初中物理人教版八年级下册8.2 二力平衡导学案

这是一份初中物理人教版八年级下册8.2 二力平衡导学案，共10页。学案主要包含了学习目标，学习重点，学习难点，自主预习，合作探究，猜想假设，实验设计，进行实验与收集数据等内容，欢迎下载使用。
【学习目标】
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。
【学习重点】
二力平衡的条件
【学习难点】
二力平衡条件的应用。
【自主预习】
阅读教材，完成以下问题：
1．物体受到几个力作用时，如果保持 状态或 状态，我们就说这几个力平衡或物体处于 状态， 平衡最是简单的平衡状态.
2．二力平衡条件：作用在 物体上的两个力,如果大小 、方向 ,并且作用在 ,这两个力就彼此平衡。
3. 放在桌子上静止的花瓶，受到竖直向下的 和桌面对它竖直向上的 ，二力平衡。
在水平道路上做匀速直线运动的汽车，水平方向受到方向相反的 和 ，二力平衡；在竖直方向，汽车受到竖直向下的 和路面对它竖直向上的 ，二力平衡。
4. 悬挂着的吊灯重力为2N，则吊线对它拉力为 N，方向是 的。
5. 水平路面上有一辆运动的小车，在水平方向上有汽车发动机的牵引力和阻力（地面与空气）。
①若牵引力等于阻力，则二力 （选填“平衡”或“不平衡”），小车向左做 直线运动；
②若牵引力大于阻力，二力 （选填“平衡”或“不平衡”），小车向左做 直线运动；
③若牵引力小于阻力，二力 （选填“平衡”或“不平衡”），小车向左做 直线运动。
【合作探究】
探究一、平衡力与平衡状态
1. 分析下列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： 与 。

②悬挂的电灯受到的力有： 与 。
③匀速下落的跳伞运动员受到的力有： 与 。

④水平匀速前进的小汽车
在竖直方向上： 、 ；在水平方向上： 、空气与地面的 。
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 或 状态，我们就说这几个力相互平衡，这几个力就叫做 力。这个物体所处的状态就叫做 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 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。
【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
探究二、二力平衡的条件
【想一想】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。
甲 实验装置 乙 用手旋转小车

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 的砝码和质量 的砝码（均选填“相同”或“不相同”），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，加入质量 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 上，放手后观察小车运动状态的变化（乙图）。
④用 （选填“一个”或“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 的砝码和质量 的砝码，放手后观察两次小车运动状态的变化（甲图）。
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 侧，加入质量 的砝码，放手后观察小车运动状态的变化（丙图）。
丙 丁
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 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（图丁）。
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 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。

【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 改变（发生/不发生）。
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 ，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 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：
作用在同一物体上的两个力，如果大小 、方向 ，并且作用在 上，这两个力就彼此平衡。
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 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 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 力比较大.
5. 方案二——用小卡片探究二力平衡的条件
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 ；当两线端所挂钩码质量不等时，小卡片 ；把小卡片转过一个角度，再松手时，小卡片 ；用剪刀把小卡片从中间剪开，再松手时，小卡片 。（均选填“运动”、“静止”或“转动”）

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。
4. 定滑轮的作用是改变力的 。
【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；

（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。
探究三、二力平衡的条件的应用
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 和 。
①分析静止在水平面上的木块的受力情况（甲图）。
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 力，则此二力大小 、方向 、作用在 上，物体重力等于拉力 G=F。
甲 乙 丙

②用弹簧测力计测量物体所受重力的原理（乙图）：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（弹簧测力计的示数）G=F。
【例题3】如图丙所示，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。
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）

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，则二力 （选填“平衡”或“不平衡”），小车向左做 直线运动；
②若牵引力大于阻力，二力 （选填“平衡”或“不平衡”），小车向左做 直线运动；
③若牵引力小于阻力，二力 （选填“平衡”或“不平衡”），小车向左做 直线运动。
3.平衡力和相互作用力的区别
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 力。
如图乙所示，书对桌面的压力F '和桌面对书的支持力F是一对 力。

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 物体上
作用在 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．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
【精讲点拨】
1. 运用二力平衡条件解题时，要画出物体受力示意图。画图时注意：①先画重力然后看物体与那些物体接触，就可能受到这些物体的作用力；②画图时还要考虑物体的运动状态。
2．区分平衡力和相互作用力的关键是看两个力是否作用在同一物体上．
3. 二力平衡条件的记忆口诀：“同体、等大、反向、共线”.
4. 二力平衡的条件的应用：
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）。
【归纳整理】
平衡力与
平衡状态
①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，则这几个力相互平衡，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。
②平衡状态：静止状态、匀速直线运动状态
①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。
②二力平衡条件的应用：根据平衡状态分析物体的受力情况；
根据受力情况分析物体的运动情况。
二力平衡
条件
二力平衡
【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，是平衡力的有：____________。
A B C D

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_________。
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”）。

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
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

6. 在2022北京冬奥会短道速滑男子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
7. 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
8. 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
9．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：__________
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： 、 。（写出两点）

11．某物理学习小组在“探究二力平衡的条件”实验时，自制了一套如图所示的实验装置，将系于小卡片（重力可忽略不计）两对角的细线，分别跨过左右支架上的定滑轮。
（1）本实验观察的对象是______；
（2）在细线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向______（选填“相同”或者“相反”），并通过调整钩码的数量来改变两端拉力的______ .
（3）当两端所挂钩码数量相同时，把小卡片转至如图所示位置，松手时小卡片将______（选填“转动”或“静止”），说明不在同一直线上的两个力____（选填“能”或“不能”）平衡；
（4）将小纸片从中间用剪刀剪断，发现小纸片运动，说明______在同一物体上的两个力平衡。
【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？