第2节 二力平衡 (2)

第2节二力平衡
【教学目标】
一、知识与技能
1．知道什么是二力平衡及二力平衡的条件；
2．知道物体在平衡力作用下将保持匀速直线运动状态或静止状态；
3．能判断物体是否处于平衡状态，并能分析哪两个力是一对平衡力.
二、过程与方法
1.通过组织学生讨论并对物体进行受力分析，理解二力平衡的概念；
2.通过组织学生实验探究得出二力平衡的条件.
三、情感、态度与价值观
1.培养学生养成实事求是，尊重自然规律的态度.
2.引导学生积极参与二力平衡条件的实验探究，培养学生善于与他人合作的精神.
【教学重点】二力平衡的条件及应用.
【教学难点】会应用二力平衡的知识解决简单的实际问题.
【教具准备】多媒体课件、小车、带滑轮支架的长木板、玻璃板、细线、钩码（若干个）.
【教学课时】1课时
【巩固复习】
教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.
【新课引入】
师同学们，我们在前面学习了牛顿第一定律，那么牛顿第一定律告诉了我们什么？
生：物体在不受力的作用时，将总保持静止状态或匀速直线运动状态.
师我们知道，实际生活中不受力的物体是没有的.那为什么还有物体处于静止状态或匀速直线运动状态呢？
学生思考、讨论.
师当甲、乙两位同学在门里、门外（同一位置，用力方向相反）推门时，如果要门保持静止不动，需要满足什么条件?生：两人用力（大小）相等.师对了，就是因为当两人用力大小相等时，产生的作用效果相互抵消，门相当于不受力.
这时我们就说两个力平衡，门处在平衡状态，即处于静止.现实中这样的例子很多，好，我们就一起来探究吧.
【进行新课】
平衡状态下力与运动的关系
师上面的事例告诉我们，当物体处在平衡状态时，受到的力是平衡力.平衡状态是指静止状态、匀速直线运动状态.也就是说当物体处在静止状态或匀速直线运动状态时，物体不受力或受到平衡力的作用.
师请大家观察桌面上的书，挂在天花板上的电灯，平直公路上匀速行驶的汽车，分析它们的运动状态和受力情况.
学生思考、讨论：
生1：放在桌面上的书处于静止状态，受到重力、桌面对书的支持力，表明重力与支持力平衡；
生2：挂在天花板上的电灯处于静止状态，受到重力、拉力，表明重力与拉力平衡.
生3：平直公路上匀速行驶的汽车（做匀速直线运动），在竖直方向受到重力和支持力，水平方向受到牵引力和阻力，重力与支持力平衡，牵引力与阻力平衡.
教师总结：由此可见，物体在平衡状态下，要么不受力，要么受平衡力.反过来，当物体不受力或受平衡力时，就总保持静止状态或匀速直线运动状态.
板书：
例题1 （用多媒体展示）如图所示,悬挂在树枝上的苹果静止不动,苹果受到力和力作用，它们平衡力，苹果处于平衡状态.（后两空均选填“是”或“不是”）
解析：平衡状态就是指运动状态保持不变的状态，即要么处于静止状态，要么处于匀速直线运动状态.题中苹果处于静止不动，即处于平衡状态，那么苹果受到
平衡力作用.因为苹果必定受到重力作用，而且重力的方向竖直向下，所以苹果还受到树枝对它竖直向上的拉力作用.
答案：重拉是是
二力平衡的条件和应用
1.二力平衡的条件
师物体处于平衡状态时，要么不受力，要么受平衡力作用.若是受平衡力，可以是两个力，也可以是多个力.
教师提问：如果处于平衡状态下的物体只受两个力作用时，这两个力满足什么条件才能平衡呢？我们设计实验来探究这两个力的平衡条件.
学生猜想：可能与作用力的大小、方向、作用点位置等有关.
师我们就以教材P20页图8.2-2中设计的实验来探究.（组装实验器材）
进行实验：
a.在小车左端挂一个钩码，右端挂两个钩码（使两托盘里的砝码质量不相等）,小车由静止开始向右运动；
b.如图（教材P20页）8.2-2所示在小车左右两边各挂一个钩码（使两托盘里的砝码质量相等），放手后小车仍保持静止；
师是否只要两个力大小相等，这两个力就可以相互平衡呢？
c.在b的基础上转动小车，使小车受到的力不在同一直线上，放手后小车由静止变成转动；
得出结论：小车受到大小相等、方向相反，并且在同一直线上的两个力，原来静止的小车仍保持静止状态.
师用手拨动小车，小车会怎么样呢？
d.用手拨动小车，小车运动很短一段距离会停下来；
师为什么小车运动很短一段距离会停下来，而不是一直运动下去？
生：受到木板对小车的阻力（摩擦力）.
e.把光滑的玻璃板放在木板上，小车放在玻璃板上重做上面的步骤，小车滚动的距离会更远.
进行推理：如果物体表面绝对光滑，小车受到的阻力为零，同时受到大小相等、方向相反，并且在同一直线上的两个力，原来运动的小车将一直保持匀速直线运动下去.
在学生讨论的基础上，让学生观看二力平衡多媒体Flash动画，让学生对二力平衡的条件有更直观的印象.
教师引导学生得出结论，并进行板书：
板书：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，并且在同一直线上，这两个力就彼此平衡，这两个力称为一对平衡力.（简记：同体、等值、反向、共线.）
注意：这四个条件必须同时具备，缺一不可.尤其要注意作用在同一物体上，不能是作用在不同的物体上.
例题2 (用多媒体展示)在“探究二力平衡条件”的活动中，主要是通过探究力对物体的作用效果来实现探究目的的.如图所示是可供选择的两种探究方案.
（1）图a的探究方案中研究对象是小卡片，图b的探究方案中研究对象是
；
（2）小明选择了图a所示的探究方案.他将系于小卡片两对角的细线分别跨过左右支架上的滑轮后，就在两线端挂上钩码.这是用于探究两个力的和对物体平衡的影响；
（3）探究活动中还要求要把小卡片转过一个角度，然后再松手.这样做的目的是用于探究不在上的两个力对物体平衡的影响.
（4）两个探究方案相比较，你认为哪个方案的探究过程对实验结论的影响小一些？为什么？
解析：图b中研究的对象是小车，观察小车在受到水平方向的两个拉力（忽略小车与木板之间的摩擦阻力的理想情况）作用下的运动状态时，如果小车做匀速直线运动，那么小车受到的是平衡力.由于实际当中，小车要受到阻力，所以两边所挂钩码的质量略有差别. 图a研究的是小卡片，由于小卡片的质量很小，所以它的重力可忽略不计，因此可不考虑竖直方向的受力，仅仅只考虑水平方向的受力，因此a实验效果更明显.
答案：（1）小车（2）大小方向（3）同一条直线（4）a方案的探究过程对实验结论的影响小些，因为小卡片的重力可忽略不计，它只受两个拉力的作用（或
b方案中要受到阻力的影响）
2.二力平衡的应用
师二力平衡在实际中有着广泛的应用，如水平行驶的列车重力为1×108N，那么它受到的轨道对它的支持力为多少N，方向如何？
生：支持力1×108N，方向竖直向上.
师为什么？
生：因为列车在竖直方向处于平衡状态，因此，受到的重力和轨道对它的支持力是一对平衡力，二者大小相等，方向相反.
板书：二力平衡条件的应用：①根据物体处于静止状态，或匀速直线运动状态，可以分析出作用在物体上的力的大小和方向；②根据物体的受力情况判断物体的运动状态.
平衡力与相互作用力
师在前面刚学力时，我们知道，物体间力的作用是相互的，即一个物体在对别的物体施加力的同时，也要受到别的物体对它施加力的作用.也就是说，力总是成对出现的，把其中的一个力叫作用力，另一个力叫反作用力，作用力与反作用力是一对相互作用力.那么它与平衡力有什么区别呢？我们不妨就以放在桌面静止的书为例进行分析比较它们的相同点和不同点.
学生讨论、思考.
教师引导学生作图分析受力情况.
A.一对平衡力：书受到的重力G与桌面对书的支持力F.（如图甲所示）
B.一对相互作用力：桌面对书的支持力F与书对桌面的压力F′.（如图乙所示）
教师用多媒体播放课件“平衡力与相互作用力的区别”，并讲解.
“平衡力与相互作用力的区别”（多媒体课件）
注意：二者最明显的区别是：平衡力的两个力是作用在同一物体上的，而相互作用力的两个力是作用在不同的物体上的.
【教师结束语】通过这节课的学习，我们进一步理解了力与运动的关系，明白了物体处于平衡状态时（即处于静止或匀速直线运动状态时）不受力或受到平衡力.反之，当物体不受力或受到平衡力时，物体处于平衡状态（即静止的物体将总是静止，运动的物体将总是保持匀速直线运动）.最后我们还知道了平衡力与相互作用力的区别，体会到平衡力与我们的生产、生活密切相关.好，谢谢大家！
课后作业
完成本课时对应练习.
1.本节教学从牛顿第一定律分析入手，提出不受力是一种理想状态，实际中物体是受力的，但又发现物体处于静止状态或匀速直线运动状态，进而提出问题：这又怎么理解呢？让学生带着问题去思考，引导学生为寻求谜底而去探究学习.接着立即从身边常见事例入手，带领学生走向知识殿堂，启发学生思考，引导学生猜想、分析，然后通过实验去验证他们的猜想，做到“从生活走向物理，从物理走向社会”，体现了新的教学理念，充分激发了学生学习物理的兴趣.
2.在充分调动学生的自主学习时，教师引领学生参与实验，采用边提问、边实验、边讨论、边总结的方法，引导学生参与知识形成的全过程.在教学中结合一个个新问题的提出和解决，使学生领会提出问题的思路，解决问题的方法.通
过有序地进行观察、分析的训练，培养学生的观察、实验能力和分析、概括能力.。