2020-2021学年教科版八年级物理下册同步导学课件49张：8.2.力的平衡

力与运动
2.力的平衡
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第八章
一 合力与分力
定义：如果一个力对物体的作用效果与几个力同时对物体作用的效果相同，那么这个力就叫做那几个力的_______，那几个力就叫做这个力的______。
新知梳理
合力
分力
二　同一直线上的二力合成
1．同一直线上方向相同的两个力的合成
同一直线上的两个力，如果方向相同，则合力的大小等于这两个力的大小_______，方向与_________________相同。
2．同一直线上方向相反的两个力的合成
同一直线上的两个力，如果方向相反，则合力的大小等于这两个力的大小______，方向与_______的那个力的方向相同。
新知梳理
之和
这两个力的方向
之差
较大
[点拨]二力的合成是多个力合成的基础，物体受到多个力时，可以先求出任意两个力的合力，再求出这个合力与第三个力的合力，依次类推，就可完成多个力的合成。
新知梳理
三　平衡状态
定义：物体保持_______状态或________________状态，这时物体所处的状态叫做平衡状态。
[明确]牛顿第一定律说明了物体在不受任何外力作用(或所受合力为零)时的运动状态是平衡状态。
新知梳理
静止
匀速直线运动
四　二力平衡
1．定义：当物体在两个力的作用下处于平衡状态时，就叫做二力平衡。
2．探究二力平衡的条件
(1)实验器材：小车、细绳、钩码(规格相同)、定滑轮等，实验装置如图8－2－1所示。
新知梳理
(2)实验步骤
①实验中，通过增减_________________，使F1和F2的大小不相等，观察小车的运动状态；
新知梳理
两端钩码的数目
图8－2－1
②实验中，通过增减_________________，使F1和F2的大小相等，观察小车的运动状态；
③实验中，保持F1与F2大小相等，用手将小车扭转一个角度，松手后，小车将_______。
(3)实验数据记录表格
新知梳理
两端钩码的数目
转动
(4)实验结论
二力平衡的条件：同时作用在_____个物体上的两个力，_______相等，______相反，并且在_____________。即同体、等大、反向、共线。
新知梳理
一
序号
小车受力条件
小车运动状态
①
F1、F2在同一直线上，F1≠F2
小车运动
②
F1、F2在同一直线上，F1＝F2
小车静止
③
F1、F2不在同一直线上，F1＝F2
小车转动
大小
方向
同一直线上
(5)评估交流
①在探究同一课题时，小月同学将木块放在水平桌面上，设计了如图8－2－2所示的实验，林红同学认为小月的实验效果不好，其主要原因是
________________________________
___________________。
新知梳理
木块与桌面间的摩擦力较大，对实
验结果的影响较大
图8－2－2
②为使实验效果更好一些，林红同学对实验进行了改进。如图8－2－3所示，她将系于小卡片(重力可忽略不计)的两根细线分别跨过左右支架上的定滑轮，在两线端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向
_______，并通过调整____________来
改变拉力的大小，从而探究二力平
衡的条件。
新知梳理
相反
钩码的数目
图8－2－3
[点拨](1)利用二力平衡条件判断两个力是不是一对平衡力时，四个条件缺一不可。
(2)牛顿第一定律说明了物体在不受任何外力作用时总保持平衡状态，但在现实生活中物体没有不受外力作用的时候，当物体处于平衡状态(匀速直线运动状态或静止状态)时，它所受的力一定是平衡力。
新知梳理
有关二力平衡的试题往往反着应用，先告诉物体所处的状态(匀速直线运动状态或静止状态)，给出其中一个力的大小，再利用二力平衡条件求出另一个力的大小。
(3)平衡力与相互作用力的比较
相同点：①大小相等；②方向相反；③作用在同一直线上。
不同点：平衡力作用在一个物体上，可以是不同性质的力；相互作用力作用在不同物体上，二力是相同性质的力。
新知梳理
类型一　同一直线上二力的合成
应用示例
例1 如图8－2－4所示为探究同一直线上二力合成的实验装置，其中弹簧左端固定，弹簧原长为OA。
图8－2－4
(1)用一个测力计向右拉弹簧右端点，从位置A拉伸到位置
B，记下测力计的示数F＝3 N。
(2)林红同学用两个测力计沿相同方向拉弹簧右端点，从位置A拉伸到位置B并在表格中记录下两个拉力的大小与方向。分析数据可得出结论：_______________________________________________________
____________________________________________。
应用示例
同一直线上方向相同的两个力，合力大小等于这两个力的大小之和，合力的方向与这两个力的方向相同
应用示例
施力情况
方向
大小
大小
大小
用两个
测力计
向右
F1＝0.5 N
F1＝2 N
F1＝1.5 N
向右
F2＝2.5 N
F2＝1 N
F2＝1.5 N
(3)林红同学用两个测力计沿相反方向拉弹簧右端点，也是从位置A拉伸到位置B，并在表格中记录下两个拉力的大小与方向。分析数据可得出结论：__________________________________________________________
_____________________________________。
应用示例
同一直线上方向相反的两个力，合力大小等于这两个力的大小之差，合力的方向跟较大力的方向相同
应用示例
施力情况
方向
大小
大小
大小
用两个
测力计
向右
F3＝3.5 N
F3＝4 N
F3＝4.5 N
向左
F4＝0.5 N
F4＝1 N
F4＝1.5 N
(4)此探究实验中采用的研究方法是_____________。
等效替代法
[方法指导]同一直线上二力的合力
(1)二力同向：合力大小等于二力大小之和，即F合＝F1＋F2，合力方向与这两个力的方向相同，概括为：同向和。
(2)二力反向：合力大小等于二力大小之差，即F合＝F大－
F小，合力方向与较大力的方向相同，概括为：反向差。
应用示例
(3)合力与分力的核心要素是合力的作用效果应该与分力的作用效果相同。因此，本实验中合力与分力分别作用在弹簧上时，弹簧应该从相同的起点伸长到相同的终点(例如：从A位置伸长到B位置)。
(4)分析实验数据，寻找物理规律时，常用的分析方法是：将实验测出的不同物理量相乘或相除、相同物理量相加或相减，比较对照，寻找出等量关系。
应用示例
类型二　平衡状态与平衡力
例2 如图8－2－5所示，拴在细线下的小球在竖直平面内来回摆动，小球到达A点和B点时均处于_______(选填“平衡”或“非平衡”)状态，你判断的依据是_________________________________
__________________。
应用示例
非平衡
小球受到的重力和细线对它的拉力不在同一直线上
图8－2－5
[解析] 当小球到达A点和B点时，小球处于单摆的最高点，这时虽处于静止状态，但小球受到的重力和细线对它的拉力不在同一直线上，不是平衡力，小球会在非平衡力的作用下，立即改变运动状态。
应用示例
[方法指导]平衡状态的判断
(1)物体处于静止状态或匀速直线运动状态。
(2)物体受到的合力为零。
应用示例
类型三　探究二力平衡的条件
例3 林红同学通过实验探究“二力平衡的条件”时，选用了一个木块、两个定滑轮、砝码、细绳等器材，组成如图8－2－6所示实验装置。
应用示例
图8－2－6
(1)当物体处于静止状态或_______________状态时，我们认为它受到的力是相互平衡的。
(2)林红把木块放在相对_______(选填“光滑”或“粗糙”)的水平桌面上，向两端的小盘内加砝码，当两盘内所加砝码的质量_______时，木块静止。
应用示例
匀速直线运动
相等
光滑
(3)保持左、右两盘内所加砝码的质量相等，林红把木块扭转一个角度，使拉力F1、F2不在同一直线上，松手后会观察到木块发生_______。当木块恢复到静止状态时，拉力F1与F2_____(选填“在”或“不在”)同一直线上。
(4)由上述实验可知，当一个物体受到两个力的作用时，这两个力平衡的条件是：两个力大小_______，方向_______，并作用在____________。
应用示例
转动
在
相等
相反
同一直线上
(5)当保持左、右两盘内所加砝码的质量相等时，木块处于静止状态。林红再把右盘中的砝码换成一个稍重一点的砝码时，发现木块仍然处于静止状态，出现这种现象的原因是_____________________。
应用示例
桌面对木块有摩擦力
(6)林红同学在设计实验方案时，认为改进成如图8－2－7所示方案更好，这是因为____________________________，对实验结果影响小。
应用示例
滚动摩擦力比滑动摩擦力小
图8－2－7
[解析] （1）物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，物体受到平衡力的作用。
（2）实验中，为了减小摩擦力对实验结果的影响，应尽量使桌面光滑一些；实验时，使两个小盘内所加砝码的质量相等，此时两侧拉力相同，木块处于静止状态，可探究力的大小对物体平衡的影响。
（3）两个砝码质量相等，提供的拉力也相等，把木块扭转一个角度，使拉力F1、F2不在同一直线上，松手后会观察到木块发生转动，当木块恢复到静止状态时，拉力F1与F2在同一直线上。
应用示例
（4）通过实验现象可总结出二力平衡的条件是：作用在同一物体上的两个力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
（5）把右盘中的砝码换成一个较重的砝码时，发现木块仍然处于静止状态，木块还受平衡力的作用，木块有向右运动的趋势，木块和桌面之间产生了摩擦力的作用，木块受到向左的拉力和摩擦力与向右的拉力是平衡力。
（6）在选择被研究物体时，选小车是因为滚动摩擦力小，运动状态容易改变，且其可视性好，故实验效果好。
应用示例
[实验点拨](1)在探究二力平衡条件的实验中，为了防止摩擦力对实验造成影响，应将木块放在光滑的水平桌面上，要保证木块在水平方向上只受到两个力F1、F2作用。
(2)将木块扭转一个角度，此时木块上受到的两个拉力不在同一直线上，可以验证在其他条件相同时，不在同一直线上的两个力能否平衡。
应用示例
(3)木块放在水平桌面上，木块和桌面之间存在较大摩擦力，为减小摩擦力的影响，可以将滑动摩擦变为滚动摩擦，如将木块改为小车。
(4)二力平衡的条件：大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上。
应用示例
[注意]为了反证二力平衡的条件之一——大小相等，一般实验探究时是使在同一直线上、方向相反的不相等的两个力作用在同一物体上，观察物体是否平衡。为了使现象更明显，应该使两个力相差较大。在研究作用在同一物体上、大小相等、方向相反，但不在同一直线上的力能否使物体保持平衡时，应该将物体“扭转”一定角度后释放，观察物体能否保持静止。
应用示例
类型四　二力平衡的应用
例4 如图8－2－8所示，物体重10 N，被水平向左的力F压在竖直墙壁上，当F＝50 N时，物体沿竖直墙壁匀速下滑，这时物体受到的摩擦力是_____N；
当F＝80 N时，物体在墙壁上保持静止，
此时物体受到的摩擦力是_____N。
应用示例
图8－2－8
10
10
[解析] （1）用50 N的力把重10 N的物体压在竖直墙壁上，物体恰好沿竖直墙壁匀速下滑，则物体处于平衡状态，物体受平衡力作用，物体在竖直方向上受重力和摩擦力作用，则二力应大小相等、方向相反，故摩擦力大小为10 N。
（2）当压力增大为80 N时，物体在竖直墙壁上静止不动，物体处于静止状态，受平衡力作用，物体在竖直方向上受竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力，二力大小相等，故摩擦力大小为10 N。
应用示例
[方法指导]根据二力平衡条件求解力
如果物体在两个力的作用下处于平衡状态，则这两个力大小相等、方向相反，已知其中一个力，可以求出另一个力。例如：在测重力时，可以用弹簧测力计沿竖直方向拉着物体在空中处于静止状态，此时物体所受的重力和弹簧测力计对物体的拉力是一对平衡力，读出弹簧测力计的示数(拉力)，根据二力平衡知识可以求出物体的重力大小；
应用示例
在测滑动摩擦力时，用弹簧测力计沿水平方向拉着物体做匀速直线运动，此时拉力和物体所受的摩擦力是一对平衡力，读出弹簧测力计的示数(拉力)，根据二力平衡知识可以求出物体所受的摩擦力大小。在这两次测量过程中使物体处于静止状态或匀速直线运动状态，都是为了使物体处于平衡状态，利用二力平衡条件，从而间接测量出物体受到的重力和摩擦力的大小。
应用示例
类型五　平衡力和相互作用力的区分
例5 [2019·江西] 电灯通过电线挂在天花板上处于静止状态，灯对电线的拉力和电线对灯的拉力是一对___________力，电线对灯的拉力和灯所受的重力是一对______力。
应用示例
相互作用
平衡
[解析] 电灯通过电线挂在天花板上，灯对电线有向下的拉力，由于物体间力的作用是相互的，则电线对灯有向上的拉力，所以灯对电线的拉力和电线对灯的拉力是一对相互作用力。电线对灯的拉力和灯所受的重力，二力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在同一个物体上（都作用在电灯上），所以二力是一对平衡力。
应用示例
[易混辨析]平衡力与相互作用力的比较
应用示例
异同点
平衡力
相互作用力
相同点
　①大小相等；②方向相反；③作用在同一直线上
应用示例
异同点
平衡力
相互作用力
不同点
　作用在同一物体上(平衡力的作用效果可以相互抵消，合力为零)
　作用在不同的物体上
(一对相互作用力不能相互抵消，也不能求它们的合力)
　不一定同时存在
　同时存在，同时消失
　不一定是同一性质的力
　一定是同一性质的力
课堂小结
力的平衡
力的合成
区别
定义
条件
平衡状态
二力平衡
静止状态
匀速直线运动状态
作用在同一直线上
作用在同一物体上
作用在同一直线上
作用在不同物体上
大小相等
大小相等
方向相反
方向相反
相互作用力
1．同一直线上方向相同的两个力，合力大小等于二力大小_______，方向跟这两个力的方向_______；同一直线上方向相反的两个力，合力的大小等于二力大小_______，方向跟_______力的方向相同。
课堂反馈
之和
相同
之差
较大
2．用250 N的力竖直向上提起重为200 N的油桶，油桶受到合力的大小和方向是(　　)
A．50 N　竖直向上
B．50 N　竖直向下
C．450 N　竖直向下
D．450 N　竖直向上
A
课堂反馈
3．如图7－1所示的四种情形中，属于二力平衡的是(　　)
B
课堂反馈
图7－1
4．一辆卡车在水平地面上匀速直线行驶，下列两个力属于平衡力的是(　　)
A．卡车所受的重力和地面对卡车的支持力
B．卡车所受的重力和卡车对地面的压力
C．卡车对地面的压力和地面对卡车的支持力
D．地面对卡车的摩擦力和卡车对地面的摩擦力
A
课堂反馈
5．如图7－2所示，一名同学正在用水平方向的推力推停在水平地面上的汽车，但没有推动。推车时水平方向的推力F与地面对车的摩擦力f的大小关系是(　　)
A．F一定小于f
B．F可能小于f
C．F一定等于f
D．F可能大于f
C
课堂反馈
图7－2
6．下列关于作用力、反作用力的叙述，正确的是(　　)
A．一般情况下，先有作用力，后有反作用力
B．作用力和反作用力是一对相互平衡的力
C．作用力和反作用力同时作用在同一个物体上
D．作用力和反作用力分别作用在两个物体上
D
课堂反馈

谢 谢 观 看！