人教版8下物理8.2二力平衡（导学案）（解析版）

人教版八年级物理（下册）第八章运动和力第2节二力平衡（教学设计）【学习目标】1、理解平衡状态、平衡力的概念，知道二力平衡的条件。2、会结合二力平衡的条件，根据物体的受力情况判断运动状态或根据物体的运动状态分析物体的受力情况；通过对二力平衡的条件的应用，培养学生分析问题、解决问题的能力。3、通过实验探究，知道二力平衡的条件，培养观察和实验的能力。4、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。【学习重难点】学习重点：二力平衡的条件学习难点：二力平衡的条件的应用【学习过程】复习回顾：牛顿第一定律的内容是什么？物体不受力时，总保持静止或匀速直线运动状态，也就是运动状态不变。学习任务一：二力平衡的概念静止的电灯匀速上浮的潜水艇 匀速水平飞行的客机运动状态：静止匀速直线运动匀速直线运动受力分析：重力和拉力重力和浮力重力和浮力、牵引力和阻力【归纳小结】1、当物体受到几个力的作用，如果物体处于静止状态或匀速直线运动状态，我们认为这几个力是平衡力。2、平衡状态：把物体处于匀速直线运动状态和静止状态。3、二力平衡：当物体在两个力的作用下处于平衡状态时，就称做二力平衡。【及时反馈1】1．如图所示是每0.1s拍摄一次的小球运动的频闪照片，其中受平衡力作用的是（）A．B．C．D．【答案】A【解答】解：A、小球在相同的时间内通过的路程相等，所以小球做匀速直线运动，处于平衡状态，故小球受平衡力。故A正确。B、小球在相同的时间内通过的路程增大，所以小球做加速运动，不是处于平衡状态，故不受平衡力。故B错误。C、小球在相同的时间内通过的路程相等，但其运动的轨迹是弯曲的，不是处于平衡状态，故不受平衡力。故C错误。D、小球在相同的时间内通过的路程减小，所以小球做减速运动，不处于平衡状态，故不受平衡力。故D错误。学习任务二：探究：二力平衡的条件【提出问题】一个物体受到两个力作用处于平衡状态时，它受到的两个力应该满足什么条件？【作出猜想】（教师可以提示学生从力的大小、方向、作用点这三个要素来考虑）【设计实验】根据桌上所准备的实验装置，如图所示，小组讨论，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。小组交流设计的实验方案，形成最终实验方案。【进行实验】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表格中。小车所受二力情况小车运动情况（静止或运动）大小方向是否在一条直线上【分析与论证】思考：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。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。【交流与评估】我们在实验中发现，小车与桌面之间还有一个摩擦力的存在，如果能够让摩擦力的影响变得更小一些呢？改进实验装置：使用小卡片进行实验。好处：减小摩擦力对实验的影响。【归纳小结】二力平衡的条件：作用在同一物体上的两个力，大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上。“简记”：同体、等大、反向、共线。【及时反馈2】2．如图所示，物体只受到两个方向相反的力F1和F2作用，能使该物体处于平衡状态的是（）A． B． C． D．【答案】C【解答】解：AB、F1和F2两个大小不相等，不满足平衡力的条件，不能使该物体处于平衡状态，故AB错误；C、F1和F2两个大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一个物体上，能使物体处于平衡状态，故C正确；D、F1和F2两个大小相等，但不作用在同一直线上，不满足平衡力的条件，不能使该物体处于平衡状态，故D错误。3．图示为研究二力平衡条件的实验装置，下列关于这个实验的叙述错误的是（）A．为减小摩擦，应选用尽量光滑的水平桌面 B．为使实验效果明显，应选用质量较大的小车 C．调整两边托盘所放钩码的数量，可以改变力的大小 D．将小车扭转一个角度，是为了使小车受到的力不在同一直线上【答案】B【解答】解：A、为了减小摩擦，应选用尽量光滑的水平桌面，可以减小摩擦对实验的影响。选项正确，不符合题意。B、质量较大的小车对桌面的压力大，小车受到的摩擦力大，对实验影响较大。选项错误，符合题意。C、调整两边的托盘所放的钩码数量，可以改变力的大小，可以探究二力平衡时两个力的大小关系。选项正确，不符合题意。D、将小车扭转一个角度，是为了改变力的作用线的位置，探究二力平衡时两个力的是否在同一直线上。选项正确，不符合题意。5．在“探究二力平衡条件”的实验中，小明选择了如图的装置，把小卡片两端的细线绕过滑轮，并挂上钩码。（1）为了使实验条件与实验目的相符合，选择器材时，小卡片应越轻越好（填“越轻越好”、“越重越好”）；探究两个力大小关系时，应该观察细线两端所挂钩码的个数。（2）为了探究两个平衡力是否在同一条直线上，进行如下操作：旋转（填“挤压”、“旋转”）小卡片，松手后观察小卡片是否平衡。（3）为了探究两个平衡力是否作用在同一物体上，进行如下操作：先将纸片一分为二，然后观察小卡片是否平衡。（4）小明利用弹簧测力计代替图中的钩码进行了探究，发现两个力的大小还有较小的差距。除了测量误差外，你认为形成差距的原因还可以是两个滑轮的摩擦不同。【答案】（1）越轻越好；（2）旋转；（3）将纸片一分为二；（4）两个滑轮的摩擦不同。【解答】解：（1）选择小卡片是为了不考虑小卡片的重力，小卡片应越轻越好；（2）旋转小卡片，使细线作用在它上面的力不在同一直线上，看其是否平衡，来探究两个平衡力是否在同一条直线上；（3）为了探究两个平衡力是否作用在同一物体上，进行如下操作：先将纸片一分为二，然后观察小卡片是否平衡；（4）在实验过程中，使用测力计进行测量，由于滑轮的摩擦不同，会造成实验结果误差。学习任务三：二力平衡的条件的应用（一）根据物体的运动状态判断受力情况。思考：（1）吊在空中静止不动的电灯，若电线的拉力为5N，则灯受到的重力是多少?（2）跳伞运动员和伞在空中匀速直线下落，若伞和人总重1000N，则他们受到的阻力是多少？（二）根据受力情况判断物体的运动状态。思考：用力推动木箱水平向前运动，木箱在水平方向上受推力和阻力的作用。如果推力大于阻力，木箱将怎样运动？如果推力小于阻力，木箱又将怎样运动？推力和阻力相等时，木箱又将怎样运动？【及时反馈3】6．某工地的起重机要吊装一个工件，该工件重1200N；当起重机以2m/s匀速吊着工件上升时，起重机的钢绳受到的拉力为_________N；当起重机以5m/s的速度匀速吊着工件下降时，钢绳受到的拉力为_______N，拉力的方向为_______________。【答案】12001200竖直向下。【解答】解：起重机吊起工件时，工件只受重力和钢绳对工件的拉力的作用；工件重力G=1200N，物体在静止或匀速上升、匀速下降时都是平衡状态，都受平衡力作用，所以钢绳受到工件的拉力与钢绳对工件的拉力都等于工件的重力，则钢绳受到的拉力等于1200N，钢绳受到的拉力等于工件的重力，方向与工件重力的方向相同，是竖直向下的。学习任务四：一对平衡力和一对相互作用力的辨析思考：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。请同学们回忆之前学习过的相互作用力的特点，交流讨论，两者有什么样的区别。【归纳小结】一对平衡力：作用在同一物体上，大小相等，方向相反，作用在同一直线上。一对相互作用力：作用在不同物体上，大小相等，方向相反，作用在同一直线上。【及时反馈4】7．如图所示，放在水平桌面上的杯子，处于静止状态，则（）A．杯子受到的重力和杯子对桌面的压力是一对平衡力 B．杯子受到的重力和桌面对杯子的支持力是一对平衡力 C．杯子对桌面的压力和杯子受到的支持力是一对平衡力 D．杯子受到的重力和杯子对桌面的压力是一对相互作用力【答案】B【解答】解：A、杯子受到的重力和杯子对桌面的压力分别作用在杯子和桌面上，不是作用在同一个物体上，所以不是一对平衡力，故A错误；B、杯子受到的重力与桌面对杯子的支持力都是作用在杯子上，且大小相等，方向相反作用在同一物体上，是一对平衡力，故B正确；C、杯子对桌面的压力和杯子受到的支持力分别作用在桌面和杯子上，所以不是一对平衡力，故C错误；D、杯子受到的重力竖直向下，杯子对桌面的压力的方向是竖直向下，受力方向相同，所以不是相互作用力，故D错误。【课堂小结】【课堂检测】1．下列事例中，受平衡力作用的物体是（）A．正在圆形轨道上运动的过山车 B．减速进站的动车 C．腾空而起正在加速上升的火箭 D．在水平公路上匀速直线行驶的汽车【答案】D【解答】解：A．正在圆形轨道上运动的过山车，运动方向不断变化，运动状态不断改变，不受平衡力作用，故A不符合题意；B．减速进站的动车，速度减小，即运动状态发生改变，所以不受平衡力的作用，故B不符合题意；C．腾空而起正在加速上升的火箭，速度增大，即运动状态发生改变，所以其不受平衡力的作用，故C不符合题意；D．在水平公路上匀速直线行驶的汽车，处于平衡状态，受平衡力作用，故D符合题意。2．初二年级的小王同学设计的科普吉祥物“小科南”放在盒子上静止，如图所示，下列分析正确的是（）A．小科南受到的重力与盒子对它的支持力是一对平衡力 B．盒子受到的重力与桌面对盒子的支持力是一对平衡力 C．小科南对盒子的压力与桌面对盒子的支持力是一对相互作用力 D．小科南受到的重力与它对盒子的压力是一对相互作用力【答案】A【解答】解：A、小科南静止在盒子上，竖直方向上受到的重力与盒子对它的支持力是一对平衡力，故A正确；B、桌面对盒子的支持力等于盒子重力与小科南重力之和，即盒子受到的重力小于桌面对盒子的支持力，两个力不是一对平衡力，故B错误；C、小科南对盒子的压力大小等于小科南重力，桌面对盒子的支持力大小等于盒子重力与小科南重力之和，两力不相等，且两个力都作用在盒子上，不是一对相互作用力，故C错误；D、小科南受到的重力和它对盒子的压力方向都是竖直向下的，所以不是一对相互作用力，故D错误。3．如图所示，在研究二力平衡条件的实验中，取一块硬纸板在相对的顶点附近各开一个小孔用细线系住，细线的另一端跨过桌边的两个定滑轮。（1）硬纸板没有与桌面接触，这样做的好处是减少了摩擦力对实验结果的影响（2）当两侧滑轮上所挂砝码质量相等时，纸板静止。（3）保持两侧所挂砝码质量相等，把纸板扭转一个角度，使拉力F1和F2不在同一直线上，这时纸板会转动。当木板重新恢复到原来的静止状态时，拉力F1和F2作用在同一直线上。由上述实验可知，作用在同一物体上的力，如果大小相等、方向相反。作用在同一直线上，这两个力就彼此平衡。【答案】故答案为：（1）减少了摩擦力对实验结果的影响；（2）相等；（3）会转动；大小相等；相反；同一直线上。【解