二力平衡与二力合成

12.6二力平衡与二力合成

一、教学目标

1 •知识与技能

①对于平衡态的物体进行受力分析，认识平衡力的概念；

②认识到在平衡力作用下，物体也能够保持静止或匀速直线运动状态；

③认识力的作用效果，知道合力与分力都是从力的作用效果来定义的；

④通过实验探究，获知在同一直线上同方向与反方向的合成情况。

2.过程与方法

①在探究实验中处理实验数据，并从对数据的分析处理中认识二力平衡的条件，知道状态变化的原因；

②应用二力平衡的知识分析、解决简单的问题；

③让学生在探究过程中，让学生经历从提出假设、到验证假设，直到形成科学理论的过程；

④学会用观察的方法，进行学习；

⑤能积极主动与他人交流和讨论，逐步形成良好的学习习惯。

3.情感、态度与价值观

①通过交流与讨论，培养学生合作意识；

②通过试验，培养学生创新精神，激发求知欲；

③由分析平衡态的受力，培养发现问题，由验证二力平衡条件培养动手解决问题的能力;

④树立辩证唯物主义的观点。

二、教学重点：

①二力平衡条件的应用；

②让学生通过对实验探究的参与，认识同一直线上二力的合成情况。

三、教学难点：

①学生认知结构中建立二力平衡条件的过程；应用二力平衡条件解释实际问题；

②让学生了解等效代替的科学方法，认识等效替代对物理发现的重要作用。

四、教学内容精析：

（一）二力平衡：

1.什么是力的平衡

物体在受到几个力的作用时，如果物体保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这几个力相互平衡。如：静止在桌面上的物体、在平直轨道上匀速行驶的火车、匀速步行的学生、静止在地面上的汽车等。

2.实验研究二力平衡的条件

在木板A、B、C处钉上三个钉子，钉子上套上小滑轮，用绕过小滑轮的线来拉一块硬纸板，如图（甲）所示。在A、B处挂等重的钩码时，F i与F2在一条直线上，纸板不动，说明纸板受到的两个力是平衡的。如图乙在A、C处挂等重的钩码时，F i与F2虽然大小相等，方向相

反，但是不在一条直线上，纸板转动，说明这样的两个力不是平衡力。纸板转过一定角度后，作用在纸板上的两个力又在一条直线上时，两个力平衡，纸板重新静止下来。

可见，两个力的平衡必须满足以下四个条件：两个力作用在一个物体上，大小相等、方向相反、作用在一条直线上。

根据同一条直线上力的合成的法则可知，当两个力彼此平衡时，物体受到的合力是0。

二力平衡的条件可简记为：同体、共线、等大、向反。彼此平衡的两个力的合力为零。

甲 乙

3. 二力平衡条件的应用

（1 ）根据物体的运动状态判断物体的受力情况； （2 ）根据物体的受力情况判断物体的运动状态。 4 •力和运动的关系

一个物体不受力或只受平衡力时，它将处于静止状态或匀速直线运动状态（速度的大小 和运动方向都不会改变）；

一个物体的运动状态发生改变时，一定受到非平衡力的作用，所以说力是改变物体运动 状态的原因。

（二）二力合成：

1、 如何理解合力

几个力共同作用的效果可以用一个力来代替，则这个力就是那几个力的合力（那几个力 称为这个力的分力）。可见，合力概念是建立在“等效”的基础上。既然是从力的作用效果 着手，那么在分析一个物体受力时，合力和分力是不共存的。如：甲、乙两人拉车前进，也 可用一个丙代替甲、乙两人拉车前进，则丙对车的拉力就是甲、乙两人对车拉力的合力。显 然不能理解为甲、乙、丙三个人同时在拉车。

2、 如何求合力

求合力的方法叫力的合成。最简单、最基本的合成是同一直线上二力的合成。

作用在同一个物体上的两个力，如果它们的作用方向相同，合力的方向与这两个力的方 向相同，合力的大小等于这两个力的大小之和。例如甲、乙两人都对同一个桌子有力的作用， 甲用20牛的力向东拉，乙用 30牛的力向东推，桌子受到的合力方向向东，大小为

50牛。

如果同一直线上两个力的作用方向相反，合力的方向为较大一个力的方向，合力的大小 等于两个力大小之差。如果甲向东拉桌子，乙向西拉桌子，力的大小仍为 20牛、30牛，则合

力向西、大小为 10牛。

3、 合力的大小变化范围

在同一条直线上两力 ［和-的合成，当两力同向时合力最大，反向时合力最小，则两力

（三）一对平衡力与一对相互作用力的比较

的合力的范围

|F 厂咔恥R + E .

五、典型例题

例1、如图所示，其中属于平衡力的是（）

分析与解：

根据二力平衡条件：同体、共线、等大、向反，同时满足四个条件的只有图A; B图的两

个力没有作用在同一直上；C图中的两个力大小不等；D图中的两个力方向不是相反的；因此, 本题正确选项为A o

答案：A

例2、如图所示，弹簧所受重力不计，上端固定在天花板上，下端悬挂一个小球, 处于静止状态，下列几种说法中属于相互平衡的力是（）

A、天花板对弹簧的拉力和弹簧对天花板的拉力

B、球对弹簧的拉力和弹簧对球的拉力

C、弹簧对球的拉力和球受到的重力

D、球对弹簧的拉力和球受到的重力

分析与解：

天花板对弹簧的拉力和弹簧对天花板的拉力，是发生在天花板和弹簧之间的一对相互作用力，分别是弹簧和天花板所受到的力，故选项A错；同理，选项B所述的也是一对相互作

用力；弹簧悬吊的小球处于静止状态，此时它只受重力和拉力的作用，它所受的这一对力是平衡力，故选项C 正确；球对弹簧的拉力，受力物体是弹簧，球的重力是球受到的，它们不是一对平衡力，故选项D错。因此本题正确选项为C o

答案：C

例3、甲、乙、丙三台起重机均吊着 2.5吨货物，甲货物以4米/秒的速度匀速上升，乙

货物以2米/秒的速度匀速下降，丙货物静止在空中。那么起重机钢绳在以上三种情况下受力大小是（）

A.甲最大

B.乙最大

C.丙最大

D.三种情况一样大

分析与解：

货物受重力和起重机钢绳的拉力作用。在甲、乙、丙三种情况下，货物保持匀速直线运