人教版八年级（下册） 第八章 运动和力8.2 二力平衡（教学设计）
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人教版八年级（下册） 第八章 运动和力
第2节 二力平衡 （教案）
年级
八年级
授课时间
课题
第2节 二力平衡
教学
目标
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平衡力。
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。
教材
分析
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。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。
教学
器材
小车、钩码、细绳、木板、滑轮、硬纸板等。
多媒体ppt，包含视频：《探究二力平衡的条件》、《平衡力与平衡状态》、《二力平衡》等。
教学过程
教师活动
学生活动
导入新课
【复习提问】牛顿第一定律告诉我们，一切物体在不受外力作用时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。
能不能反过来说，凡是保持静止状态或匀速直线运动状态的物体都没有受到外力呢？
我们周围的物体都受到力的作用，不受力的物体是不存在的。在受力的情况下，物体有时也会保待静止或匀速直线运动状态，即运动状态不变。
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在受力的情况下，物体也会保持静止或匀速直线运动状态。这是为什么？这些力之间有关系吗？
《8.2二力平衡》。
思考问题，观看图片，提起兴趣，进入情景。
学习新课
一、平衡状态、平衡力
【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
杯子受到的力有：重力G与桌面的支持力F。
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②悬挂的电灯受到的力有：重力G与绳子的拉力F。
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F。
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④水平匀速前进的小汽车
在竖直方向上：汽车的重力G、地面的支持力N；在水平方向上：牵引力F、空气与地面的阻力f。
【教师归纳】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.
1.平衡力与平衡状态
物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这几个力相互平衡，这几个力就叫做平衡力。这个物体所处的状态就叫做平衡状态。
平衡状态的两种情况：静止状态；匀速直线运动状态。
2.二力平衡
物体只受两个力时的平衡状态叫二力平衡。如一个物体放在水平桌面上处于静止状态。重力G和支持力F就是一对平衡力。二力平衡是最简单的平衡状态。
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【播放视频】——《力的平衡状态》
【例题1】不计空气阻力，下列物体处于平衡状态的是（ ）
A. 在空中自由下落的石块
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
【答案】D.
【解析】A.在空中自由下落的石块，下落速度越来越快，运动状态改变.
B.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；
C.竖直向上抛出的篮球，上升速度改变，
D.沿笔直斜坡匀速上行的汽车，运动状态不变。所以选D.
学生可以分析其中的几例，了解生活中常见物体的受力情况.
知道平衡状态、平衡力、二力平衡等概念。
观看视频，提高兴趣。
做题并进行解析.
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二、二力平衡的条件
【提出问题】物体受两个力时可以处于平衡状态，例如人站在地面上受重力和支持力的作用。当人处于平衡状态时，这二力之间有怎样的关系呢？
【猜想假设】
①两个力的大小可能要相等?
②两个力的方向可能要相反?
③两个力可能要在同一直线上?
④两个力可能要作用在同一物体上?
下面通过实验探究二力平衡的条件。
【实验设计】
1.实验器材：木板、小车、砝码、细线、定滑轮、弹簧测力计、等质量小盘 2个。
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2. 实验装置如图甲所示。
3. 明确研究对象——小车。
对小车进行受力分析，小车水平方向所受的拉力大小与托盘中砝码质量的多少有关。换句话说，拉力的大小可以通过质量的多少来改变。
4. 实验方法
①通过两边分别加质量不同的砝码和质量相同的砝码，放手后观察两次小车运动状态的变化。
②把两个托盘放在小车的同侧，加入相等的砝码，放手后观察小车运动状态的变化。
③在两托盘中加相等的砝码，使小车静止，用手旋转小车至某一角度，使两个力不作用在同一直线上，放手后观察小车运动状态的变化（乙图）。
④用两个相同的小车分别系住一个托盘，用手按住，保证二力大小相等，方向相反，作用在同一直线上，放手后观察小车运动状态的变化。
【进行实验与收集数据】
①探究二力平衡与两力的大小关系
使二力作用在同一小车上、方向相反、沿同一条直线，两边分别加质量不同的砝码和质量相同的砝码，放手后观察两次小车运动状态的变化（丙图）。
②探究二力平衡与两力方向之间的关系
用手按住小车不动，把两个托盘放在小车的同侧，加入相等的砝码，放手后观察小车运动状态的变化（丁某某）。
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③探究二力平衡与两力是否沿同一直线的关系
在两托盘中加相等的砝码，使小车静止，用手旋转小车至某一角度，使两个力不作用在同一直线上，放手后观察小车运动状态的变化（图丙）。
④探究两力平衡与两力是否作用在同一物体上之间的关系
用两个相同的小车分别系住一个托盘，用手按住，保证二力大小相等，方向相反，作用在同一直线上，放手后观察小车运动状态的变化。
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【分析与论证】
1. 操作①中，法码质量不同时，小车两边受到的拉力大小不同、方向相反、在一条直线上，小车由静止变为运动；砝码质量相同时，小车不动，其运动状态没有改变。
2. 操作②中，静止的小车虽然受到两个大小相等的力的作用，但是由于方向相同，小车不是保持静止状态，而是由静止变为运动。
3. 操作③中，小车发生转动，运动状态发生改变。
4. 操作④中，放手后两个小车的运动状态都发生了改变，由静止变为运动。
实验结论：二力平衡的条件：
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口诀：“同体、等大、反向、共线”.
【交流与评估】
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误差。
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。
3. 实验中，桌面必须水平，否则小车的重力会影响实验。
4. 实验中，如果两侧的砝码个数不相等但小车仍然处于静止状态，则原因是小车受到桌面的静摩擦力比较大.
5. 方案二——用小卡片探究二力平衡的条件
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①该方案以小卡片为研究对象，钩码通过定滑轮对卡片施加力的作用。
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。
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，因此对实验结论也有影响。
【播放视频】——《探究二力平衡的条件》
【例题2】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，在线两端的小盘上放上砝码，通过调整 来改变F1和F2的大小；
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（2）实验中，保持F1和F2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）砝码个数；（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砝码，通过调整砝码个数来改变F1和F2的大小；
（2）实验中，保持F1和F2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。
首先进行猜想假设.
与老师一起设计实验，了解实验过程与方法.
进行实验，收集证据。
与老师一起进行分析论证.
归纳出二力平衡条件.
与其他小组进行交流评估.
了解不同实验方案的优缺点.
观看视频演示. 进一步理解探究二力平衡条件的实验过程.
做例题并进行解析。
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三、二力平衡的条件的应用
力的平衡在日常生活中有许多实际应用，主要包括以下两方面：
一是会根据平衡状态找出平衡力，利用二力平衡条件求其中一个力的大小方向。二是已知两个力的大小、方向及作用点，根据二力平衡的条件来判断物体的运动状态（平衡状态或非平衡状态）。
1. 根据物体的平衡状态分析物体的受力情况
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，我们可以根据二力平衡条件求另一个力的大小和方向。
【师生共同分析】
①分析静止在水平面上的物体的受力情况
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F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
②用弹簧测力计测量物体所受重力的原理
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F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
【例题3】有一盏悬挂着的电灯，质量为0.5kg，求电灯受到的各个力的大小及方向。
【解析】①电灯受到的力有：重力G、拉力F，因电灯静止，所以这两个力是一对平衡力，大小相等、方向相反。
②重力大小：G=mg=0.5kg×9.8N/kg=4.9N，方向竖直向下。
③拉力大小：F=G=4.9N，方向竖直向上。
2.根据物体的受力情况判断运动状态（平衡状态或非平衡状态）
/
【师生共同分析】以在水平路面上运动的小车为例进行分析，水平路面上运动的小车受到的力有：
在竖直方向上受到的力有：重力G、地面支持力N，是一对平衡力。
在水平方向上有汽车发动机的牵引力F和地面与空气的阻力f。
①若牵引力等于阻力F=f，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F＞f，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F＜f，二力不平衡，小车向左做减速直线运动。
3.平衡力和相互作用力的比较
【讲解】如图甲所示，水平桌面上的一本书所受重力G和桌面对书的支持力F是一对平衡力。
如图乙，书对桌面的压力F '和桌面对书的支持力F是一对相互作用力。
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一对平衡力
一对相互作用力
相同点
大小相等
大小相等
方向相反
方向相反
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
【例题4】静止放在水平桌面上的台灯，受到的平衡力是（ A ）
A．台灯的重力和桌面对台灯的支持力
B．台灯对桌面的压力和桌面对台灯的支持力
C．台灯对桌面的压力和桌子受到的重力
D．台灯的重力和台灯对桌面的压力
【解析】研究对象是台灯。台灯在竖直方向受到的力有：重力、桌面的支持力。因为台灯是静止的，所以这两个力是一对平衡力。
与老师共同分析平衡状态下物体受到的平衡力。知道
根据二力平衡条件求另一个力的大小和方向。
做习题，理解巩固。
会根据物体的受力情况判断物体的运动状态。
区分平衡的二力和相互作用的二力。
做题进行解析。
课
堂
练
习
课
堂
练
习
1．在图中，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？____________。
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【答案】BCD图中的两个力是平衡的.
【解析】BCD图中的两个力是平衡的。根据二力的平衡条件：二力作用在同一物体上，大小相等、方向相反，并且在同一条直线上。所以BCD符合题意。
2. 小华用绳子提着一条鱼静止不动，此时鱼受到的平衡力是______和____ 这一对力。如果鱼的重力为5牛，则拉力为_____牛，拉力的方向是_________。
【答案】鱼的重力，绳子对鱼的拉力，5，竖直向上。
【解析】鱼受到的力有：重力、绳子的拉力。
因为鱼静止不动，所以这两个力是一对平衡力，则大小相等、方向相反、沿同一直线，且作用在同一物体上。
3．2022年3月28日在亚洲杯女足决赛中，中国姑娘在落后两球的情况下，顽强拼搏，最终实现了史诗般的逆转，赢得冠军。如图所示是中国队员“头球攻门”的情景，当运动员用头顶球时球的运动方向改变了，说明力能改变物体的 __________（选填“形状”或“运动状态”）。在草坪上滚动的足球，受到的力______平衡力（选填“是”或“不是”）。
【答案】运动状态，受到。
【解析】用头顶球时球的运动方向改变了，即足球的运动状态发生了改变，说明力能改变物体的运动状态。在草坪上滚动的足球会慢慢停下来，足球的运动状态发生了变化，所以受到的力不是平衡力。
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4. 图示为小张测量体重时的情景，静止时体重计对他的支持力为F1，他对体重计的压力为F2，他受到的重力为G，则（ ）。
A. F2与G是一对平衡力
B. F1与F2是一对平衡力
C. F1与F2 一对相互作用力
D. F1与G是一对相互作用力
【答案】C.
【解析】A．他对体重计的压力为F2 ，他受到的重力为G，方向都是向下的，故并不是平衡力，故A不符合题意；
BC．静止时体重计对他的支持力为F1，他对体重计的压力为F2 ，是两个物体间的作用力，互为施力物体，互为受力物体，两个力的大小相等，方向相反，故是一对
相互作用力，故B不符合题意；C符合题意；
D．静止时体重计对他的支持力为F1 ，他受到的重力为G，是同一个物体受到的两个力，两个力的大小相等，方向相反，故是一对平衡力，故D不符合题意。故选C。
5. 2022年2月6日，不服输、敢拼搏、懂团结的中国女足第9次捧起亚洲杯冠军奖杯（如图）。在比赛过程中（ ）。
A. 静止在水平草地上的足球只受重力
B. 将足球踢飞说明力可以改变物体的形状
C. 在空中运动到最高点的足球受力不平衡
D. 草地上滚动的足球因不受力而逐渐停下
【答案】C。
【解析】A．静止在水平草地上的足球受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力，这两个力是一对平衡力，故A不符合题意；
B．脚对足球用力，足球被踢飞，力改变了足球的运动状态，故B不符合题意；
C．在空中运动到最高点的足球有水平方向的速度，不是处于静止或匀速运动状态，所受的力不是平衡力，故C符合题意；
D．草地上滚动的足球逐渐停下，是因为受到阻力的作用，阻力改变了足球的运动状态，故D不符合题意。故选C。
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6. 在2022**_*短道速滑男子1000米比赛中，中国选手任子威获得金牌。图甲是他正全力通过弯道、图乙是他获胜后站立在水平赛场中央大声欢呼的情形，下列说法正确的是（ ）
A. 通过弯道过程中他处于平衡状态
B. 站立时他受到的重力和他对冰面的压力是一对相互作用力
C. 站立时他受到的重力和他对冰面的压力是一对平衡力
D. 图甲中他的手对冰面的压力与冰面
对他的手的支持力是一对相互作用力
【答案】D.
【解析】A．通过弯道过程中，他的运动状态发生改变，他不处于平衡状态，故A错误；
B．站立时，他受到的重力和他对冰面的压力两个力的方向相同，故不是相互作用力，故B错误；
C．站立时他受到的重力和他对冰面的压力这两个力的方向相同，故不是平衡力，故C错误；
D．图甲中他的手对冰面的压力与冰面对他的手的支持力，这两个力大小相等，方向相反，施力物体和受力物体互为彼此，同时产生，同时消失，故是一对相互作用力，故D正确。
7．起重机的钢丝绳下吊一个重为2000牛的货物，在下列情况下，钢丝绳的拉力分别是多少?
（1）当货物静止时：__________
（2）货物以1米/秒匀速上升：_________
（3）货物以1.5米/秒匀速下降：__________
【答案】（1）2000；（2）2000；（3）2000.
【解析】货物在竖直方向上受到的力有：重力G、拉力F。货物无论是静止、匀速直线上升或下降，货物都处于平衡状态，这两个力都是一对平衡力，所以大小相等。
拉力的大小与物体匀速运动的速度无关。
8. 关于运动和力，下列说法正确的是（ ） A. 物体处于静止，一定不受外力 B. 物体在平衡力作用下，一定保持静止状态 C. 物体在平衡力作用下，一定作匀速直线运动 D. 运动的物体在平衡力作用下，一定作匀速直线运动
【答案】D.
【解析】物体在平衡力作用下，会保持静止或匀速直线运动状态。静止的物体在平衡力作用下，一定静止；运动的物体在平衡力作用下，一定作匀速直线运动。
只有D选项正确。
9. 关于二力平衡的说法中，正确的是（ ）
A. 一个物体受到两个力作用，若处于匀速直线运动状态，这两个力一定是平衡力
B. 做匀速直线运动的物体，一定只受到一对平衡力作用
C. 只要两个力大小相等、方向相反，并作用在一条直线上，这两个力一定是平衡力
D. 以上情况都有可能
【答案】A.
【解析】①一个物体受到两个力作用，若处于静止或匀速直线运动状态，这两个力一定是平衡力。
②二力平衡条件是：大小相等、方向相反、同一直线、作用在同一物体上。 所以选项A正确。
10．如图甲、乙所示，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进行实验。
①观察图中的实验过程及现象可知，小强同学的实验目的是用悬挂法找 ；根据图乙，说明他判断的重心是 。
②该实验所应用的物理知识有： 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 研究对象是小卡片。
（2）细线两端挂上钩码，两个钩码由于重力通过绳子对小卡片施加了两个方向相反的拉力，拉力的大小等于钩码的重力，钩码的数量越多，拉力就越大。
（3）小卡片转过一个角度，小卡片两端的拉力就不在一条直线上，纸片就会转动，说明不在同一直线上的两个力不能平衡。
（4）将小纸片从中间用剪刀剪断，两个力不在同一个物体上，小纸片运动，说明作用点在同一物体上的两个力平衡。
课
堂
小
结
/
板
书
设
计
第2节 二力平衡
一、平衡状态和平衡力
1. 平衡状态：静止或匀速直线运动状态叫做“平衡状态”.
2. 平衡力：物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这几个力平衡.
3．二力平衡：物体受两个力作用时保持平衡状态，叫做二力平衡，是最简单的平衡.
二、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。
三、二力平衡条件的应用
1. 根据物体的运动状态判断物体的受力情况
2. 根据物体的受力情况判断物体的运动状态
作
业
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