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第八章 运动和力
第2节 二力平衡
八年级物理下册 人教版
二力平衡的条件
第1节 牛顿第一定律
第2节 二力平衡
二力平衡条件的应用
平衡力和平衡状态
①依据生活经验认识平衡力和平衡状态的概念，会判断物体受到的力是否为平衡力。
②经历探究二力平衡条件的实验过程，归纳、总结出结论。
第1节 牛顿第一定律
③会利用二力平衡的知识分析解决实际问题。
复习
①牛顿第一定律：
一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
② 由牛顿第一定律可知：
当物体不受力时，总保持原来的运动状态不变，原来静止的物体始终静止；如果原先运动，就始终以原来的速度做匀速直线运动。
物体不受力时
运动状态不变
静止状态或匀速
直线运动状态
课堂引入
①在我们周围的一些物体在力的作用下总是保持静止。
能不能反过来说，凡是保持静止状态或匀速直线运动状态的物体都没有受到外力呢？
运动员处于静止状态
石块处于静止状态
饮料杯处于静止状态
第2节 二力平衡
②生活中的一些物体在力的作用下可能做匀速直线运动。
在受力的情况下，物体有时也会保持静止或匀速直线运动状态。这是为什么？
飞机在空中水平匀速飞行
这就是今天我们学习的知识：
跳伞运动员匀速降落
课堂引入
平衡力与平衡状态
支持力N
重力G
①静止在桌面上的杯子受到的力有：
重力G与桌面支持力F。
分析常见物体的受力情况
②静止的电灯受到的力有：重力G与拉力F。
拉力F
重力G
一、平衡力与平衡状态
发动机牵引力 F
空气阻力 f
③空中匀速飞行的飞机在水平方向上受的力有：
一、平衡力与平衡状态
空中匀速飞行的飞机在水平方向上受的力有：
发动机的牵引力F、空气的阻力 f。
④水平面上做匀速直线运动的小汽车
支持力N
重力G
阻力f
牵引力F
在水平方向上：牵引力F、空气与地面的阻力f
在竖直方向上：汽车的重力G、地面的支持力N
一、平衡力与平衡状态
一、平衡力与平衡状态
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，我们就说这几个力相互平衡，这几个力就叫做平衡力。
这个物体所处的状态就叫做平衡状态。
②平衡状态的两种情况：静止状态；匀速直线运动状态。
③物体只受两个力时的平衡状态叫二力平衡。
一、平衡力与平衡状态
视频观看《力的平衡状态》
不计空气阻力，下列物体处于平衡状态的是（ ）
D
物体处于静止或匀速直线运动状态都叫做平衡状态
A.在空中自由下落的苹果
B.在圆形跑道上匀速跑步的运动员
C.竖直向上抛出的石子
D.沿笔直斜坡匀速上行的汽车
一、平衡力与平衡状态
下落速度越来越快
运动方向在改变
上升的速度越来越慢
匀速直线运动
二力平衡的条件
二、二力平衡的条件
下面通过实验探究二力平衡的条件。
物体受两个力时可以处于平衡状态，例如人站在地面上受两个力的作用：重力与支持力。当人处于平衡状态时，这二力之间有怎样的关系呢？
①两个力的大小可能要相等
②两个力的方向可能要相反
③两个力可能要在同一直线上
④两个力可能要作用在同一物体上
支持力N
重力G
二、二力平衡的条件
光滑的桌面（两端安装滑轮）、硬纸片、钩码、细线等
实验器材
钩码
细线
硬纸片
F1
F2
二、二力平衡的条件
实验方案
把硬纸板放在水平桌面上，在左、右两边分别用两根细线通过定滑轮挂上钩码，钩码的重力大小就是对硬纸板的拉力大小。
可以改变两个拉力的大小、方向、作用线来探究平衡的条件。
①探究二力平衡与两力的大小关系
应该控制二力作用在同一硬纸片上、方向相反、沿同一条直线，改变两个力的大小，看看能否使硬纸片平衡？
F左实验步骤
二、二力平衡的条件
硬纸板能保持平衡
二、二力平衡的条件
实验现象
结论①：二力平衡时，两个力的大小相等
F左=F右
硬纸板不能保持平衡
作用在同一硬纸片上的两个力，若方向相反、沿同一条直线，当两个力的大小相等时，硬纸片处于平衡状态。
当两个力的大小不相等时，硬纸片失去平衡状态。
②探究二力平衡条件与两力方向之间的关系
实验时应该控制二力作用在同一物体（硬纸板）上，大小相等、沿同一条直线。
使两个力的方向不相反（例如相同），看看能否使硬纸板平衡？
二、二力平衡的条件
把左边的钩码改放在右边的滑轮上
二、二力平衡的条件
硬纸板不能保持平衡
结论②：二力平衡时，两力的方向应该相反
二力方向相反时
硬纸板能保持平衡
二力方向相同时
F右
F左
作用在同一硬纸片上的两个力，若大小相等、沿同一条直线，如果方向相同时，则硬纸片不能保持平衡状态。
实验现象
实验时应该控制两力作用在同一硬纸板上、大小相等、方向相反，但不能沿同一条直线，看看能否使硬纸板平衡？
F左=F右
③探究两力平衡条件与两力是否沿同一直线的关系
二、二力平衡的条件
二力不在同一条直线
二力不在同一条直线
二、二力平衡的条件
发生转动
结论③ ：二力平衡时，两力需在同一直线上
作用在同一硬纸片上的两个力，大小相等、方向相反，如果不沿同一条直线时，则硬纸片不能保持平衡状态。
实验现象
④探究两力平衡条件与两力是否作用在同一物体上之间的关系
实验时应该控制两力大小相等、方向相反、沿同一条直线。
但是分别作用在两个硬纸板上，看看能否使硬纸板平衡？
两个硬纸片
二、二力平衡的条件
两个硬纸板都不能保持平衡
作用在硬纸片上的两个力，大小相等、方向相反、沿同一条直线。但是作用在不同硬纸片上，硬纸片则不能保持平衡状态。
结论④ ：二力平衡时，两个力作用在同一物体上
二、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。
概括记忆：同体、等大、反向、共线。
二、二力平衡的条件
视频观看——《探究二力平衡的条件》
二、二力平衡的条件
在探究“二力平衡的条件”的实验中：
①实验装置如图甲所示。实验目的是探究小车在水平方向上所受两个拉力F1、F2的关系。实验中，小车处于_______状态将更便于实验探究。
②实验中，通过调整_______________来改变F1和F2的大小。
静止
砝码个数
③实验中，当F1大于F2时，小车仍保持静止，因此得出结论：二力平衡时，两个力的大小不一定相等，你认为这样的结论_________(选填“可靠”或“不可靠”)，出现这种情况可能的原因
是___________________________。
不可靠
小车与桌面间存在摩擦力
甲
F1
F2
二、二力平衡的条件
⑤小组的同学建议将实验器材改进，如图乙，跟甲图比较这样做的目的主要是____________________；为了便于实验研究，此时的卡片应当尽量得_______(选填“轻”或“重”)。
减小摩擦力的影响
轻
④现保持左右两边的力F1与F2相等，将小车扭转一个角度，松手后，小车将_____________，设计这一步骤的目的是为了验证二力平衡时的两个力一定________________。
转动回来
在同一直线上
乙
二力平衡条件的应用
三、二力平衡条件的应用
G
F
用弹簧测力计测量物体所受的重力G，利用的是二力平衡条件。
因为物体静止，所以物体所受的重力G与弹簧测力计对它的拉力F是一对平衡力，则此二力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。 物体重力等于拉力： G=F
①用弹簧测力计测量物体所受重力的原理
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求另一个力的大小和方向。
三、二力平衡条件的应用
②有一盏悬挂着的电灯，质量为2千克，求电灯受到的各个力的大小及方向。
F
G
①电灯受到的力有：重力G、拉力F，因电灯静止，所以这两个力是一对平衡力，大小相等、方向相反。
②重力大小：G=mg=2千克×9.8牛/千克=19.6牛，方向竖直向下。
③拉力大小：F=G=19.6牛，方向竖直向上。
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：
水平路面上运动的小车受到的力有：在竖直方向上有重力、地面支持力；
在水平方向上有汽车发动机的牵引力和地面与空气的阻力。
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
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
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
三、二力平衡条件的应用
①受到平衡力
运动状态不发生改变
保持静止或匀速直线运动
②受非平衡力
运动状态要发生改变
运动的速度发生改变
或运动的方向发生改变
三、二力平衡条件的应用
作用在同一物体上
作用在相互作用的两个物体上
平衡力
相互作用力
平衡的两个力，作用在同一物体上，
而相互的作用力作用在两个物体上。
大小相等
方向相反
大小相等
方向相反
作用在同一直线上
作用在同一直线上
桌面
G
N
N
F
三、二力平衡条件的应用
杯子受到的力：重力G与
桌面对杯子的支持力N
这是一对平衡的二力
杯子对桌面有一个压力F、
桌面对杯子有一个支持力N
这是一对相互的二力
以杯子为
研究对象
分别以杯子、
桌面为研究对象
分析桌面上杯子的受力情况，想一想哪些是平衡力？哪些力是相互的力？
课堂总结
四
四、课堂总结
①平衡力：
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，我们就说这几个力相互平衡，这几个力就叫做平衡力。这个物体所处的状态就叫做平衡状态。
②平衡状态：静止状态、匀速直线运动状态
③二力平衡条件：
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。
④二力平衡条件的应用
根据平衡状态分析判断物体的受力情况
根据受力情况分析判断物体的运动情况
二力平衡
四、课堂总结
动手动脑学物理
五、动手动脑学物理
1.在图中，F1和F2是物体所受的方向相反的两个力，哪些情况下，这两个力是平衡的？
B和D图中的两个力是平衡的。
根据二力的平衡条件：二力作用在同一物体上，大小相等、方向相反，并且在同一条直线上。所以B和D符合题意。
解析
五、动手动脑学物理
2. 在平直的地面上，一个人沿水平方向用20牛的力推一辆小车匀速向西运动，试画出小车所受阻力的大小和方向。
人沿水平方向用力推一辆小车匀速向西运动，小车所受阻力与推力是一对平衡力，所以小车所受阻力的大小为20牛，方向水平向东。
解析
f= 20N
v
五、动手动脑学物理
3. 质量为40kg的小船静止在水面上，它除了受到重力之外，还受到另外一个力的作用，这个力的大小等于多少？方向如何？试着画出小船受力的示意图？
小船所受重力大小：
G=mg=40千克×10牛/千克=400牛，方向竖直向下；
小船受到的另一个力的大小也为400牛，方向竖直向上。
解析
F
G
五、动手动脑学物理
4.在水平公路上匀速行驶的太阳能汽车受到几对平衡力的作用？为什么说它们是互相平衡的？请在图上画出汽车受力的示意图。
解析：在水平公路上匀速行驶的太阳能汽车，受到两对平衡力的作用。
在水平方向上，汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力；
在竖直方向上，汽车所受的重力和支持力是一对平衡力。
因为这两对力中的每一对力都是大小相等、方向相反的，作用在同一条直线上，且都作用在汽车上，因此他们相互平衡。
F支
G
F牵
F阻
v
课堂练习
六
1. 根据物体的受力情况，下图中的哪个物体能保持静止状态？
F1
F2
A
B
C
D
F2
F2
F1
F1
F1
F2
六、课堂练习
C图物体能保持静止。因为二力大小相等、方向相反、沿同一直线，且作用在同一物体上，所以二力能平衡。
六、课堂练习
2. 小华用绳子提着一条鱼静止不动，此时鱼受到的平衡力是 和 这一对力。如果鱼的重力为5牛，则拉力为_____牛，拉力的方向是_________。
鱼的重力
绳子对鱼的拉力
5
竖直向上
鱼受到的力有：重力、绳子的拉力。
因为鱼静止不动，所以这两个力是一对平衡力，则大小相等、方向相反、沿同一直线，且作用在同一物体上。
六、课堂练习
3. 有一辆重力为50000牛的货车，在平直公路上匀速前进，若它所受到的阻力是车重的0.05倍，求汽车发动机的牵引力？
∵汽车做匀速直线运动，∴所以水平方向受到平衡力的作用。
即汽车的牵引力F和阻力f是一对平衡力，大小相等
则 F = f =0.05G
F = f =0.05×50000N = 2500N
答：汽车发动机的牵引力为2500N。
4. 静止放在水平桌面上的台灯，受到的平衡力是（ ）
A．台灯的重力和桌面对台灯的支持力
B．台灯对桌面的压力和桌面对台灯的支持力
C．台灯对桌面的压力和桌子受到的重力
D．台灯的重力和台灯对桌面的压力
A
六、课堂练习
研究对象是台灯。台灯在竖直方向受到的力有：重力、桌面的支持力。
因为台灯是静止，所以这两个力是一对平衡力。故选A。
六、课堂练习
5. 一辆重1000N的小车，在200N的牵引力作用下沿水平地面匀速直线运动，小车受到的摩擦阻力是（ ）
A. 1000N B. 200N
C. 800N D. 1200N
B
小车在水平方向上受到的摩擦阻力与牵引力是一对平衡力，大小相等，小车受到的摩擦阻力是200N。
在竖直方向上受到重力与支持力，是另一对平衡力。
六、课堂练习
6. 跳伞运动员从高空竖直下落过程中，开始阶段速度越来越大，则此时他所受空气阻力 重力，后来匀速下落，此时受空气阻力 重力（填“大于”、“小于 ”或“ 等于 ”）
小于
等于
跳伞运动员从高空竖直下落过程中，开始阶段速度越来越大，则此时他所受空气阻力与重力不是平衡力，所受空气阻力小于重力；
当匀速下落时，所受空气阻力与重力是一对平衡力，故大小相等。
7. 起重机的钢丝绳下吊一个重为2000牛的货物，在下列情况下，钢丝绳的拉力分别是多少
(1)当货物静止时：__________
(2)货物以1米/秒匀速上升：_________
(3)货物以1.5米/秒匀速下降：__________
2000牛
2000牛
2000牛
拉力F与重力G是一对平衡力，大小相等。
六、课堂练习
货物在竖直方向上受到的力有：重力G、拉力F。
货物无论是静止、匀速直线上升或下降，货物都处于平衡状态，这两个力都是一对平衡力，所以大小相等。
拉力的大小与物体匀速运动的速度无关。
六、课堂练习
8. 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
物体在平衡力作用下，会保持静止或匀速直线运动状态。
静止的物体在平衡力作用下，一定静止；运动的物体在平衡力作用下，一定作匀速直线运动。所以选项D正确。
六、课堂练习
9. 关于二力平衡的说法中，正确的是（ ）
A. 一个物体受到两个力作用，若处于匀速直线运动状态，这两个力一定是平衡力
B. 做匀速直线运动的物体，一定只受到一对平衡力作用
C. 只要两个力大小相等、方向相反，并作用在一条直线上，这两个力一定是平衡力
D. 以上情况都有可能
A
①一个物体受到两个力作用，若处于静止或匀速直线运动状态，这两个力一定是平衡力。
②二力平衡条件是：大小相等、方向相反、同一直线、同一物体上。
所以选项A正确。
六、课堂练习
10．如图甲、乙所示，小强用形状不规则的薄板、重垂线、大头针、直尺和记号笔等器材进行实验。
②该实验所应用的物理知识有：
、 。（写出两点）
①观察图中的实验过程及现象可知，小强同学的实验目的是用悬挂法找 ；根据图乙，说明他判断的重心是 。
六、课堂练习
①观察图中的实验过程及现象可知，小强同学的实验目的是用悬挂法找 ；根据图乙，说明他判断的重心是 。
②该实验所应用的物理知识有：_________
（写出两点）。
①由图知，是利用“悬挂法”来确定形状不规则薄板的重心位置；当薄板静止时，由二力平衡条件可知重力和拉力的作用线在同一直线上，重心既在l1上，又在l2上，故薄板的重心在l1、l2的交点处；
②该实验应用的物理知识有：重力的方向竖直向下；二力平衡条件。
【答案】①不规则薄板的重心；薄板的重心在l1、l2的交点处；
②二力平衡的条件；重力的方向始终竖直向下。
11. 如图所示为探究二力平衡条件的实验装置，下列关于这个实验的叙述错误的是（ ）
A. 为减小阻力，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. 调整两边托盘所放砝码的数量，可以改变力的大小
D. 将小车扭转一个角度，是为了使小车受到的力不在同一直线上
B
六、课堂练习
【解析】在探究二力平衡条件的实验中，选用光滑的水平桌面可减小阻力；调整两边托盘砝码的数量，可改变力的大小；将小车扭转一个角度，是为了使小车受到的力不在同一直线上。
为使实验效果明显，应选用质量较小的小车；故选项B错误。
