八年级物理 二力平衡（教学设计）

8.2二力平衡（教学设计）

年级八年级授课时间

课题8.2二力平衡

1.依据生活经验认识平衡力和平衡状态的概念，会判断物体受到的力是否为

教学平衡力。

目标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。

本节是在学生学习了牛顿第一定律的基础上，通过对保持静止状态和匀速直

线运动状态的物体进行受力分析展开的，它为后面学习测量滑动摩擦力、浮力等

打下基础。

本节内容由“二力平衡的条件”和“二力平衡条件的应用”两部分构成。教

教材

学的重点是二力平衡的条件，关键是让学生经历探究二力平衡条件的实验过程。

分析

二力平衡条件的应用是本节教学的难点，突破它的关键是通过对生活中实例的观

察与分析，引导学生归纳、总结、应用二力平衡条件。

探究二力平衡的条件侧重于进行实验与收集证据、分析与论证这两个要素，

注重培养学生实验动手能力以及分析数据、处理结果的能力。

学生已经学习了力、牛顿第一定律等相关内容，知道运动与力的关系，这些

内容为学习本节课奠定了必要的知识基础。但学生已有的经验认识存在一定的错

学情分析误。例如，学生认为物体静止在空中，要使它匀速上升，所用的拉力要大于物体

受到的重力。这些错误的认识造成学生对物体在平衡状态下所受力的大小的理解

产生思维障碍。

教学重点二力平衡的条件。

教学难点二力平衡条件的应用。

小车、钩码、细绳、木板、滑轮、硬纸板等。

教学

多媒体ppi,包含视频：《探究二力平衡的条件》、《平衡力与平衡状态》、

器材

《二力平衡》等。

教学过程

教师活动学生活动

导入新课

运动员跳伞时，他和伞在空中受到重力和阻力的作用。在这两个力的作用思考问题，进

下，运动员和伞在某个阶段会沿竖直方向匀速下落。这种情况下，运动员和伞入情境。

所受的重力和阻力应该有怎样的关系呢?

*

学习新课一、二力平衡的条件

1.物体的受力分析

【提问并进行分析】下面这些物体处于什么状态？分析这些物体分别受到

哪些力的作用？

（1）静止在桌面上的杯子：受到的力有重力G与桌面的支持力尸。可以分析其中

的几例,知道

生活中常见物

体的受力情况

I重力G

（2）悬挂的电灯受到的力有：重力G与绳子的拉力产。

（3）匀速下落的跳伞运动员受到的力有：重力G与空气的阻力凡

阻力，'

重力G

（4）水平匀速前进的小汽车

在竖直方向上受到的力有：汽车的重力G、地面的支持力N；在水平方向

上受到的力有：牵引力R空气与地面的阻力外

【归纳】牛顿第一定律是在理想状况下成立的，而在现实中，当一个物体

受几个力作用时，也能保持静止或匀速直线运动状态，即运动状态不变。

认识平衡状

2.平衡状态与平衡力

态、平衡力、

（1）平衡状态：物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状

力的平衡等概

态，我们就说这几个力平衡，物体处于平衡状态。

念。

（2）平衡力：使物体处于平衡状态的两个力（或多个力）叫做平衡力。

（3）二力平衡：当物体受到两个力的作用时，如果物体保持静止或匀速

直线运动状态，我们就说这两个力相互平衡，简称二力平衡。

3.实验探究：二力平衡的条件

【提出问题】二力平衡时，二力的大小、方向、作用点应该有什么关系？

它们在一条直线上吗?下面通过实验探究二力平衡的条件。

【实验思路】要想找到物体在两个力作用下处于平衡状态时两个力之间的

与老师一起进

关系，应该先想办法在物体上施加两个力使物体平衡，然后在物体平衡时测量

行实验设计，

这两个力，看看这两个力之间存在怎样的关系。

并对方案进行

你准备怎样做这个实验?请你和同学讨论，设计可行的方案。

评估。

【设计实验】如图所示，将小车放在光滑的水平桌面上，使小车在水平方

向上受两个力的作用。采用控制变量法进行探究，分别改变这两个力的大小

（通过改变祛码的质量）、方向、是否共线（通过扭转小车实现）和是否同体

（通过分别拉2辆小车实现），由静止释放小车，观察小车在什么条件下会保

持静止状态不变。

【实验器材】长木板、小车、磋码、细线、定滑轮、弹簧测力计、等质量

小盘2个。

【进行实验并收集数据】

（1）如实验装置图甲所示，将小车放在光滑的水平桌面匕安装好实验

装置。在两边的托盘里分别放上质量不相等的砂码，观察小车的运动情况。

进行实验，观

（2）在两边的托盘里放上质量相等的祛码，观察小车的运动情况。察并记录实验

将连接小车右侧托盘的细线挂于小车左侧挂钩处，使二力的方向同

（3）现象、实验数

时向左，观察小车的运动情况（乙图）。

据。

（4）保持两边托盘里的祛码质量相等，把小车在水平桌面上扭转一个角

度后释放，观察小车的运动情况（丙图）。

（5）控制二力的大小不变，方向相反，且在同一直线上，用细线把两个

小车的挂钩连在一起，用剪刀把细线剪断，观察小车的运动情况（丁图）。

【实验记录】

是否作用

力的力的是否在同小车是否

序号在同一物

大小方向一直线上平衡

体上

1不相等相反是是否

2相等相反是是是

3相等相同是是否

4相等相反不是是否

5相等相反是不是否

【分析与论证】

进行分析论

（1）比较表中实验序号1与2可知，要使小车保持静止，必须使两托盘

证，归讷得出

中祛码的质量相等，说明二力平衡的条件之一是两个力的大小相等。

实验结论。

（2）比较表中实睑序号2与3可知，当二力方向相反时，小车静止；当

二力均向左拉，即方向相同时，小车的运动状态改变，说明二力平衡的条件之

一是两个力方向相反。

（3）比较表中实验序号2与4可知，当把小车扭转一个角度，使二力不

在同一条直线上时，小车运动状态发生了改变。而小车重新恢复到原来的静止

状态时，二力在同一条直线上，说明二力平衡的条件之一是两个力作用在同一

条直线上。

（4）比较表中实验序号2与5可知，当二力作用在同一物体上时，小车

静止；当二力作用在不同物体上时，小车的运动状态改变，说明二力平衡的条

件之一是两个力作用在同一物体上。

【实验结论】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，并且在同一条直

线上，这两个力就彼此平衡，

记忆口诀：“同体、等大、反向、共线”。进行交流评

【交流与评估】估，注意评估

（1）本实验中选用了小车而不选用木块，是为了减小摩擦给实验带来的方案二一一用

误差。小卡片探究二

（2）本实验设计的优点是：可以不考虑物体的重力对实验的影响。力平衡的条

（3）实验中，桌面必须水平，否则小车的重力会影响实验。件。了解不同

（4）实验中，如果两侧的跌码个数不相等但小车仍然处于静止状态，则原实验方案的优

因是小车受到桌面的静摩擦力比较大.缺点。

（5）方案二：用小卡€片探究二1力平衡的条件

①该方案以小k片为研究对象，钩码通过定滑轮对卜片施加力的作用。

②当两线端所挂钩码质量相等时，小卡片静止；当两线端所挂钩码质量不

等时，小卡片运动；把小卡片转过一个角度，再松手时，小卡片转动；用剪刀把

小卡片从中间剪开，再松手时，小卡片运动。观看视顽演

③本方案选用硬纸片的原因是减小摩擦对实验的影响，但是还受重力，因示，经历探究

此对实验结论也有影响。二力平衡条件

【播放视频】一一《探究二力平衡的条件》的实验过程。

【例题1】不计空气阻力，下列物体处于平衡状态的是（D）会判断二力的

A.在空中自由下落的石块平衡。

B.在圆形跑道上匀速跑步的运动员

C.竖直向上抛出的篮球

D.沿笔直斜坡匀速上行的汽车做题1并进行

【解析】ABC.在空中自由下落的石块，下落速度越来越快，运动状态改解析，知道平

变；在圆形跑道上匀速跑步的运动员，运动方向改变，运动状态改变；竖直向衡状态.

上抛出的篮球，上升速度改变，运动状态都发生了改变，故不符合题意。

D.沿笔直斜坡匀速上行的汽车，运动状态不变。符合题意。故选D.

【例题2】如图所示，是探究“二力平衡的条件”实验，小车置于水平桌面,

两端的轻质细绳绕过定滑轮挂有等重钩码。Q是小车受到的向左的拉力，西是

小车受到的向右的拉力，居与凡在同一水平宜线上。下列说法不正确的是（）

做例题2,会

R~F

k2分析探究“二

IfI

【一一I力平衡的条

件”实验中出

现的一些问

A.因为摩擦可忽略，小车在水平方向上只受到凡、尼作用

B,增减钩码个数，是探究二力大小对小车平衡的影响

C.%、B大小相等时，小车一定处于平衡状态

D.将小车水平扭转90'时，Fi、F2仍在同一直线上

【答案】D

【详解】A.实验忽略摩擦，小车水平方向只受到水平向左的拉力内和水

平向右的拉力&,故A正确，不符合题意；

B.增减钩码个数，小车受到的两个拉力大小不相等，探究二力大小对小车

平衡的影响，故B正确，不符合题意：

C.小车两端受到的两个拉力大小相等时，小车处于静止状态，即处于平衡

状态，所以凡、B大小相等时，小车处于平衡状态，故C正确，不符合题意；

D.将小车水平扭转90°时，两个力不在同一直线上，松手后小车不能平

衡，小车会发生转动，探究不在同一直线上的两个力是否平衡，故D错误，符

合题意。故选D,

【例题3】如图甲所示是小明同学设计组装的“探究二力平衡的条件”实

验装置。

（1）实验中，小明将系于小车两端的线分别跨过桌面左右两端的滑轮，

做例题3,进

一步理解“探

究二力平衡条

件”实验的有

关知识，

（2）实验中，保持人和尸2大小相等，用手将小车扭转一个角度，松手

后，小车将（选填“转动”或“保持静止”），设计这一步骤是为了探

究两个力是否:

（3）小华同学设计组装了如图乙所示的实验装置，比较甲、乙两种实验

装置，的实验装置更合理，原因是该设计减小了对实验的影响。

【答案】（1）祛码个数；（2）转动，在同一直线上；（3）甲，摩擦

力。

【解析】（1）实验中，小明将系于小车两端的线分别跨过桌面左右两端

的滑轮，在两端的小盘上放上硅码，通过调整硅码个数来改变臼和6的大

小；

（2）实验中，保持人和后大小相等，用手将小车扭转一个角度，松手

后，小车将转动，设计这一步骤是为了探究两个力是否在同一直线上；

（3）甲实验中小车受到的是滚动摩擦力，乙实验中小车受到的是滑动摩

擦力，而滚动摩擦力小于•滑动摩擦力，甲实验装置更加的合理，可以减小摩擦

力对实验的影响。

学习新课二、二力平衡的条件的应用

1.判断二力平衡的方法

（1）根据物体受力情况判断

作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且作用在同一

知道两种判断

条直线上，则这两个力平衡，

二力平衡的方

（2）根据物体的运动情沆判断

法。

一个物体受到两个力的作用，若物体保持静止状态或匀速直线运动状态，

则这两个力平衡。

2.区别“平衡力”和“相互的力”

【讲解】分析地面上木块的受力情况，找出平衡力？用互的力？

（1）如图甲所示，以木块为研究对象：木块受到的力有重力G与地面对区别“平衡

木块的支持力M这是一对平衡的二力。力”和“相互

（2）如图乙所示，分别以木块、地面为研究对象：木块对地面有一个压的力”.

力尸、地面对木块有一个支持力N,这是一对相互的二力。

（3）“平衡力”和“相互的力”的区别与联系

一对平衡力一对相互作用力

大小相等大小相等

相同点方向相反方向柞反

作用在同一直线上作用在同一直线上

不同点作用在同一物体上分别作用在两个物体上

【播放视频】欣赏表演剧一一《“相互的力”与“平衡的力”》

与老师共同分

3.二力平衡的应用

析平衡状态下

（1）求力的大小和判断力的方向

物体受到的平

物体在两个力的作用下处于平衡状态，已知一个力的大小和方向，我们可

衡力的关系。

以根据二力平衡条件可以求另一个力的大小和方向。

会根据二力平

①静止在水平面上的物体

衡条件可以求

因为物体静止，所以物体所受的重力G与地面对它的支持力是一对平

另一个力的大

衡力，则此二力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。所以支持力的大小和方向。

小等于物体重力的大小广二G,支持力的方向竖直向上（图甲）。

②弹簧测力计测重力原理：因为物体静止，所以物体所受的重力G与弹

簧测力计对它的拉力尸是一对平衡力，则此二力大小相等、方向相反、作用在

同一条直线上，物体重力等于拉力G=F,用弹簧测力计测量物体所受的重力

G,利用的是二力平衡条件（图乙）。

（）判断物体的运动状态（平衡状态或非平衡状态）

2结合实洌分

【师生共同分析】如下图所示，以在水平路面上向左运动的小车为例进

析，会根据物

行分析。

体的受力情况

水平路面上向左运动的小车受到的力有：在竖直方向上受到的力有：重力

判断物体的运

G、地面支持力N,是一对*衡力。在水平方向上有汽车发动机的牵引力尸和

动状态（平衡

地面与空气的阻力人

状态或非平衡

状态）。

（1）若牵引力等于阻力问■，则二力平衡，小车向左做匀速直线运动；

（2）若牵引力大于阻力/＞了,二力不平衡，小车向左做加速直线运动；

（3）若牵引力小于阻力FV/,二力不平衡，小车向左做减速直线运动。

会利用二力平

4.我重心：利用一力平衡，可以找不规则物体的重心，例如前边讲的悬

衡条件,找不

挂法找薄板的重心。

规则物体的重

5.运动和力的关系：物体受到平衡力的作用，运动状态不发生改变，即

心。

保持静止状态或匀速直线运动状态。物体受到非平衡力的作用，运动状态要发

生改变，即运动的速度或方向发生改变。

【例题4】有一盏悬挂着的电灯，质量为0.5kg,求电灯受到的各个力的

做例题4,会

大小及方向。

根据二力平衡

【解析】①电灯受到的力有：重力G、拉力F,因电灯静止，所以这两个条件求另一个

力是一对平衡力，大小相等、方向相反。力的大小和方

②重力大小：G=/?^=0.5kgX9.8N/kg=4.9N,方向竖直向下。向。

③拉力大小：F=G=4.9N,方向竖直向上。

【例题5】如图所示，一只碗放在水平桌面上静止不动，以下两个力是一对

做例题5,区

别''平衡力”

和“相互的

力”。

A.桌面对碗的支持力和碗对桌面的压力

B.桌面对碗的支持力和碗的重力

C.碗对桌面的压力和碗的重力

D.碗对桌子的压力和地面对桌面的支持力

【详解】A.桌面对碗的支持力和碗对桌面的压力，这两个力分别作用在了

碗和桌面上，没有作用在同一物体上，不是一对平衡力，故A不符合题意；

B.桌面对碗的支持力和碗受到的重力大小相等、方向相反、作用在同一直

线上、作用在同一物体上，是一对平衡力，故B符合题意；

C.碗对桌面的压力和碗的重力，作用在两个物体上，不是一对平衡力，故

C不符合题意；

D.地面对桌面的支持力大小等于桌子和碗的重力之和，所以，碗对桌子的

压力和地面对桌面的支持力，二力大小不相等，不是一对平衡力，故D不符合

题意。故选B。

—1.下列物体中，正在受到平衡力作用的是（）

A.竖直向上抛出的橡皮B.随观光电梯一起匀速上升的游客

C.沿光滑斜坡滚下的小球D.正在匀速转向行驶的汽车

【答案】B

【详解】A.竖直向上抛出的橡皮，受到竖直向下空气阻力和重力，两个力方向相

同，不是平衡力，故A不符合题意；

B.随观光电梯一起匀速上升的游客做匀速直线运动，属于平衡状态，受平衡力的作

用，故B符合题意：

课C.沿光滑斜坡滚下的小球，速度越来越大，不是平衡状态，故C不符合题意；

堂D.正在匀速转向行驶的汽车，运动方向发生改变，不属于平衡状态，不受平衡力的

练作用，故D不符合题意。故选B。

习2.如图所示，用线将灯悬挂在天花板上，当灯静止时，灯所受拉力的平衡力是

()

A.线所受的重力B.灯所受的重力

C.灯对线的拉力D.线对天花板的拉力

【答案】B

【详解】A.灯所受拉力与线所受的重力没有满足二力平衡关于作用在同一个物体上

的条件，故A不符合题意；

B.当灯静止时，灯受到竖直向上的拉力和竖直向下的重力的作用，拉力和重力满足

二力平衡的四个条件，是一对平衡力，故B符合题意；

C.灯所受拉力与灯对线的拉力是一对相互作用力，故C不符合题意；

D.灯所受拉力与线对天花板的拉力没有满足二力平衡关于作用在同一个物体上的条

件，故D不符合题意。故选B。

3.一架遥控无人机悬停在空中，旋翼快速转动给气体施加向下的力，从而获得向上

的升力，说明物体间力的作用是，当无人机匀速直线升空(不考虑空气阻力)

时，无人机受到的升力悬停时受到的升力；若此时由于故障，旋翼停止转动，无

人机将。

【答案】相互的，等于，减速上升后加速下降。

【详解】力是物体对物体的作用，一架遥控无人机悬停在空中，旋翼快速转动给气

体施加向下的力，从而获得向上的升力，说明物体间力的作用是相互的。

当无人机匀速直线升空(不考虑空气阻力)时，受力平衡，无人机受到的升力等于

重力，而悬停时也是受力平衡，升力等于重力，故无人机受到的升力等于悬停时受到的

升力。

若此时由于故障，旋翼停止转动，无人机由于惯性保持原来的运动状态继续上升，

但由于重力作用而减速，速度减小为。后，加速下降，故先减速上升后加速下降。

4.如图，小强用形状不规则的薄板、重垂线、大头针、直尺和记号笔等器材找寻重

心位置。观察图甲、乙中的实验过程及现象，他判断薄板的重心在小/2的交点处。该实

课验的原理是：o若薄板质量为200g,则拉力的大小为N(取g=10N/kg)o

堂

练

习

【答案】二力平衡，2。

【详解】由图知，小强同学是为了利用“悬挂法”来确定形状不规则薄板的重心位

置；当薄板静止时，由二力平衡条件可知重力和拉力的作用线在同一直线上，重心既在

上，又在/2上，故薄板的重心在八、的交点处。

由二力平衡条件可知，拉力的大小等于重力的大小：

F=G=/?^=0.2kgX10N/kg=2N

5.如图所示，绳子拉着小球，使小球在水平面做匀速圆周运动。不考虑空气阻力,

g=10N/kgo

（1）画出小球所受重力和小球对绳子拉力的示意图；

（2）若小球质量为100g,则小球所受重力为N；

（3）小球受力（选填“平衡”或“不平衡”），你的依据是.

【答案】（1）见右图；（2）1；（3）不平衡，见解析。

【详解】（I）重力的作用点在重心，方向竖直向下；小球对绳子的拉力作用点在绳

子上，方向沿绳向下；如图所示。

（2）小球重力为G=〃*=100X10-3kgX10N/kg=IN

（3）通过对小球进行受力分析可知，若忽略空气阻力不计，此时小球受到绳子对它

的拉力和重力，由于重力和拉力不在一条直线上，不是一对平衡力，小球的运动状态发

生改变，因此小球受力不平衡。

6.在探究“二力平衡的条件”的实验中，小明采用的实验装置如图甲所示。

（I）实验过程中，要求桌面水平且表面是（填“光滑”或“粗糙”）的；

（2）将系于小车两端的线挂上托盘,并在托盘中加硅码.分别跨过两定滑轮，使作

用在小车上的两个拉力方向相反，并通过调整