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力的平衡
第2节
第八章 运动和力
物理教科版（2024）新课标八年级下册
学习目标
难点
重点
1.从具体生活场景的分析中，了解合力与分力的概念，知道合力与分力都是从力的效果来定义的。
2.通过实验探究合力与分力的关系，了解在同一直线上的二力合成。
3.通过具体生活现象和事例的分析，知道平衡状态的含义，知道平衡力的概念。
4.经历二力平衡条件的探究过程，能处理实验数据，并从数据中分析出二力平衡的条件，并能用二力平衡知识分析、解决简单的问题，感受平衡之美。
新课引入
体操运动员的每个平衡动作，都是力与美的完美体现，你知道运动员如何做到这些动作的吗？
一、合力
知识构建
两个人和一个大人提起同一桶水
两皮马和一匹马拉动同一辆车
一个力作用在物体上产生的效果可以与两个力或几个力同时作用在这个物体上产生的效果相同。
一、合力
F的作用效果与F1和F2共同的作用效果相同
F是F1 、 F2的合力； F1 、 F2是F的分力。
合力与分力是建立在“等效替代”的基础上
1.合力：如果一个力对物体的作用效果与几个力同时对物体作用的效果相同，那么这个力就叫作那几个力的合力。组成合力的每个力叫作分力。
一、合力
一个物体同时受到沿同一直线的两个力的作用时，如何确定合力的大小和方向呢
一、合力
（1）实验器材：2个弹簧测力计、刻度尺、橡皮筋、白纸。
（2）实验设计：用一个弹簧测力计将橡皮筋拉长L，记录弹簧测力计的示数F；用两个弹簧测量计沿同一方向将橡皮筋拉长L，记录2个弹簧测力计的示数F1 、 F2 ；用两个弹簧测力计沿相反方向将橡皮筋拉长L，记录两个弹簧测力计示数F1 、 F2 。
（3）进行实验：
2.探究同一直线上二力的合成
一、合力
2.探究同一直线上二力的合成
（4）实验结论：
同一直线上方向相同时，合力大小等于两个分力大小之和。 F=F1 + F2
同一直线上方向相反时，合力大小等于两个分力大小之差。
F=F1 - F2（取绝对值）
方向与分力方向相同
方向与较大分力方向相同
一、合力
3.合力的应用
纤夫拉船
拔河比赛
二、力的平衡
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
1.平衡状态：牛顿第一定律告诉我们，物体在不受外力的时候总保持静止状态或匀速直线运动状态。这时物体所处的状态叫作平衡状态。
二、力的平衡
2.平衡力：物体在受到几个力作用时，也可能保持静止状态或匀速直线运动状态。这是因为物体所受的这几个力的作用效果相互抵消了，这时我们就说这几个力平衡，并把这几个力称为一组平衡力。
静止在平衡木上的运动员
在平直公路上匀速直线运动的汽车
跳伞运动员和降落伞匀速直线下降
二、力的平衡
匀速下落的跳伞员
F阻
G
跳伞员和降落伞在两个力作用下做匀速直线运动，处于平衡状态，这两个力相互平衡。
2.平衡力：物体在受到几个力作用时，也可能保持静止状态或匀速直线运动状态。这是因为物体所受的这几个力的作用效果相互抵消了，这时我们就说这几个力平衡，并把这几个力称为一组平衡力。
二、力的平衡
匀速行驶的汽车
G
F牵
F支
F阻
汽车在四个力的作用下做匀速直线运动，处于平衡状态，这四个力相互平衡。
2.平衡力：物体在受到几个力作用时，也可能保持静止状态或匀速直线运动状态。这是因为物体所受的这几个力的作用效果相互抵消了，这时我们就说这几个力平衡，并把这几个力称为一组平衡力。
二、力的平衡
搬而未起、推而不动时，物体的受力情况虽发生改变，但仍处于静止状态，其受力仍然平衡。
F支
G
F阻
F
2.平衡力：物体在受到几个力作用时，也可能保持静止状态或匀速直线运动状态。这是因为物体所受的这几个力的作用效果相互抵消了，这时我们就说这几个力平衡，并把这几个力称为一组平衡力。
三、二力平衡的条件
一个物体同时受到两个力作用，如果物体保持静止或匀速直线运动状态，那么这两个力就相互平衡，我们称之为二力平衡。
F支
G
F阻
G
F拉
G
作用在物体上的两个力，要满足什么条件才能使物体保持平衡呢？
三、二力平衡的条件
1.实验探究：二力平衡的条件
【猜想与假设】
力的三要素
力的作用点
力的大小
力的方向
两个力应该在同一个物体上
两个力的大小可能相等
两个力的可能要相反
两个力可能要在一条直线上
三、二力平衡的条件
1.实验探究：二力平衡的条件
【设计实验】
把小车放在光滑的水平桌面上，同时给小车两端各施加一个力的作用，观察小车在什么条件下能保持运动状态不变。
【实验器材】
滑轮（2个）、小车（2个）、托盘（2个）、细绳、砝码若干、光滑桌面等。
三、二力平衡的条件
【实验步骤】
① 用手按住小车不动，在两边的两个托盘上放上质量不同的砝码，即 F1 < F2 时，放手后观察小车运动状态的变化。
F2
F1
1.实验探究：二力平衡的条件
三、二力平衡的条件
【实验步骤】
F2
F1
② 用手按住小车不动，在两边的两个托盘上放上质量相同的砝码，即 F1 = F2 时，放手后观察小车运动状态的变化。
1.实验探究：二力平衡的条件
三、二力平衡的条件
【实验步骤】
③ 用手按住小车不动，把两个托盘放在小车的同一侧，加入相等的砝码，即小车受到大小方向相同的两个力，放手后观察小车运动状态的变化。
1.实验探究：二力平衡的条件
三、二力平衡的条件
【实验步骤】
④ 在两个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条直线上，放手后观察小车运动状态的变化。
1.实验探究：二力平衡的条件
三、二力平衡的条件
【实验步骤】
⑤ 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，放手后观察两个小车运动状态的变化。
1.实验探究：二力平衡的条件
三、二力平衡的条件
【实验记录】
实验 小车在水平方向所受二力的情况 运动状态是否改变
大小 方向 是否在 同一直线 是否作用在同一物体 1 不相等 相反 是 是 是
2 相等 相反 是 是 否
3 相等 相同 是 是 是
4 相等 相反 否 是 是
5 相等 相反 是 否 是
保持平衡
1.实验探究：二力平衡的条件
三、二力平衡的条件
【实验结论】
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。
【注意事项】
（1）所用的两个托盘、两个小车要相同。
（2）应选择较光滑的桌面和质量较大的砝码，这样可以减小阻力对实验的影响。
1.实验探究：二力平衡的条件
三、二力平衡的条件
同体
等大
反向
共线
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。
二力平衡的条件
三、二力平衡的条件
F支
G
F拉
G
F支
G
F牵
F阻
F支 = G
F拉 = G
F支 = G
F牵 = F阻
2.二力平衡条件的应用：根据运动状态求受力
三、二力平衡的条件
3.平衡力与相互作用力
一对平衡力 一对相互作用力 实例
相同点 大小 相等 方向 方向相反，并且在同一直线上 不同点 同一物体上 不同物体上
G
F
F压
F支
知识迁移
1.同学们学了“同一直线上二力的合成”后开展讨论，下面说法中正确的是（　　）
A．同一直线上两个力的合力可能小于其中任何一个力
B．同一直线上两个力的合力一定大于其中任何一个力
C．同一直线上两个力的合力一定小于其中任何一个力
D．同一直线上两个力的合力一定不为零
AB.当物体受到的两个力为一对平衡力，即大小相等、方向相反、作用在一条直线上，则它们的合力为零，所以合力小于任何个分力，故A正确，B错误；
C.由于同一直线、同方向二力的合力大小等于二力之和，即合力一定大于其中任何一个力，故C误；D.如果物体受到的两个力为一对平衡力，即大小相等、方向相反、作用在一条直线上，则它们的合力为零，故D错误。
A
知识迁移
2.某同学利用如图所示装置探究二力平衡的条件，下列说法正确的是（　　）
A．小车应放在粗糙的水平桌面上
B．改变左右两盘中砝码的质量，是为了探究相互平衡的两个力是否大小相等
C．将小车扭转一个角度后释放，是为了探究相互平衡的两个力是否方向相反
D．图中小车静止时，小车只受到一对平衡力的作用
A.为了减小摩擦力对实验的影响，小车应放在光滑的水平桌面上，故A错误；B.改变左右两盘中砝码的质量，改变拉力大小，是为了探究相互平衡的两个力是否大小相等，故B正确；C.将小车扭转一个角度后释放，使两力作用在不同直线上，是为了探究相互平衡的两个力是否作用在同一直线上，故C错误；D.图中小车静止时，小车受到竖直方向与水平方向两对平衡力的作用，故D错误。
B
知识迁移
二力平衡的条件：同体、等大、反向、共线。
BD
3.如图，F1和F2是物体所受的方向相反的两个力，其中这两个力平衡的是（　　）
A
B
C
D
F1 = 2N
F2 = 2N
F1 = 10N
F2 = 10N
F1 = 10N
F1 = 9N
F1 = 5N
F2 = 5N
知识小结
合力
二力平衡的条件
物体在受到几个力作用时，也可能保持静止状态或匀速直线运动状态。这时我们就说这几个力平衡。
知识点1相交线
如果一个力对物体的作用效果与几个力同时对物体作用的效果相同，那么这个力就叫作那几个力的合力
力的平衡
知识点1相交线
方向相同时，合力大小等于两个分力大小之和；
方向相反时，合力大小等于两个分力大小之差。
力的
平衡
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。
物体在不受外力的时候总保持静止状态或匀速直线运动状态。这时物体所处的状态叫作平衡状态。
知识拓展
确定形状不规则物体的重心
首先找一根细绳，在物体上找一点，用绳悬挂，待物体静止后，通过悬挂点连一条竖直线。在该竖直线外再找一点悬挂，两条竖直线的交点就是不规则物体的重心。

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