二力平衡【教案】

二力平衡一、教學(xué)目標1．依據(jù)生活經(jīng)驗認識平衡力和平衡狀態(tài)的概念，會判斷受到的力是否為平衡力。2．經(jīng)歷探究二力平衡條件的實驗過程，歸納、總結(jié)出結(jié)論。3．會利用二力平衡的知識分析解決實際問題。二、教學(xué)重點及難點重點：二力平衡的條件。難點：二力平衡條件的應(yīng)用。三、教學(xué)用具兩端帶定滑輪的光滑桌面、小車、托盤、砝碼、卡片、細線等。四、相關(guān)資源《跳傘》圖片集、《勻速直線飛行的飛機》圖片等資源。五、教學(xué)過程【課堂引入】教師提問：請說出牛頓第一定律內(nèi)容。學(xué)生回答：一切物體在不受力時，總保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。牛頓第一定律告訴我們當物體不受外力作用時，總處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。那么如果物體受到力的作用時，能不能處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)呢？【新知講解】（一）二力平衡教師：生活中實際不受力的物體是不存在的，物體往往同時受到多個力的作用而處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)。教師出示圖片并提問：吊在天花板下的電燈和勻速降落的跳傘運動員，它們受到力的作用嗎？若受到，它們又受到哪些力的作用？這些力可能存在什么關(guān)系？學(xué)生討論并分析：電燈和跳傘運動員的受力情況，它們都受到豎直向下的重力和豎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。教師總結(jié)：物體在幾個力的作用下處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。這幾個力的作用效果和不受力時的效果是一樣的，這幾個力的作用效果相互抵消，相當于不受力。我們說這幾個力相互平衡。我們把靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)叫做平衡狀態(tài)。教師明確指出：當物體受到平衡力的作用時，它肯定處于平衡狀態(tài)（靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)）；反過來，當物體處于平衡狀態(tài)（靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)）時，此時它受到的力肯定是平衡力。物體處于平衡狀態(tài)時往往受到兩個力或者多個力的作用，物體受兩個力的作用而平衡時，叫二力平衡。（二）二力平衡的條件1．實驗探究教師出示圖片并提問：靜止在桌面上的花瓶，它受到哪些力的作用？這些力可能存在什么關(guān)系呢？學(xué)生討論并回答：花瓶受到重力和支持力，這兩個力可能大小相等，方向相反。教師明確：兩個力應(yīng)該在同一物體上；兩個力的大小可能要相等（產(chǎn)生的效果相當）；兩個力的方向可能要相反（產(chǎn)生的效果互相抵消）；兩個力可能要在一條直線上。猜想有四種，為了準確得出實驗結(jié)果，應(yīng)采用什么方法？教師強調(diào)：控制變量法。2．實驗設(shè)計學(xué)生討論并設(shè)計出合理的實驗方案。根據(jù)實驗方案選擇合理的實驗器材。【實驗器材】小車、兩端帶定滑輪的光滑桌面、細線、托盤兩個（相同）、砝碼若干?！緦嶒灢襟E】把小車放在光滑的水平桌面上，向掛在小車兩端的托盤里加砝碼。觀察小車在什么條件下會保持平衡狀態(tài)。（1）使兩托盤里砝碼的質(zhì)量不相等；（2）使兩托盤里砝碼的質(zhì)量相等；（3）保持兩托盤里的砝碼的質(zhì)量相等，把小車在水平桌面上扭轉(zhuǎn)一個角度后施放。學(xué)生分組實驗。教師巡視并指導(dǎo)或幫助學(xué)生實驗?！緦嶒灡砀瘛繉嶒炍矬w在水平方向所受二力的情況運動狀態(tài)是否改變大小方向是否在一條直線上1不相等相反在同一條直線上改變2相等相反在同一條直線上不改變3相等成一定角度不在同一條直線上改變教師引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：作用在同一物體上的兩個力，如果大小相等、方向相反，并且在同一條直線上，這兩個力就彼此平衡，此時物體處于平衡狀態(tài)。簡記：同體、等大、反向、共線。3．練一練（1）下列情況，兩個力平衡嗎？為什么？（2）如果作用在同一個物體上的兩個力F1和F2，三要素相同，這兩個力是平衡力嗎？學(xué)生討論并回答，加深二力平衡條件的認識。（三）二力平衡條件的應(yīng)用1．彈簧測力計原理教師出示圖片并提問：在前面的學(xué)習(xí)中，我們已使用彈簧測力計測量物體的重力，那么彈簧測力計的示數(shù)為什么就等于物體的重力？學(xué)生討論并回答：鐵塊受豎直向上的拉力F，受豎直向下的重力G，鐵塊處于靜止狀態(tài)，所以它所受的拉力F和G是一對平衡力，F(xiàn)和G的大小相等。根據(jù)力的作用是相互的，鐵塊受到的拉力與彈簧受到的拉力是一對相互作用力，大小相等，所以彈簧受到的拉力等于物體的重力，也即彈簧測力計的示數(shù)等于物體的重力。2．運動狀態(tài)與受力情況教師演示實驗：在彈簧測力計下面掛1N的鉤碼，讓彈簧測力計按下列要求運動，觀察現(xiàn)象，分析受力情況。（1）在豎直方向保持靜止；（2）在豎直方向勻速運動；（3）從靜止開始突然向上運動。學(xué)生觀察。當鉤碼在豎直方向保持靜止和在豎直方向勻速運動時，彈簧測力計的示數(shù)是1N；當鉤碼從靜止開始突然向上運動時，彈簧測力計的示數(shù)大于1N。教師：說明物體處于平衡狀態(tài)時受力一定平衡，物體處于非平衡狀態(tài)時受力一定不平衡。3．二力平衡和相互作用力我們學(xué)了相互作用力和二力平衡，它們有什么區(qū)別呢？學(xué)生討論并回答。物體在受到幾個力的作用時，如果保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，我們就說這幾個力平衡，彼此互稱平衡力。作用在同一物體上的兩個力，如果大小相等、方向相反且在同一直線上，這兩個力就彼此平衡，又叫二力平衡?？梢娖胶饬ψ饔迷谕晃矬w上；作用力和反作用力是發(fā)生在相互作用的兩個物體之間，即分別發(fā)生在施力物體和受力物體上。它們的相同點是：兩個力大小相等，方向相反、在同一直線上。教師出示圖片：找到圖片中哪兩個力是相互作用力？哪兩個力是平衡力？學(xué)生討論并回答：桌面對花瓶的支持力N和花瓶受到的重力G是一對平衡力，花瓶受到的支持力N和花瓶對桌面的壓力F是一對作用力和反作用力。典型例題例1．放在水平桌面上的木塊處于靜止狀態(tài)，下列各對力中是平衡力的是（）A．木塊受到的重力和木塊對桌面的壓力B．木塊對桌面的壓力和桌面對木塊的支持力C．木塊受到的重力和桌面對木塊的支持力D．木塊受到的重力和木塊對地球的吸引力解析：A選項，木塊受到的重力，受力物體是木塊；木塊對桌面的壓力，受力物體是桌面。受力物體是兩個，不是二力平衡。故A錯誤。B選項，木塊對桌面的壓力，受力物體是桌面；桌面對木塊的支持力，受力物體是木塊，受力物體是兩個，不是二力平衡。故B錯誤。C選項，木塊受到的重力和桌面對木塊的支持力，滿足二力平衡的四個條件，是二力平衡。故C正確。D選項，木塊受到的重力，受力物體是木塊；木塊對地球的吸引力，受力物體是地球。受力物體是兩個，不是二力平衡。故D錯誤。答案：C例2．對于靜止在地面上的講臺，下列說法正確的是（）A．講臺對地面的壓力等于講臺的重力，所以它們是一對平衡力B．用力推講臺，講臺不動，是因為推力小于講臺受到的阻力C．如果講臺受到的力全部消失，仍然保持靜止D．講臺是靜止的，因此它沒有慣性解析：A選項，講臺對地面的壓力與講臺的重力，沒有作用在同一物體上，且方向相同，不是平衡力，故A錯誤。B選項，用力推講臺，講臺不動，處于靜止狀態(tài)，受力平衡，此時推力等于講臺受到的阻力，故B錯誤。C選項，講臺原來靜止，如果講臺受到的力全部消失，由于慣性，仍保持原來的靜止狀態(tài)，故C正確。D．任何物體任何情況都有慣性，故D錯誤。故選C。答案：C例3．起重機以1m/s的速度勻速吊起一個重物，鋼絲繩對重物的拉力是6000N。若起重機吊著這個物體以2m/s的速度勻速下降，這時鋼絲繩對重物的拉力是（）A．12000NB．6000NC．3000ND．無法判定解析：做勻速運動時，不管向上還是向下，不管速度大小，物體都處于平衡狀態(tài)，受到平衡力的作用，此時起重機在豎著方向受到拉力和重力。故拉力始終等于物體的重力，大小等于初始的拉力6000N。答案：B六、課堂小結(jié)學(xué)習(xí)了什么是平衡狀態(tài)，探究了二力平衡的條件：作用在同一個物體上的兩個力，如果大小相等、方向