《力的平衡》学案1

4/4第三节力的平衡把握要点二力平衡（1）平衡状态：物体受到两个力（或多个力）作用时，如果能保持__________或__________，我们说物体处于平衡状态。（2）平衡力：使物体处于__________的两个力（或多个力）为平衡力。（3）条件：当一个物体受到两个力作用时，二力平衡的条件是：二力大小__________、方向__________、作用在同一条直线上。（4）一个物体受力平衡的条件是物体所受外力的合力为__________。（5）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。答案：（1）静止状态匀速直线运动状态（2）平衡状态（3）相等相反（4）零学前导航学习本节知识前要先回顾牛顿第一定律的内容，知道物体在不受力时会保持静止或匀速直线运动状态，这是一种理想情况，而生活中的物体却不可避免地要受到这样那样的力，不能够保持静止或匀速直线运动状态，从这个切入点引入，然后分析一些事例，进行探究，步步深入，从矛盾中发现问题、得出结论。本节主要包括两部分：力的平衡、二力平衡的条件。重点是二力平衡的条件，了解物体运动状态变化的原因。本节的难点在于实验探究二力平衡条件并认识到平衡力与相互作用力的区别。本节内容希望大家在对二力平衡的认识中感受处于平衡力作用下物体的运动状态，并通过实验探究认识二力平衡的条件，在实验探究过程中培养大家的分析、表述能力。难点突破1.什么是二力平衡？剖析：物体保持静止或匀速直线运动的状态叫平衡状态。牛顿第一定律告诉我们，物体在不受力的时候，要保持平衡状态。但牛顿第一定律描述的是一种理想情况，实际生活中物体受到力的作用时，也能保持平衡状态。例如：教室内的吊灯受到重力和拉力的作用保持静止。匀速下降的跳伞运动员在重力和空气阻力的作用下处于平衡状态。物体受到力的作用时，这几个力改变物体运动状态的作用效果相互抵消，就相当于不受力。使物体处于平衡状态的两个力（或多个力）为平衡力。比如：起重机匀速吊起的重物所受到的重力和起重机对重物的拉力就是一对平衡力。现实生活中做匀速直线运动或处于静止状态的物体都是受到平衡力的作用。如果物体只受两个力而处于平衡状态的情况叫做二力平衡。例如：静止在桌面上的苹果受到一个竖直向下的重力和桌面对它竖直向上的支持力；匀速下落的跳伞运动员受到一个竖直向下的重力和一个竖直向上的空气阻力，这样苹果和跳伞运动员在力的作用下，都处于二力平衡状态，作用在苹果上的重力、支持力，作用在跳伞运动员上的重力和空气阻力都叫二力平衡。2.力和运动的关系是什么？剖析：力和运动的关系可以从以下几个方面进行分析：（1）物体不受力时，应保持匀速直线运动或保持静止状态。（2）物体受平衡力时，应保持静止或保持匀速直线运动状态。静止的物体受平衡力时，仍然保持静止；运动的物体受平衡力时，仍然保持匀速直线运动状态。（3）物体受力不平衡时，等效于物体只受一个力的作用，运动状态将发生改变。①静止的物体受力不平衡时，将由静止开始运动；②运动的物体受非平衡力时，物体的运动速度的大小或方向将发生改变。如果这个力的方向跟物体运动方向相同，物体的速度增大，并且做直线运动；如果这个力的方向跟物体的运动方向相反，物体的速度减小，仍做直线运动；如果这个力方向与物体运动方向不在一条直线上，物体的运动方向将改变，做曲线运动。例如，火车在平直的轨道上行驶。在竖直方向上重力和支持力平衡，如果牵引力大于阻力，火车将加速；如果牵引力小于阻力，火车将减速；牵引力和阻力相等时，水平方向二力平衡，火车匀速直线前进。向斜上方抛出去的铅球，在重力的作用下，速度的大小和方向都在不断变化。3.平衡力与相互作用力有哪些异同点？剖析：一对平衡力与相互作用力的共同点是：大小相等、方向相反，作用在同一条直线上。不同点：（1）相互平衡的两个力作用在同一个物体上；而相互作用力是分别作用在两个不同物体上，并具有同时产生、同时消失、性质相同的特点。（2）性质不同的力，不可能是相互作用力。比如：水平桌面上放的书受到的重力和书受到的支持力，两力的性质不同，必定不是作用力反作用力，而它们正好是一对平衡力。（3）两个力互为施力物体和受力物体，而且性质相同，则该两个力一定是相互作用力。比如：水平地面上的物体对地面的压力和物体受到的支持力，其中压力和施力物体恰为支持力的受力物体，压力的受力物体为支持力的施力物体，而且都是弹力，因此这两个力是相互作用力。课外讨论问题1形状规则、质量分布均匀的物体的重心在它们的几何中心上，比如质量分布均匀的球体、圆柱体、长方体等形状的物体的重心就在它们的几何中心上。那如何确定形状不规则且质量分布不均匀的薄板状物体的重心位置呢？对于形状规则、质量分布均匀的物体的重心，比较容易找出在物体的几何中心上，但形状不规则、质量分布不均匀的物体的重心如何确定呢？能否利用二力平衡的知识来解决这个问题呢？在知识的思维联系上跨度较大，可以通过动手去进行探究，然后回味探究的过程，领会二力平衡的有关知识，关于重心位置的确定就较明显了。思考：实验中为什么沿悬线所画的两条直线的交点O点就是薄硬纸板的重心位置？此处无须理论证明，用感性知识说服理性知识，以后随着知识的增长，可以去寻求更多的方法。探究：我们可以利用二力平衡知识，来确定形状不规则且质量分布不均匀的薄板状物体的重心位置。具体做法是：（1）取一块形状不规则的薄硬纸板，找一点用细线把它悬挂起来，保持纸板静止，并在纸板上沿悬线方向画一条直线；（2）再在纸板上这条直线以外的位置再找一点用细线把它悬挂起来，并沿细线方向再画一条直线；结论：两条直线的交点即为薄硬纸板的重心位置。问题2若某一物体在同一直线上受到三个或三个以上力的作用时，如何求它的合力呢？同一直线上两个力的合力的大小可以按照两个分力的大小相加或相减求出，如果是两个以上的力呢？三个力（或三个以上的力）在同一直线上时，如何探究其合力的大小和方向？可以通过实验的方法来探究或用理论的方法来推导。探究：实验探究的方法类似于课本中探究同一直线上二力的合成，可以设置三个力（或三个以上的力）拉橡皮筋，然后进行比较，具体做法不再详细介绍。下面介绍两种用理论的方法来求同一直线上三个力（或三个以上的力）的合力。方法一：可以先把F1和F2这两个力根据同一直线上二力合成的结论求出它们的合力，然后再用这个合力与F3求出合力，依次类推，直到求出最后的合力为止。方法二：可以规定一个正方向，与正方向相同的力取正值