不相等但小车仍然处于静止状态,则原因是小车受到桌面的静摩擦力比较大。
二力平衡
三
【实验改进】用小卡片探究二力平衡的条件
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当两线端所挂钩码质量相等时,小卡片静止;当两线端所挂钩码质量不等时,小卡片运动;把小卡片转过一个角度,再松手时,小卡片转动;用剪刀把小卡片从中间剪开,再松手时,小卡片运动。
③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。
02
二力平衡条件的应用
二力平衡条件的应用
四
思考与讨论
1.如图2.2-8所示,将一个茶杯静止静止放在水平桌面上。哪两个力是一对相互平衡的力?哪两个力是相互作用力?
•
G
F支
茶杯受到的重力和桌面对茶杯的支持力是一对相互平衡的力。
茶杯对桌面的压力和桌面对茶杯的支持力是相互作用力。
•
F支
•
F压
二力平衡条件的应用
四
“平衡的二力”与“相互的二力”的比较
一对作用力与反作用力 一对平衡力
相
同
点 大小 相等 相等
方向 相反 相反
是否共线 共线 共线
不
同
点 性质 一定相同 不一定相同
作用时间 同时产生、同时消失 不一定同时产生、同时消失
作用对象 不同(异体) 相同(同体)
作用效果 两个力在不同物体产生不同效果,不能抵消 两个力在同一物体上使物体达到平衡的效果
二力平衡条件的应用
四
2.如图2.2-9所示,跳伞表演时,跳伞运动员在空中匀速直线下降,如果人和伞所受的总重力是1000N,判断它们受到的阻力的大小和方向。
跳伞运动员在空中匀速直线下降,
人和伞在空中受到重力和阻力的作用,
人和伞在空中受到重力和阻力相互平衡,
f=G=1000N
重力方向竖直向下,阻力方向竖直向上。
二力平衡条件的应用
四
二力平衡是最简单的一种受力平衡情形。当一个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,我们也说这几个力平衡,物体处于平衡状态。
二力平衡条件的应用
四
支持力N
重力G
阻力f
牵引力F
以在水平路面上运动的小车为例进行分析:
①若牵引力等于阻力,则二力平衡,小车向左做匀速直线运动;
②若牵引力大于阻力,二力不平衡,小车向左做加速直线运动 ;
③若牵引力小于阻力,二力不平衡,小车向左做减速直线运动。
03
随堂练习
随堂练习
五
1.如图所示,下列物体受力示意图中,物体能处于平衡状态的是( )
【答案】C
选项 是否作用在
同一物体上 是否大
小相等 是否方
向相反 是否作用在同 一条直线上 是否为一
对平衡力
A √ √ √ × ×
B √ √ × × ×
C √ √ √ √ √
D √ × √ √ ×
随堂练习
五
2.如图所示,人坐在吊椅(椅面水平)上静止时,下列说法 正确的是( )
A. 人对吊椅的压力和吊环对吊椅的拉力是 一对平衡力
B.人所受的重力和吊椅对人的支持力是一 对平衡力
C.吊椅所受的重力和吊椅对人的支持力是 一对相互作用力
D. 人所受的重力和人对吊椅的压力是同一个力
【解析】A(×) 吊环对吊椅的拉力等于人与吊椅的重力之和,大于 人对吊椅的压力,不是一对平衡力;B(√)人所受的重力和吊椅对 人的支持力大小相等、方向相反、作用在同一个物体上、作用在同 一条直线上,是一对平衡力;C(×)吊椅所受的重力与吊椅对地球 的吸引力是相互作用力;D(×) 人所受的重力和人对吊椅的压力 是不同性质的两个力。 答案:B
随堂练习
五
3.如图所示,AB为两个弹簧秤,钩码G为50牛顿,如不计滑轮摩擦和绳重,当钩码静止时AB弹簧秤的读数分别为( )
A.50牛顿 0牛顿 B.50牛顿 50牛顿
C.0牛顿 50牛顿 D.50牛顿 100牛顿
【答案】B
【解析】由图知,A弹簧测力计保持静止,说明A弹簧测力计水平方向上受力平衡,钩码的重力为50N,则弹簧测力计示数为50N,弹簧测力计受到水平向左的拉力也为50N;同理,B测力计两端受的力都是50N,示数也为50N。故选:B。
随堂练习
五
4.如图,重为500N的小强沿着竖直的直杆匀速上爬时,他受到的摩擦力为f1;当小强停在A处稍作休息时,他受到的摩擦力为f2;当小强沿杆匀速下滑时,他受到的摩擦力为f3,下列说法正确的是( )
A.f1=500N,方向竖直向上
B.f2=500N,方向竖直向下
C.f3=500N,方向竖直向下
D.f1=f2=f3,方向都竖直向下
D
随堂练习
五
5.某同学在国庆期间随父母从宁波火车站乘动车去杭州观看亚运会,从宁波到杭州的路程是193km,动车行驶的平均速度为200km/h。
(1)画出动车静止时所受力的示意图。
(2)若动车在某段时间内恰好做匀速直线运动,此时其所受阻力为车重的0.05倍,则此时动车产生向前的牵引力为多少牛?(已知:载人动车总质量为200吨)
随堂练习
五
【答案】(1)见解析。(2)则此时动车产生向前的牵引力为1×104N。
【解析】(1)动车静止时,水平方向不受力 受沿竖直向下和竖直向上画出重力和支持力,画在重心上,大小相等,如图所示:
(2)由题意可得,阻力f=0.05G=0.05mg=0.05×20×103kg×10N/kg=1×104N,
动车做匀速直线运动,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,所以牵引力F=f=1×104N。
课堂小结
六
THANKS
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