2. 力的平衡
知识与技能
知道平衡状态、平衡力、二力平衡的概念,理解二力平衡的条件。
知道二力平衡时物体的运动状态。
会运用二力平衡条件解决简单的平衡问题。
过程与方法
1、通过探究实验得出二力平衡的条件,进一步会研究多个因素问题的科学方法。
2、通过分析实例,加深对知识的理解。
情感、态度、价值观:通过实验的观察、分析、探索,领略科学探索方法和养成实事求是、尊重自然规律的科学态度,培养学生之间的合作交流意识。
教学重点:二力平衡的条件。
教学难点:二力平衡条件的应用
教学器材:小车、水平木板、钩码、细绳、滑轮等。
教学过程:
一、引入
牛顿第一定律的内容是什么?
是不是只有不受力的物体才能保持静止、才能做匀速直线运动?
观察现象:课堂演示:静止在桌面上的物体、匀速行驶的电动汽车
介绍片段: 在平直轨道上匀速行驶的火车、匀速步行的学生、静止在地面上的汽车
提出问题:上述物体保持静止状态和做匀速直线运动是否受到外力?请你再举出几个静止和做匀速直线的物体,分析它们受到的力。
引出平衡态的概念,进行新课教学。
二、平衡状态
由上面学生举出的例子定义平衡状态。指出这时作用该物体上的几个力改变物体运动状态的效果互相平衡,或者说几个力互相平衡。从此引出合力的概念。物体受力平衡时最简单的情况是受两个力作用。
过渡:物体受力作用时满足什么条件才能保持平衡?
三、二力平衡条件
方法1:通过演示实验得出二力平衡的条件。
用细线系住木板上的任意两个孔,细线的两端跨过桌边的滑轮各悬挂一个相同质量的钩码。
引导学生观察与思考下面问题。
木板是否静止?木板静止时受到的两个拉力的大小有什么关系?方向有什么关系?
把木板扭转一下,使两个力的作用线不在同一直线上,木板还能静止吗?重新平衡后,两个力的方向有什么特点?
在细线的两端悬挂质量不相同的钩码,木板还能静止吗?
任选其他两个孔重复上述实验。
引导学生根据观察结果自己得出结论。可在教师引导下由多名同学互相补充使其完善。
方法2:学生探究性学习(学生分组实验,研究二力平衡的条件)。
教师介绍实验装置同上。
教师明确实验目的:观察分析总结满足什么条件木板静止?
学生探究性实验
学生讨论、进行归纳总结。
教师引导:根据力的合成的知识,彼此平衡的两个力的合力是多少?
四、二力平衡条件的应用
1、通过练习使学生分析二力平衡
请学生画出下面物体受力的示意图,并分析物体是否受到平衡力,哪一对力二力平衡。
1) 静止悬挂的电灯。 2) 静止在桌面上的茶杯。 3) 匀速运动的拖车。
总结判断二力平衡的方法:
物体是否处于平衡状态;
是否作用在一个物体上;
是否满足等大、反向、共线。
应用二力平衡的条件解决问题,首先要判断被研究的物体是不是处于静止或匀速直线运动状态,只有物体处于静止状态或匀速直线运动状态才可以应用这个条件。对于能够应用二力平衡条件的物体,要分析它受到几个力的作用,方向如何。如水平面上拖车做匀速直线运动时,竖直方向的二力平衡,水平方向的二力也平衡。在学生分析中要注意纠正学生认识上的简单化和片面性。
2、根据平衡状态找出平衡力,利用二力平衡条件求其中一个力。
引导学生回忆测量滑动摩擦力的方法,分析原因。
五、巩固练习
1、放在水平桌面上的书所受力中,属于平衡力的是( )
A、书对桌面的压力与书所受的重力 B、书对桌面的压力加上书的重力与桌面对书的支持力
C、书所受的重力与桌面对书的支持力 D、书对桌面的压力与桌面对书的支持力
2、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
3、某同学站在磅秤上, 下列哪一对是平衡力( )
A、人的重力与磅秤对人的支持力 B、人对磅秤的压力与磅秤对人的支承力
C、磅秤的重力与磅秤对人的压力 D、人的重力与人对磅秤的压力
4、一个物重为10 N的物体,用绳子把它吊在空中静止时,绳子对它的拉力是_______牛顿;若物体以0.1m/s的速度匀速下降时,绳子对它的拉力是_______N;若物体以0.1m/s的速度匀速上升时,绳子对它的拉力是_______N。
5、水平放置的台秤秤盘上放有一个重为20N的物体,则台秤的示数为______N;当用5N的力竖直向下压这个物体时,台秤的示数为_________N;当用5N的力竖直向上拉这个物体时,台秤的示数为______N。
6、某同学用100N的力竖直向上提起一个质量为10kg的物体,物体受到的合力大小是___________、方向_________________。