(共30张PPT)
第4节 探究物体受力时怎样运动
想一想
当物体不受外力作用时,能处于静止状态,如果物体受到力的作用时,能不能处于静止状态呢?
观察
小鸟受到重力和树枝支持力的作用,停在树枝上
处于上方的杂技演员受到重力和同伴支持力的作用,保持静止不动
想一想
当物体不受外力作用时,能处于匀速直线运动状态,如果物体受到力的作用时,能不能处于匀速直线运动状态呢?
观察
降落伞张开一段时间后,跳伞运动员和伞受到重力及空气阻力的作用,能保持匀速下降
思考
现实生活中物体受到外力时,也能保持静止状态或匀速直线运动状态,这与牛顿第一定律矛盾吗?
不矛盾哦,物体所受合力为零时,与物体不受力的效果是一样的!
一、什么是二力平衡
1.定义
一个物体在受到几个力的作用时,保持静止状态或做匀速直线运动,我们就说这几个力平衡。
只受两个力
二力平衡
2.平衡状态
静止状态或匀速直线运动状态,又叫平衡状态。
例1 下列运动的物体中,受力平衡的是( )
A.自由下落的苹果
B.加速上升的火箭
C.沿斜面匀速下滑的木块
D.减速行驶的机车
练一练
C
总 结
本题用状态分析法判断物体受力是否平衡,受力物体
如果处于平衡状态,那么这个物体受平衡力作用。根
据物体所处的状态来判断物体所受的力是否平衡,是
判断平衡力的一种方法。
二、二力平衡的条件
活动1 探究二力平衡的条件
提出问题
两个力作用在同一个物体上,在什么情况下这两个力相互平衡呢?
猜想与假设
两个力可能大小要相等;两个力可能方向要相反;两个力可能要作用在同一直线上。
设计实验与制定计划
取水平桌面上的物体,利用控制变量法,分别改变物体水平方向所受两个力的大小、方向以及是否在同一直线,判断物体能否静止,如果静止,则二力平衡。
实验思路
实验器材
小车、细线、砝码、小盘,滑轮、平板轨道等
如图所示,把小车放在光滑的水平桌面上,在两端的小盘里加砝码。根据下列三种情况,填写实验记录表。
实验过程
(1)两盘中砝码的质量相等;
(2)两盘中砝码的质量不相等;
(3)两盘中砝码的质量相等,将小车在水平桌面上扭转一个小角度后释放。
进行实验与收集证据
实验视频
实验数据
小车所受二力情况 小车运动情况(静止与否)
大小 方向 是否在同一直线上 相等 相反 在同一直线上 静止
不相等 相反 在同一直线上 不能静止
相等 相反 不再同一直线上 不能静止
分析与论证
上述实验表明,二力平衡的条件是:
作用在同一物体上的两个力,必须大小相等,方向相反,并作用在同一直线上。
交流与评估
(1)实验中为什么选择小车比选用木块进行研究有什么好处?
答:可以减小摩擦对实验的影响。
(2)物体受力的大小在实验中是如何改变的?
答:通过两端所加砝码的质量进行改变。
例2小明在探究“二力平衡”条件的实验中,设计了如图所示甲与乙两种实验方案。
练一练
(1)(1)为了使实验更加精准,应该采用 实验方案;
(2)两边托盘中只有放上相等质量的砝码后小车才能静止,说明一对平衡力 相等;
(3)小车两边挂上相等质量的砝码后能静止,再沿绳方向给小车一个初速度,小车将在桌面上做 运动,说明一个物体二力平衡时可能有两种运动状态。
乙
大小
匀速直线
二、二力平衡的条件
活动2 讨论与二力平衡有关的问题
各物体的受力情况如图所示,判断它们能否处于静止状态,并说明理由。
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(a)不能静止,F1和F2没有作用在同一物体上,不是一对平衡力;
(b)不能静止,F1和F2没有作用在同一直线上,不是一对平衡力;
(c)能静止,F1和F2大小相等、方向相反、作用在同一物体、同一直线上,是一对平衡力;
(d)不能静止,F1和F2没有作用在同一直线上,不是一对平衡力;
(e)能静止,F1和F2大小相等、方向相反、作用在同一物体、同一直线上,是一对平衡力。
物体在平衡力作用下保持运动状态不变的例子很多。
(1)雨滴将要落到地面时是匀速下落的,此时重力和空气阻力相互平衡;
(2)在平直公路上行驶的汽车要保持匀速运动,就必须使发动机的牵引力和阻力(地面、空气对它的阻力)相互平衡;
(3)在测量水平运动的物体所受的摩擦力实验时,曾指出拉力与摩擦力大小相等,这是因为拉力与摩擦力就是一对平衡力。
例3一小闹钟静止在水平桌面上,则( )
A.闹钟受到的重力和桌面对闹钟的支持力是一对平衡力
B.闹钟受到的重力和闹钟对桌面的压力是一对平衡力
C.闹钟受到的支持力和闹钟对桌面的压力是一对平衡力
D.桌面受到的重力和闹钟对桌面的压力是一对平衡力
练一练
A
总 结
判断二力是否属于平衡力有两种方法:一是状态分析法,二是条件判断法。条件判断法,即看二力是否满足二力平衡的四个条件,来判断这两个力是否是一对平衡力。
易错点:答题时,常将一对相互作用的力当作一对平衡力。例如,本例中“桌面对闹钟的支持力”与“闹钟对桌面的压力”是一对相互作用的力,有些学生会认为这是一对平衡力。
我们已经知道,物体不受力或受平衡力作用时,总保持静止或匀速直线运动。那么,物体受到的外力不满足平衡的条件时,它将怎样运动呢?
想一想
三、非平衡力和物体运动状态的变化
(1)如图所示,小车停放在光滑水平桌面上,当在盘中放一个砝码。
活动3 观察物体受非平衡力作用时怎样运动
实验现象:
小车在绳子拉力作用下,将由静止变为运动,并且运动的速度越来越大。
G
FN
F
三、非平衡力和物体运动状态的变化
(2)如图所示,让一个小球从斜面上某一高度处滚到纸板铺垫的水平面上,在摩擦力的作用下,小球的运动状态将怎样变化?
活动3 观察物体受非平衡力作用时怎样运动
实验现象:
小球滚到纸板铺垫的水平面上,在摩擦力的作用下运动的速度越来越小。
G
F
f
三、非平衡力和物体运动状态的变化
(3)如图所示,将一小球沿斜上方抛到空中,观察其运动情况。由于受到重力的作用,小球在空中的运动路径是怎样的?它的运动状态是否改变?
活动3 观察物体受非平衡力作用时怎样运动
实验现象:小球在重力作用下做曲线运动,运动的速度大小和方向都在改变。
G
归纳总结
非平衡力和物体运动状态的变化
物体受
非平衡力
物体由静变动(由慢变快)
物体由动变静(由快变慢)
物体运动方向变化
运动速度变化
物体的运动状态发生变化
例4 如图所示,虚线为人造卫星绕地球运行的轨迹。人造卫星绕地球运行过程中有 (选填“有”或“没有”)受到力的作用。判断的依据是运动状态始终在发生变化 。
练一练
有
运动状态一直发生改变
探究物体受力时怎样运动
平衡
课堂小结
不平衡
平衡状态
二力平衡
条件
运用
同物
等大
反向
共线
运动状态发生改变