第2节二力平衡(导学案)详解

1 第第 2 节节 二力平衡二力平衡 课题课题二力平衡课型课型新授课 知识与知识与 技能技能 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 过程与过程与 方法方法 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 教学教学 目标目标 情感 态情感 态 度与价值度与价值 观观 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 教学教学 重点重点 二力平衡的条件及应 用 教具教具 准备准备 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 教学教学 难点难点 会应用二力平衡的知 识解决简单的实际问题 教学教学 课时课时 1 课时 1 平衡状态 物体受到几个力作用时 如果保持静止状态或匀速直线运动状 态 我们就说这个物体处于平衡状态 使物体处于平衡状态的两个力 或多个 力 称为平衡力 2 二力平衡条件 作用在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 课前课前 预习预习 3 物体受到的一对平衡力不能 填 能 或 不能 改变物体的运动状态 巩固巩固 复习复习 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 新课新课 导入导入 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 小组问题探讨 我们知道力是改变物体 运动状态的原因 那么物体 受到力时 运动状态是不是 一定会发生改变 知识总结 物体受几个力作用时 如果几个力的作用效果相互 抵消 使物体保持静止或匀 速直线运动状态 我们就说 这几个力相互平衡 二力平 衡是最简单的平衡力 2 进行进行 新课新课 知识点知识点 1 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 进行进行 新课新课 知识点 2 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 图 8 2 2 中设计的实验来探究 组装实验器材 3 4 知识总结 1 物体在平衡状态 时 所受到力的作用效果 相互抵消 合力为零 所 以说平衡状态就是运动状 态不变的状态 即静止状 态或匀速直线运动状态 2 物体处于平衡状 态时 受到的力一定是平 衡力 3 运动状态改变时 一定受到非平衡力的作用 方法总结 判断两个力是不是平 衡力的方法 一是看这两个力是否 满足二力平衡的四个条件 二是看物体在这两个力的 作用下是否处于平衡状态 进行进行 新课新课 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 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 5 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 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 根据物体的受力情况判 断物体的运动状态 进行进行 新课新课 知识点 3 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 规律总结 在研究运动和力的关系 时 首先确定研究对象 选 择合适的对象是关键 然后 分析研究对象的运动状态及 其受力情况 画出物体受力 图 再根据二力平衡条件 判断哪两个力是平衡力 最 后根据题意计算 6 进进 行行 新新 课课 平衡力与相互作用力的区别 多媒体课件 教教 学学 板板 书书 课课 堂堂 小小 结结 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 方法提示 比较平衡力与相互作用 力用到了比较法 规律总结 一对平衡力是相互独立 的两个力 相互作用力也叫 作用力与反作用力 它是相 互依存 性质相同的两个力 7 教材教材 习题习题 解答解答 动手动脑学物理 P22 1 在图 8 2 4 中 F1和 F2是物体所受的方向相反的两个力 哪些情况下 这 两个力是平衡的 2 在平直的地面上 一个人沿水平方向用 20N 的力推一辆小车匀速向西运 动 试画出小车所受阻力的大小和方向 3 质量 40kg 的小船静止在水面 它除了受到重力之外 还受到另一个力的 作用 这个力的大小等于多少 方向如何 试着画出小船受力的示意图 4 在水平公路上匀速行驶的太阳能汽车受到几对平衡力的作用 图 8 2 5 为什么说它们是互相平衡的 请在图 8 2 6 上画出汽车受力的示意图 1 解答 乙丁 2 解答 3 解答 受到支持力的作用 这个力大小为 392N 方向竖直向上 如图 第 3 题图 第 4 题图 4 解答 受到两对平衡力的作用 因为小汽车做匀速直线运动 处于平衡状 态 所以小汽车受到的力互相平衡 如图 难题难题 解答解答 例题 3 用多媒体展示 实验室常用的弹簧秤如图甲所示 弹簧的一端与连 接有挂钩的拉杆相连 另一端固定在外壳上的 O 点 外壳上固定一个圆环 整 个外壳重为 G 弹簧和拉杆的质量忽略不计 现将该弹簧秤以图乙和丙的两种方 式固定在地面上 并分别用同样的力 F0 F0 G 竖直向上拉弹簧秤 则稳定后 弹簧秤的读数分别为 8 难题难题 解答解答 A 乙图读数为 F0 G 丙图读数为 F0 G B 乙图读数为 F0 G 丙图读数为 F0 G C 乙图读数为 F0 丙图读数为 F0 G D 乙图读数为 F0 G 丙图读数为 F0 解析 图乙中 圆环受三个力的作用处于平衡状态 拉力 F0 外壳对圆环 向下的拉力 F1 其中 F1 G 弹簧对圆环向下的拉力 F 则 F F0 G 图丙中 对挂钩进行受力分析 挂钩受弹簧向下的拉力 F 和向上的拉力 F0 二力平衡 答案 D 布置作业 教师引导学生课后完成本课时对应练习 并提醒学生预习下一课时的内容 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