浙教版科学七年级下册3.5 二力平衡的条件

二力平衡的条件
一、教学目标
1．依据生活经验认识平衡力和平衡状态的概念，会判断受到的力是否为平衡力。

2．经历探究二力平衡条件的实验过程，归纳、总结出结论。

3．会利用二力平衡的知识分析解决实际问题。

二、教学重点及难点
重点：二力平衡的条件。

难点：二力平衡条件的应用。

三、教学用具
两端带定滑轮的光滑桌面、小车、托盘、砝码、卡片、细线等。

四、相关资源
《跳伞》图片集、《匀速直线飞行的飞机》图片等资源。

五、教学过程
【课堂引入】教师提问：请说出牛顿第一定律内容。

学生回答：一切物体在不受力时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。

牛顿第一定律告诉我们当物体不受外力作用时，总处于静止状态或匀速直线运动状态。

那么如果物体受到力的作用时，能不能处于静止状态或匀速直线运动状态呢？
【新知讲解】
（一）二力平衡
教师：生活中实际不受力的物体是不存在的，物体往往同时受到多个力的作用而处于静止或匀速直线运动状态。

教师出示图片并提问：吊在天花板下的电灯和匀速降落的跳伞运动员，它们受到力的作用吗？若受到，它们又受到哪些力的作用？这些力可能存在什么关系？
学生讨论并分析：电灯和跳伞运动员的受力情况，它们都受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力的作用。

拉力和重力大小相等，效果互相抵消了。

教师总结：物体在几个力的作用下处于静止状态或匀速直线运动状态。

这几个力的作用
效果和不受力时的效果是一样的，这几个力的作用效果相互抵消，相当于不受力。

我们说这几个力相互平衡。

我们把静止状态或匀速直线运动状态叫做平衡状态。

教师明确指出：当物体受到平衡力的作用时，它肯定处于平衡状态（静止状态或匀速直线运动状态）；反过来，当物体处于平衡状态（静止状态或匀速直线运动状态）时，此时它受到的力肯定是平衡力。

物体处于平衡状态时往往受到两个力或者多个力的作用，物体受两个力的作用而平衡时，叫二力平衡。

（二）二力平衡的条件
1．实验探究
教师出示图片并提问：静止在桌面上的花瓶，它受到哪些力的作用？这些力可能存在什么关系呢？
学生讨论并回答：
花瓶受到重力和支持力，这两个力可能大小相等，方向相反。

教师明确：两个力应该在同一物体上；两个力的大小可能要相等（产生的效果相当）；两个力的方向可能要相反（产生的效果互相抵消）；两个力可能要在一条直线上。

猜想有四种，为了准确得出实验结果，应采用什么方法？
教师强调：控制变量法。

2．实验设计
学生讨论并设计出合理的实验方案。

根据实验方案选择合理的实验器材。

【实验器材】小车、两端带定滑轮的光滑桌面、细线、托盘两个（相同）、砝码若干。

【实验步骤】把小车放在光滑的水平桌面上，向挂在小车两端的托盘里加砝码。

观察小车在什么条件下会保持平衡状态。

（1）使两托盘里砝码的质量不相等；
（2）使两托盘里砝码的质量相等；
（3）保持两托盘里的砝码的质量相等，把小车在水平桌面上扭转一个角度后施放。

学生分组实验。

教师巡视并指导或帮助学生实验。

【实验表格】
实验
物体在水平方向所受二力的情况
运动状态是否改变大小方向是否在一条直线上
1 不相等相反在同一条直线上改变
2 相等相反在同一条直线上不改变
3 相等成一定角度不在同一条直线上改变
教师引导学生得出结论：
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，此时物体处于平衡状态。

简记：同体、等大、反向、共线。

3．练一练
（1）下列情况，两个力平衡吗？为什么？
（2）如果作用在同一个物体上的两个力F1和F2，三要素相同，这两个力是平衡力吗？
学生讨论并回答，加深二力平衡条件的认识。

（三）二力平衡条件的应用
1．弹簧测力计原理
教师出示图片并提问：
在前面的学习中，我们已使用弹簧测力计测量物体的重力，那么弹簧测力计的示数为什么就等于物体的重力？
学生讨论并回答：
铁块受竖直向上的拉力F，受竖直向下的重力G，铁块处于静止状态，所以它所受的拉力F和G是一对平衡力，F和G的大小相等。

根据力的作用是相互的，铁块受到的拉力与弹簧受到的拉力是一对相互作用力，大小相等，所以弹簧受到的拉力等于物体的重力，也即弹簧测力计的示数等于物体的重力。

2．运动状态与受力情况
教师演示实验：
在弹簧测力计下面挂1 N的钩码，让弹簧测力计按下列要求运动，观察现象，分析受力情况。

（1）在竖直方向保持静止；
（2）在竖直方向匀速运动；
（3）从静止开始突然向上运动。

学生观察。

当钩码在竖直方向保持静止和在竖直方向匀速运动时，弹簧测力计的示数是1 N；
当钩码从静止开始突然向上运动时，弹簧测力计的示数大于1 N。

教师：说明物体处于平衡状态时受力一定平衡，物体处于非平衡状态时受力一定不平衡。

3．二力平衡和相互作用力
我们学了相互作用力和二力平衡，它们有什么区别呢？
学生讨论并回答。

物体在受到几个力的作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这几个力平衡，彼此互称平衡力。

作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反且在同一直线上，这两个力就彼此平衡，又叫二力平衡。

可见平衡力作用在同一物体上；作用力和反作用力是发生在相互作用的两个物体之间，即分别发生在施力物体和受力物体上。

它们的相同点是：两个力大小相等，方向相反、在同一直线上。

教师出示图片：找到图片中哪两个力是相互作用力？哪两个力是平衡力？
学生讨论并回答：桌面对花瓶的支持力N和花瓶受到的重力G是一对平衡力，花瓶受到的支持力N和花瓶对桌面的压力F是一对作用力和反作用力。

典型例题
例1．放在水平桌面上的木块处于静止状态，下列各对力中是平衡力的是（）
A．木块受到的重力和木块对桌面的压力
B．木块对桌面的压力和桌面对木块的支持力
C．木块受到的重力和桌面对木块的支持力
D．木块受到的重力和木块对地球的吸引力
解析：A选项，木块受到的重力，受力物体是木块；木块对桌面的压力，受力物体是桌面。

受力物体是两个，不是二力平衡。

故A错误。

B选项，木块对桌面的压力，受力物体是桌面；桌面对木块的支持力，受力物体是木块，受力物体是两个，不是二力平衡。

故B错误。

C选项，木块受到的重力和桌面对木块的支持力，满足二力平衡的四个条件，是二力平衡。

故C正确。

D选项，木块受到的重力，受力物体是木块；木块对地球的吸引力，受力物体是地球。

受力物体是两个，不是二力平衡。

故D错误。

答案：C
例2．对于静止在地面上的讲台，下列说法正确的是（）
A．讲台对地面的压力等于讲台的重力，所以它们是一对平衡力
B．用力推讲台，讲台不动，是因为推力小于讲台受到的阻力
C．如果讲台受到的力全部消失，仍然保持静止
D．讲台是静止的，因此它没有惯性
解析：A选项，讲台对地面的压力与讲台的重力，没有作用在同一物体上，且方向相同，不是平衡力，故A错误。

B选项，用力推讲台，讲台不动，处于静止状态，受力平衡，此时推力等于讲台受到的阻力，故B错误。

C选项，讲台原来静止，如果讲台受到的力全部消失，由于惯性，仍保持原来的静止状态，故C正确。

D．任何物体任何情况都有惯性，故D错误。

故选C。

答案：C
例3．起重机以1 m/s的速度匀速吊起一个重物，钢丝绳对重物的拉力是6 000 N。

若起重机吊着这个物体以2 m/s的速度匀速下降，这时钢丝绳对重物的拉力是（）
A．12 000 N B．6 000 N C．3 000 N D．无法判定
解析：做匀速运动时，不管向上还是向下，不管速度大小，物体都处于平衡状态，受到平衡力的作用，此时起重机在竖着方向受到拉力和重力。

故拉力始终等于物体的重力，大小等于初始的拉力6000N。

答案：B
六、课堂小结
学习了什么是平衡状态，探究了二力平衡的条件：作用在同一个物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且作用在同一条直线上，这两个力就彼此平衡。

七、板书设计
二力平衡
1．平衡状态：我们把静止状态或匀速直线运动状态叫做平衡状态。

2．探究二力平衡的条件：作用在同一个物体，大小相等，方向相反，沿同一直线。

3．二力平衡条件的应用：
（1）物体在平衡力的作用下保持静止或匀速直线运动。

（2）物体保持静止或匀速直线运动受平衡力的作用。