8.2二力平衡（教学设计）初中物理人教版（2024）八下

人教版八年级物理（下册）第八章 运动和力
第2节 二力平衡（教学设计）
课题 8.2 二力平衡
教材分析 本节内容由“二力平衡的条件”“二力平衡的应用”两部分内容组成。本节课是在学生学习了牛顿第一定律的基础上，通过对物体处于静止状态和匀速直线运动状态的受力分析来展开学习的，为后续学习摩擦力、浮力等知识奠定基础。
教学目标 物理观念：理解平衡状态、平衡力的概念，知道二力平衡的条件。 物理思维：会结合二力平衡的条件，根据物体的受力情况判断运动状态或根据物体的运动状态分析物体的受力情况；通过对二力平衡的条件的应用，培养学生分析问题、解决问题的能力。 科学探究：通过实验探究，知道二力平衡的条件，培养观察和实验的能力。 科学态度与责任：在用二力平衡知识分析解决实际问题过程中，体会物理与生活的密切联系。
教学重难点 教学重点：二力平衡的条件 教学难点：二力平衡的条件的应用
教学方法 实验探究法、小组合作学习、集体讲授法
教学准备 小车、棉线、钩码、滑轮、木板、多媒体课件
教学过程
教师活动 学生活动 设计意图
创设情境，导入新课 复习提问：请说出牛顿第一定律的内容 物体不受力时，总保持静止或匀速直线运动状态，也就是运动状态不变。但是我们身边的物体都有受到力，也就是不受力的情况是不存在的。 我们又发现受到力的物体也能保持静止或者匀速直线运动状态，这是为什么呢？ 这就是今天我们要一起来研究的内容。 合作探究，推进新课 学习任务一：二力平衡的概念 播放图片：静止的电灯、匀速上浮的潜水艇、匀速水平飞行的飞机 思考：这些物体分别做什么运动？它们分别受到哪些力的作用？ 小组讨论、分析、交流：一些物体虽然受力，但是这几个力的作用效果相互抵消，就相当于不受力。此时这几个力就相互平衡、物体就处于平衡状态。 【归纳小结】 1、当物体受到几个力的作用，如果物体处于静止状态或匀速直线运动状态，我们认为这几个力是平衡力。 2、平衡状态：把物体处于匀速直线运动状态和静止状态都称为物体处于平衡状态。 3、二力平衡：当物体在两个力的作用下处于平衡状态时，就称做二力平衡。 【及时反馈1】 1．如图所示是每0.1s拍摄一次的小球运动的频闪照片，其中受平衡力作用的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解答】解：A、小球在相同的时间内通过的路程相等，所以小球做匀速直线运动，处于平衡状态，故小球受平衡力。故A正确。 B、小球在相同的时间内通过的路程增大，所以小球做加速运动，不是处于平衡状态，故不受平衡力。故B错误。 C、小球在相同的时间内通过的路程相等，但其运动的轨迹是弯曲的，不是处于平衡状态，故不受平衡力。故C错误。 D、小球在相同的时间内通过的路程减小，所以小球做减速运动，不处于平衡状态，故不受平衡力。故D错误。 学习任务二：探究：二力平衡的条件 【过渡】物体受两个力作用保持平衡的情况最简单，我们先来研究这种情况。 思考：是不是一个物体受到两个力的作用，就一定会处于静止状态或做匀速运动状态呢？也就是说这两个力一定是平衡力呢？ 举例：放在斜面上的小球，受到重力和支持力的作用，却往下越滚越快。 引导学生思考：如果作用在物体上的力只有两个，且物体处于平衡状态，这两个力应该满足什么样的条件呢？ 【提出问题】一个物体受到两个力作用处于平衡状态时，它受到的两个力应该满足什么条件？ 【作出猜想】 （教师可以提示学生从力的大小、方向、作用点这三个要素来考虑） 【设计实验】 根据桌上所准备的实验装置，如图所示，小组讨论，设计实验探究二力平衡时，两个力的大小、方向、作用点应该有什么关系。 小组交流设计的实验方案，教师点评，形成最终实验方案。 【进行实验】 在两边盘子中放质量相等的砝码，使小车受到大小相等、方向相反、作用在同一直线上的力。小车处于平衡(静止)状态，改变小车的受力情况： ①改变其中一边盘子里砝码的质量，使小车受到的力大小不等。 ②将其中一边盘子里的砝码全部移到另一边使小车受到的力方向相同。 ③转动小车，使小车受到的力不在同一直线上。 ④垂直于小车受力方向移动木块，使小车受到的力不在同一直线上且方向相同或不相同。 将实验条件和现象记录在表格中。 小车所受二力情况小车运动情况 （静止或运动）大小方向是否在一条直线上
【分析与论证】 引导学生分析，哪些情况下小车不能保持静止？哪些情况下小车能保持静止，从而得出结论。 结论：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。 【交流与评估】 我们在实验中发现，小车与桌面之间还有一个摩擦力的存在，如果能够让摩擦力的影响变得更小一些呢？ 改进实验装置：使用小卡片进行实验。 好处：减小摩擦力对实验的影响。 【教师小结】二力平衡的条件：作用在同一个物体上的两个力，大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上。 “简记”：同体、等值、反向、共线。 【及时反馈2】 2．如图所示，物体只受到两个方向相反的力F1和F2作用，能使该物体处于平衡状态的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解答】解：AB、F1和F2两个大小不相等，不满足平衡力的条件，不能使该物体处于平衡状态，故AB错误； C、F1和F2两个大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一个物体上，能使物体处于平衡状态，故C正确； D、F1和F2两个大小相等，但不作用在同一直线上，不满足平衡力的条件，不能使该物体处于平衡状态，故D错误。 3．图示为研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．为减小摩擦，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．调整两边托盘所放钩码的数量，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 【答案】B 【解答】解：A、为了减小摩擦，应选用尽量光滑的水平桌面，可以减小摩擦对实验的影响。选项正确，不符合题意。 B、质量较大的小车对桌面的压力大，小车受到的摩擦力大，对实验影响较大。选项错误，符合题意。 C、调整两边的托盘所放的钩码数量，可以改变力的大小，可以探究二力平衡时两个力的大小关系。选项正确，不符合题意。 D、将小车扭转一个角度，是为了改变力的作用线的位置，探究二力平衡时两个力的是否在同一直线上。选项正确，不符合题意。 5．在“探究二力平衡条件”的实验中，小明选择了如图的装置，把小卡片两端的细线绕过滑轮，并挂上钩码。 （1）为了使实验条件与实验目的相符合，选择器材时，小卡片应 　越轻越好　（填“越轻越好”、“越重越好”）；探究两个力大小关系时，应该观察细线两端所挂钩码的个数。 （2）为了探究两个平衡力是否在同一条直线上，进行如下操作：　旋转　（填“挤压”、“旋转”）小卡片，松手后观察小卡片是否平衡。 （3）为了探究两个平衡力是否作用在同一物体上，进行如下操作：先 　将纸片一分为二　，然后观察小卡片是否平衡。 （4）小明利用弹簧测力计代替图中的钩码进行了探究，发现两个力的大小还有较小的差距。除了测量误差外，你认为形成差距的原因还可以是 　两个滑轮的摩擦不同　。 【答案】（1）越轻越好；（2）旋转；（3）将纸片一分为二；（4）两个滑轮的摩擦不同。 【解答】 解：（1）选择小卡片是为了不考虑小卡片的重力，小卡片应越轻越好； （2）旋转小卡片，使细线作用在它上面的力不在同一直线上，看其是否平衡，来探究两个平衡力是否在同一条直线上； （3）为了探究两个平衡力是否作用在同一物体上，进行如下操作：先将纸片一分为二，然后观察小卡片是否平衡； （4）在实验过程中，使用测力计进行测量，由于滑轮的摩擦不同，会造成实验结果误差。 学习任务三：二力平衡的条件的应用 【过渡】力的平衡在生活中有许多的应用，我们可以根据物体处于平衡状态找到平衡力，根据平衡的条件判断力的大小和方向；我们还可以根据物体的受力情况，从而判断物体的运动情况。 （一）根据物体的运动状态判断受力情况。 思考： （1）吊在空中静止不动的电灯，若电线的拉力为5N，则灯受到的重力是多少 （2）跳伞运动员和伞在空中匀速直线下落，若伞和人总重1000N，则他们受到的阻力是多少？ 【教师小结】根据物体处于静止状态或匀速直线运动状态，可以判断出作用在物体上的两个力是一对平衡力，从而判断所求力的大小和方向。 （二）根据受力情况判断物体的运动状态。 思考：用力推动木箱水平向前运动，木箱在水平方向上受推力和阻力的作用。如果推力大于阻力，木箱将怎样运动？如果推力小于阻力，木箱又将怎样运动？推力和阻力相等时，木箱又将怎样运动？ 【教师小结】物体不受力时，应保持匀速直线运动或保持静止状态。物体受一个力，运动状态发生改变，这是力产生的效果。物体受平衡力时，应保持静止或保持匀速直线运动状态。静止的物体受平衡力时，仍然保持静止；运动的物体受平衡力时，仍然做匀速直线运动。 【及时反馈3】 6．某工地的起重机要吊装一个工件，该工件重1200N；当起重机以2m/s匀速吊着工件上升时，起重机的钢绳受到的拉力为_________N；当起重机以5m/s的速度匀速吊着工件下降时，钢绳受到的拉力为_______N，拉力的方向为_______________。 【答案】1200 1200 竖直向下。 【解答】 解：起重机吊起工件时，工件只受重力和钢绳对工件的拉力的作用； 工件重力G=1200N，物体在静止或匀速上升、匀速下降时都是平衡状态，都受平衡力作用，所以钢绳受到工件的拉力与钢绳对工件的拉力都等于工件的重力，则钢绳受到的拉力等于1200N，钢绳受到的拉力等于工件的重力，方向与工件重力的方向相同，是竖直向下的。 学习任务四：一对平衡力和一对相互作用力的辨析 【过渡】一对平衡力和一对相互作用力有许多相似的地方，但也有不同的地方。请同学们回忆之前学习过的相互作用力的特点，交流讨论，两者有什么样的区别。 【教师小结】 一对平衡力：作用在同一物体上，大小相等，方向相反，作用在同一直线上。 一对相互作用力：作用在不同物体上，大小相等，方向相反，作用在同一直线上。 【及时反馈4】 7．如图所示，放在水平桌面上的杯子，处于静止状态，则（　　） A．杯子受到的重力和杯子对桌面的压力是一对平衡力 B．杯子受到的重力和桌面对杯子的支持力是一对平衡力 C．杯子对桌面的压力和杯子受到的支持力是一对平衡力 D．杯子受到的重力和杯子对桌面的压力是一对相互作用力 【答案】B 【解答】解：A、杯子受到的重力和杯子对桌面的压力分别作用在杯子和桌面上，不是作用在同一个物体上，所以不是一对平衡力，故A错误； B、杯子受到的重力与桌面对杯子的支持力都是作用在杯子上，且大小相等，方向相反作用在同一物体上，是一对平衡力，故B正确； C、杯子对桌面的压力和杯子受到的支持力分别作用在桌面和杯子上，所以不是一对平衡力，故C错误； D、杯子受到的重力竖直向下，杯子对桌面的压力的方向是竖直向下，受力方向相同，所以不是相互作用力，故D错误。 回忆课堂，进行小结 结合板书，进行本节课小结，最后进行课堂检测 回顾牛顿第一定律的内容，思考运动状态和力之间的关系 运动状态的辨析 受力情况的分析 思考两者之间的关系 练习并解析 思考、交流、回答 把探究中的问题思考清楚，小组讨论，设计实验方案，然后动手实验，记录数据，分析归纳， 组内进行交流评估，讨论得出改进后的实验装置 练习并解析 分析回答：电灯受重力和电线的拉力，处于静止状态，所以重力和电线的拉力是平衡力。那么这两个力一定满足二力平衡的条件，即大小相等，方向相反，且在一条直线上。所以灯受到的重力为5N。 学生交流回答：牵引力大于阻力，木箱将加速；牵引力小于阻力，木箱将减速；牵引力和阻力相等时，水平方向二力平衡，木箱可能匀速直线前进。 学生交流回答相同点是：都满足大小相等，方向相反，作用在同一直线上。它们最根本的不同点是：一对平衡力是作用在“同一”物体上的力，而一对相互作用力是分别作用在“不同”物体上的力。 复习旧知，为新课做铺垫。 引导学生从生活走向物理，从物理走向社会，拓展学生视野 充分发挥实验在物理教学中的促进作用，帮助学生理解物理概念和规律。 通过举例进一步使学生掌握力与运动的关系，同时能培养学生的分析论证能力，锻炼学生思维的缜密性。 促进知识的巩固掌握。提升学生的交流表达能力。
课堂检测 1．下列事例中，受平衡力作用的物体是（　　） A．正在圆形轨道上运动的过山车 B．减速进站的动车 C．腾空而起正在加速上升的火箭 D．在水平公路上匀速直线行驶的汽车 【答案】D 【解答】解：A．正在圆形轨道上运动的过山车，运动方向不断变化，运动状态不断改变，不受平衡力作用，故A不符合题意； B．减速进站的动车，速度减小，即运动状态发生改变，所以不受平衡力的作用，故B不符合题意； C．腾空而起正在加速上升的火箭，速度增大，即运动状态发生改变，所以其不受平衡力的作用，故C不符合题意； D．在水平公路上匀速直线行驶的汽车，处于平衡状态，受平衡力作用，故D符合题意。 2．初二年级的小王同学设计的科普吉祥物“小科南”放在盒子上静止，如图所示，下列分析正确的是（　　） A．小科南受到的重力与盒子对它的支持力是一对平衡力 B．盒子受到的重力与桌面对盒子的支持力是一对平衡力 C．小科南对盒子的压力与桌面对盒子的支持力是一对相互作用力 D．小科南受到的重力与它对盒子的压力是一对相互作用力 【答案】A 【解答】解：A、小科南静止在盒子上，竖直方向上受到的重力与盒子对它的支持力是一对平衡力，故A正确； B、桌面对盒子的支持力等于盒子重力与小科南重力之和，即盒子受到的重力小于桌面对盒子的支持力，两个力不是一对平衡力，故B错误； C、小科南对盒子的压力大小等于小科南重力，桌面对盒子的支持力大小等于盒子重力与小科南重力之和，两力不相等，且两个力都作用在盒子上，不是一对相互作用力，故C错误； D、小科南受到的重力和它对盒子的压力方向都是竖直向下的，所以不是一对相互作用力，故D错误。 3．如图所示，在研究二力平衡条件的实验中，取一块硬纸板在相对的顶点附近各开一个小孔用细线系住，细线的另一端跨过桌边的两个定滑轮。 （1）硬纸板没有与桌面接触，这样做的好处是 　减少了摩擦力对实验结果的影响　 （2）当两侧滑轮上所挂砝码质量 　相等　时，纸板静止。 （3）保持两侧所挂砝码质量相等，把纸板扭转一个角度，使拉力F1和F2不在同一直线上，这时纸板 　会转动　。当木板重新恢复到原来的静止状态时，拉力F1和F2作用在同一直线上。 由上述实验可知，作用在同一物体上的力，如果 　大小相等　、方向 　相反　。作用在 　同一直线上　，这两个力就彼此平衡。 【答案】故答案为：（1）减少了摩擦力对实验结果的影响；（2）相等；（3）会转动；大小相等；相反；同一直线上。 【解答】解：（1）把物体放在水平桌面上，物体和水平桌面之间存在摩擦力，物体受到的摩擦力会对实验产生影响。硬纸板没有与桌面接触，这样做的好处是减少了摩擦力对实验结果的影响。 （2）小纸片两端通过滑轮各挂质量相同的钩码，小纸片两端的拉力大小相等，可研究两个平衡力大小相等的关系。 （3）小纸片转过一个角度，小纸片两端的拉力就不在一条直线上，纸片就会转动，说明了不在同一直线上的两个力不能平衡； 二力平衡的条件是：作用在同一个物体上的两个力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
板书设计 8.2 二力平衡 一、平衡状态与平衡力 1、平衡状态：静止状态和匀速直线运动状态 2、平衡力：当物体受到几个力的作用，如果物体处于静止状态或匀速直线运动状态，我们认为这几个力是平衡力 3、二力平衡：当物体在两个力的作用下处于平衡状态时，就称做二力平衡。 二、二力平衡的条件：同体、等大、反向、共线 三、二力平衡条件的应用： 1、根据物体的运动状态判断受力情况。 2、根据受力情况判断物体的运动状态。 四、一对平衡力和一对相互作用力的区别： 一对平衡力：作用在同一物体上，大小相等，方向相反，作用在同一直线上。 一对相互作用力：作用在不同物体上，大小相等，方向相反，作用在同一直线上。
教学反思 本节内容是希望学生在对二力平衡的认识中感受处于平衡力作用下的物体的运动状态，并通过实验探究认识二力平衡的条件，在实验探究过程中培养学生的动手能力。 应用二力平衡的知识解释自然现象是本节的难点，教学活动中通过对生活中保持静止状态或匀速直线运动状态的物体的分析，结合二力平衡的知识尝试解决一些具体问题。