《二力平衡》教案 (公开课)2022年人教版物理

第2节二力平衡
知识与技能
1．依据生活经验认识平衡力和平衡状态的概念，会判断物体受到的力是否为平衡力。

2．会利用二力平衡知识分析解决实际问题。

过程与方法
1．经历探究二力平衡条件的实验过程，归纳、总结得出结论。

2．通过认识平衡力和平衡状态关系，进一步体会力与运动的密切关系。

情感、态度与价值观
1．通过参与实验活动，培养学生积极参与科学探究实践的思想和互相配合的协作精神。

2．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。

教学重点
二力平衡的物理意义。

教学难点
二力平衡的探究及其应用。

教具准备
卡片、棉线、铁架台、小车、两个定滑轮、两个大吊盘、砝码盒、细绳、多媒体课件等。

一、情景引入
播放视频：匀速上浮的潜水艇、缓缓降落的宇宙飞船、放在课桌上的书本、吊在天花板下的电灯等。

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？
二、新课教学
探究点一：二力平衡的概念
提出问题：惯性定律告诉我们，物体不受力时，将保持静止或匀速直线运动状态。

但不受力的物体是不存在的，那么为什么有些物体还会保持静止或匀速直线运动状态呢？
探究：(1)让学生提着书包不动。

书包受重力和手对它向上的拉力，为什么书包受两个力作用会保持静止？(2)在平直马路上匀速行驶的汽车，受到牵引力和阻力。

为什么水平方向汽车受两个力作用会保持匀速直线运动状态？
小组讨论、分析、交流：如果将手松开，书包将落到地上，显然向上的拉力将使书包下落的重力产生的效果抵消了，使书包不至于下落；同样道理，汽车牵引力将阻力产生的效果抵消了，也可以说阻力将牵引力产生的效果抵消了，使汽车的速度不发生变化。

结论：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。

我们就说这几个力相互平衡，这时的物体我们就说它处于平衡状态。

探究点二：二力平衡条件
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。

问题：物体受两个力作用一定就能保持静止或匀速直线运动状态吗？
举例：放在光滑斜面上的书，受重力和斜面的支持力但要沿斜面下滑；电梯受重力和向上的拉力，起动后，速度越来越快。

问题：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？
学生讨论说出自己的见解。

探究：
1．猜想与假设。

让学生猜想在什么条件下二力平衡。

(可能与作用力的大小、方向、作用位置……有关) 2．制定实验方案、设计实验。

学生根据桌上所准备的实验装置，如以下列图(还有假设干质量相等或不等的砝码)，自己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。

各实验小组交流设计的实验方案，并对自己设计的方案进行修改。

3．学生分组实验。

实验方法：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下面的表格中。

4.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。

学生归纳总结，得出结论：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。

5．评估。

可以向学生指出，小车在水平方向还会受到摩擦阻力，但实验中控制这个阻力很小，与拉力相比可以忽略。

教师总结：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。

“八字口诀〞：同体、等值、反向、共线。

探究点三：二力平衡的应用
1．根据物体的运动状态判断受力情况。

思考：吊在空中静止不动的电灯，假设电线的拉力为2N，那么灯受到的重力是多少？
学生分析：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一对平衡力。

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，且在同一条直线上，所以灯受到的重力为2N。

教师总结：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，进而判断所求力的大小和方向。

2．根据受力情况判断物体的运动状态。

思考：火车在平直的轨道上行驶，在水平方向上受牵引力和阻力。

如果牵引力大于阻力，
火车将怎样运动？如果牵引力小于阻力，火车又将怎样运动？牵引力和阻力相等时，火车又将怎样运动？
学生讨论后答复：牵引力大于阻力，火车将加速；牵引力小于阻力，火车将减速；牵引力和阻力相等时，水平方向二力平衡，火车匀速直线前进。

教师总结：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。

3．一对平衡力和一对相互作用力的区别。

思考：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。

试着把它们加以区别。

学生讨论后答复：相同点是都满足大小相等，方向相反，作用在同一直线上；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。

两个力，只要不是作用在同一物体上，就不可能是平衡力；两个力中，发生作用的物体只要出现第三个，就不可能是相互作用力。

三、板书设计
第2节二力平衡
本节内容由“二力平衡的条件〞和“二力平衡条件的应用〞两局部内容组成。

教学的重点是二力平衡的条件，关键是让学生经历探究二力平衡条件的实验过程。

二力平衡条件的应用是本节教学的难点，突破它的关键是通过对生活中实例的观察与分析，引导学生归纳、总结、应用二力平衡的条件。

第3节动能和势能
知识与技能
1．能通过实例从做功的角度描述能量，能说出能量与做功的关系，记住能量的单位。

2．能利用实例或实验初步认识动能、势能的概念，并能运用其解释相关的现象。

3．能通过实验探究，了解动能、势能的大小跟哪些因素有关。

过程与方法
1．通过观察认识动能和势能的存在，通过归纳概括得到动能和势能的概念。

2．在了解动能、势能的大小跟哪些因素有关的活动中，学会用科学探究的方法研究物理问题。

情感、态度与价值观
1．具有从能量的角度分析物理问题的意识。

2．通过科学探究，使学生经历根本的科学探究过程，学习科学探究方法，开展初步的科学探究能力，养成尊重事实、探索真理的科学态度。

教学重点
1．理解动能和势能的概念。

2．探究影响动能和势能的因素。

教学难点
能的概念的建立。

教具准备
钢球、斜槽轨道、小木块、砝码、弹簧、多媒体课件等。

一、情景引入
复习旧知：当一个力作用在物体上，物体在这个力的作用下，沿力的方向上通过了一段距离，这个力的作用有了成效，就说这个力做了功。

演示：用手推动木块，使木块运动一段距离。

在此过程中，手的推力是否做了功？
出示斜槽，并演示钢球从斜槽上滚下，在水平桌面上撞击木块，使木块移动了一段距离。

让学生分析碰撞过程中，有没有做功？
利用学生分析的结果“钢球对木块做了功〞引入能量的概念：一个物体能够做功，我们就说它具有能量。

可见物理学中，能量和功有着密切的联系，能量反映了物体做功的本领。

不同的物体做功的本领也不同。

一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。

(功和能有密切联系，从做功直接引入能的概念。

并为下面设计探究影响动能大小的因素做好了铺垫。

)
我们在日常生活中经常提到能，诸如热能、电能、能源开发，等等。

“能〞是物理学中的一个重要概念，能的概念跟功的概念有密切联系。

我们说一个物体能够做功，这个物体就具有能。

电流能做功，具有电能；燃料燃烧放热可以做功，具有热能。

自然界中，能的形式很多，今天我们学习最常见的能的形式——动能和势能。

二、新课教学
探究点一：动能
1．什么样的物体具有动能？
观察和分析生活中的实例：急流的河水能把石头冲走，流水能做功；飞行的子弹能把木板打穿，飞行的子弹能做功；风吹动帆船航行，空气流动形成的风能做功。

引导同学们找出不同现象的共性内容。

学生分析：这些物体能做功，它们都具有能。

它们的能量是由于物体运动才具有的。

水由于流动、子弹由于飞行、空气由于流动而具有能。

归纳总结：物理学中把物体由于运动而具有的能叫动能。

一切运动的物体都具有动能。

2．动能的大小跟哪些因素有关。

物体能够做的功越多，表示这个物体具有的能量越大。

那么动能的大小决定于哪些因素呢？现在我们通过实验来研究。

这是个带槽的木板，我们把钢球放到斜面上由静止滚下，到达平面上撞击一个小木块，推动木块做功，根据木块被推动的距离远近来判断钢球具有的动能的大小。

教师演示，学生观察实验。

第一次，我们使小钢球从某一高度由静止开始滚下，注意观察木块被推的距离。

第二次，我们换一个质量大的钢球，从同一位置由静止开始滚下，到达平面上时和刚刚的小钢球具有同样的速度，再观察木块被推动的距离。

很显然，第二次木块被推的距离比第一次远得多。

说明大钢球做的功多，也就是大钢球具有的动能大。

提问：这个实验说明了什么？
学生答复：这个实验说明了物体的动能大小跟它的质量有关，速度相同时，质量越大，动能越大。

我们用同一个钢球再做两次实验。

教师演示，学生观察。

第一次，我们让钢球从比较低的位置由静止开始滚下。

第二次我们让钢球从比较高的位置由静止开始滚下。

比较两次实验中木块被推的距离大小。

很显然，钢球从更高的位置滚下来，到达水平面上时具有更大的速度，木块被推得更远。

提问：这个实验说明了什么？
学生答复：这个实验说明同一个物体速度越大，动能越大。

通过以上实验可知，物体的质量越大，速度越大，动能就越大。

(运用事例比照进行思考，学生易于接受新知识。

)
提问：一列缓慢行驶进站的火车和一辆高速行驶的汽车相比较，谁的动能更大？
让学生分组讨论，鼓励学生从网上搜索信息，分析论证。

探究点二：势能
运动的物体具有动能。

生活中也有很多物体并没有运动，但是它们也能做功，也具有能。

1．什么样的物体具有重力势能？
人们在打桩时，必须把重锤高高举起，当重锤落下时可以做功，因为重锤受到竖直向下的重力，重锤下落时沿着重力的方向向下通过了一段距离，所以举高的重锤可以做功，将木桩打入地里。

试想，一个重锤如果静止压在木桩上是不是能做功？
物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能叫重力势能。

2.重力势能的大小跟哪些因素有关？
请大家判断以下物体的重力势能的大小。

(1)打地基时，质量是20千克的石制重锤和质量是100千克的铁制重锤被举得同样高，谁的重力势能大？学生答复。

(2)同一个重锤，被举高1米或3米两种情况下，哪种情况重力势能大？学生答复。

通过以上的两个例子，大家能判断出重力势能的大小跟物体的质量和所处位置的高度有关，物体的质量越大，位置越高，它具有的重力势能越大。

(让学生了解高空坠物的危害，教育学生如何防范高空坠落物。

)
随着高层建筑的增多，高空坠落物伤人的事件时有发生，造成的伤害十分严重。

防范高空坠物应注意：
1．警惕高架的广告牌。

由于大风或自然松动，容易导致广告牌瞬间倒塌坠落。

2．注意居民楼房坠物。

阳台上的花盆等摆放物会由于主人浇花操作不当或大风而引起坠落。

3．要小心高楼的墙面装饰物和窗户玻璃碎片。

刮风时，高层楼房墙面的装饰物或松动的表层可能发生脱落，窗户上的玻璃、碎片也可能坠落。

4．注意建筑施工工地的坠落物。

平安防护网假设不齐全，砖石物料就可能会从上面掉下来。

防范措施：
1．对易坠落物，如广告牌、阳台摆放物品等，经常进行检查、紧固，确保其牢固可靠。

2．行人尽量远离可能出现高空坠落物的地方。

除了应随时注意观察之外，在楼前、楼后行走时尽量离墙壁远一些为好。

因工作条件而不能远离时，要加强自我保护，戴好平安帽。

3．什么样的物体具有弹性势能？
大家看一个实验，教师边演示，边讲授。

这是一个弹簧，把一个砝码放在弹簧上的小木板上，用力将弹簧压缩，使其发生弹性形变。

此时，弹簧静止，没有动能。

弹簧也没有被举高，也没有重力势能。

可是大家想象，弹簧能不能做功？
能！放开手，砝码被弹簧举起来。

可见，被压缩的弹簧也具有能。

这种能区别于动能和重力势能，它是由于物体发生了弹性形变而具有的能。

所以，发生弹性形变的物体具有的能叫弹性势能。

物体在很多情况下都具有弹性势能。

射箭用的弓被拉满时产生弹性形变，具有弹性势能。

钟表的发条在卷紧时具有弹性势能，通过做功来带动钟表机件正常转动。

4．物体的弹性势能的大小跟弹性形变大小有关，弹性形变越大，它具有的弹性势能越大。

5．重力势能和弹性势能都叫作势能。

三、板书设计
第3节动能和势能
本节课主要的教学内容有：动能、势能的概念、探究动能和势能的影响因素。

能是物理学中最重要的概念之一，它比较抽象，不易理解，只能通过有关的物理现象来肯定它的存在。

而八年级学生的思维比较单一，思维处于感性阶段，他们容易接受相对形象的物理概念，对抽象的“能〞的概念感到困惑，所以本节教学的重点是初步理解动能、势能的概念，知道影响动能和势能的因素。