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9.1 二力平衡
第9章 力与运动
教师
xxx
苏科版 八年级下册
平衡状态、二力平衡
二力的平衡的应用
探究二力平衡的条件
01
03
02
CONTANTS
目 录
*
力的合成
情景引入
引入
①他们分别受到了哪些力的作用？
静止的吊灯
匀速上升的潜水艇
匀速下降的运动员
自然界中，物体的运动和受力情况大多是复杂的，为了便于研究力与运动的关系，让我们从最简单的情况开始。
②生活中的一些物体在力的作用下可能做匀速直线运动。
在受力的情况下，物体有时也会保持静止或匀速直线运动状态。这是为什么？
飞机在空中水平匀速飞行
跳伞运动员匀速降落
平衡状态、二力平衡
01
生活中，这些物体受到力的作用了吗？
静止的气垫船
匀速飞行的战斗机
为什么受到力的作用时，物体也能保持静止状态或者匀速直线运动状态？
F支
G
F阻
F牵
静止的物体
匀速直线运动的汽车
匀速下落的跳伞员
思考 ：这些物体受到几个力的作用，它们的运动状态是什么？
F支
G
F阻
G
F拉
G
物体如果在几个力的作用下，能保持静止或匀速直线运动状态，我们就说该物体处于平衡状态。
如果物体在两个力的作用下处于平衡状态，我们就说这两个力相互平衡，简称二力平衡。
例题1 不计空气阻力，下列物体处于平衡状态的是（ ）
D
A.在空中自由下落的苹果
B.在圆形跑道上匀速跑步的运动员
C.竖直向上抛出的石子
D.沿笔直斜坡匀速上行的汽车
探究二力平衡的条件
02
9.2 探究二力平衡的条件
活 动
猜一猜
你认为两个力在怎样的条件下才能平衡？请根据生活经验，谈谈你的看法。
（二力平衡时，这两个力方向相反。）
设计实验
如图所示，将系于卡片两个对角的线分别跨过支架上的滑轮。
1.在线的两端分别挂上钩码，使作用在卡片上的两个拉力方向相反，且在同一直线上。
改变钩码（两端）的个数，看看什么情况下卡片能平衡，什么情况下卡片不能平衡。
现象：当两端钩码个数相同时，卡片才能平衡。
结论：二力平衡时，两个力的大小相等。
2.将处于平衡状态的卡片转过一个角度，使它受到的两个拉力不在一条直线上，松手时，卡片还能保持平衡吗？
现象：不能平衡。
结论：二力平衡时，两个力的方向在同一直线上。
实验结论
大量实验表明，当作用在同一个物体上的两个力大小相等、方向相反且作用在同一直线上时，这两个力才能平衡，这就是二力平衡的条件。
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。
交流与评估
信息快递：以小卡片为研究对象，其重力可忽略不计。用钩码通过两根细线对小卡片施加拉力。
二力平衡的条件的简单记忆法：
二力平衡条件
作用在同一物体上
大小相等
方向相反
作用在同一直线上
同体
等大
反向
共线
例题2．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______ .
小卡片
相反
大小
小卡片
二力的平衡的应用
03
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。
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
①用弹簧测力计测量物体所受重力的原理
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。
①根据物体的平衡状态分析判断物体的受力情况
②有一盏悬挂着的电灯，质量为2千克，求电灯受到的各个力的大小及方向。
F
G
Ⅰ、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。
Ⅱ、重力大小：G=mg=2千克×9.8牛/千克=19.6牛，方向竖直向下。
Ⅲ、拉力大小：F=G=19.6牛，方向竖直向上。
支持力N
重力G
阻力f
牵引力F
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：在竖直方向上有重力、地面支持力；
在水平方向上有汽车发动机的牵引力和地面与空气的阻力。
①若牵引力等于阻力，则二力平衡，小车向左做匀速直线运动
③若牵引力小于阻力，二力不平衡，小车向左做减速直线运动
②若牵引力大于阻力，二力不平衡，小车向左做加速直线运动
②根据物体的受力情况判断运动状态
①受到平衡力
运动状态不发生改变
保持静止或匀速直线运动
②受非平衡力
运动状态要发生改变
运动的速度发生改变
或运动的方向发生改变
③运动和力的关系
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
作用在同一条直线上 作用在同一条直线上
不同点 作用在同一个物体上，作用 效果是使物体保持平衡 分别作用在两个物体上，
一般产生两个不同的效果
没有时间关系 同时产生，同时消失
不一定是同性质的力 是同一种性质的力
④平衡力与相互作用力的区别
2002年，新疆维吾尔族杂技演员阿迪力，从4月17日起，在北京平谷全海湖畔的高空钢丝上连续生活了25天，其间在钢丝上行走了123h，这两项都打破了吉尼斯世界纪录，被誉为“高空王子”.
“高空王子”走钢丝
生活 物理 社会
阿迪力在钢丝上行走时，总是不断地调整自己的重心，尽量使重力作用线竖直向下通过钢丝。只有这样，他才能在重力和支持力的作用下处于平衡状态。
1.下列哪组中的两个力相互平衡（ ）
D
F1=5 N
F2=5 N
A
F1=3 N
F2=5 N
B
F1=5 N
F2=5 N
C
F1=5 N
F2=5 N
D
课堂练习
2.一个文具盒放在水平桌面上静止不动，下列力中属于平衡力的是（ ）
A.文具盒对桌面的压力和桌面对文具盒的支持力；
B.文具盒的重力和文具盒对桌面的压力；
C.文具盒的重力和桌面对文具盒的支持力。
D.文具盒的重力和文具盒对地球的吸引力
C
3.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
D
4.起重机的钢丝绳吊着重物，比较在重物静止时，重物匀速上升时，重物匀速下降时钢丝绳对重物的拉力大小，则（ ）
A.重物匀速上升时，拉力最大
B.重物静止时，拉力最大
C.重物匀速下降时，拉力最大
D.上述三种情况，拉力一样大
D
V
5.在平直公路上匀速行使的汽车受到几对平衡力的作用？为什么说它们是互相平衡的？在乙图上画出汽车受力的示意图。
G
N
F1
F2
6.起重机以1m/s的速度匀速吊起一个重物，钢丝绳对重物的拉力是6000N。若起重机吊着这个物体以2m/s的速度匀速下降，这时钢丝绳对重物的拉力是 （ ）
A、12000N B、6000N
C、3000N D、无法判定
B
7.用弹簧测力计两次拉动重为G的物体竖直向上运动，两次运动的S-t的图像如左图所示，其对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2则F1、F2,的大小关系是（ ）
A.F1B.F1=F2
C.F1>F2
D.以上三种情况都有可能
S
t
B
F1
F2
8.如图所示，静止在水平路面上的小车，其支架的杆子上固定一铁球，关于杆子给铁球的力的方向，下列说法正确的是（ ）
A.沿杆子
B垂直于杆子
C.竖直向上
D.沿杆子与竖直方向之间的某一方向
C
当作用在同一个物体上的两个力大小相等、方向相反且作用在同一直线上时，这两个力才能平衡，这就是二力平衡的条件。
二力平衡
条件的应用
①判断一对力是不是平衡力；
②确定另一个力的大小和方向；
③判断物体的运动状态。
二力平衡
①物体在几个力的作用下，保持静止或做匀速直线运动，该物体处于平衡状态。
②当物体在两个力的作用下处于平衡状态，我们就说这两个力相互平衡，简称二力平衡。
平衡状态与二力平衡
二力的
平衡条件
课堂小结
力的合成
*
问题：请同学们列举几个关于一个力和多个力产生相同作用效果的实例。
①多个人推车与一台拖拉机拉车的作用效果相同。
②许多船帆对船的驱动作用与一个发动机对船的驱动作用效果相同。
③ ……
合力与分力
如果一个力产生的作用效果跟几个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力。组成合力的每个力叫分力。
求几个力的合力叫做力的合成。
分力
合力
等效替代
力的合成
有人在前面拉，有人在后面推。
车同时受到两个力
拉力F1、推力F2
F1
F2
两个力方向相同
如何知道合力的大小和方向？
有人在左边拉，有人在右边拉。
两个力方向相反
F1
F2
小熊同时受到两个力
向左的拉力F1、向右的拉力F2
如何知道合力的大小和方向？
小结
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的作用效果相同，那么这个力就叫那几个力的合力。
2.力的合成：
求几个力的合力的过程或方法叫力的合成。
3.等效替代法。
实验：探究同一直线上二力的合成
实验器材：
橡皮筋、细绳、滑轮、钩码
实验设计：
① 橡皮筋原长AE，用同方向力F1和F2作用在橡皮筋同一点，使其伸长到AE’，记录F1、F2的大小和方向。
同一直线同方向的二力合成
② 撤去F1、F2后，用力F作用在橡皮筋上同一点，使其同样伸长到AE’，记录此时F的大小和方向。
实验设计：
① 用两个方向相反的力F1、F2作用在橡皮筋同一点，使其伸长到AE’，记录F1、F2的大小和方向。
② 撤去F1、F2后，用力F作用在橡皮筋的同一点上，使其同样伸长到AE’，记录此时F的大小和方向。
同一直线反方向的二力合成
记录数据：
F1/N F2/N F/N
F1与F2 同向 大小 2N 1N 3N
方向 水平向右 水平向右 水平向右
F1与F2 反向 大小 4N 1N 3N
方向 水平向右 水平向左 水平向右
在实验中，每次橡皮筋都被拉伸到AE’，每次的作用效果是相同的，因此，力F就是力F1和F2的合力。
实验结论：
1. 同一直线上，方向相同的两个力的合力，大小等于这两个力的大小之和，方向与这两个力的方向相同，即 F = F1 + F2
2. 同一直线上，方向相反的两个力的合力，大小等于这两个力的大小之差，方向跟较大的那个力的方向相同，即 F = F1 - F2
讨论与交流
一个物体受到作用在同一直线上的两个力的作用，那么：
①合力总是大于分力吗？
②合力可以比任何一个分力都小，对吗？
③合力能不能为〇，为什么？
④合力的方向永远与较大力的方向一致，对吗，为什么？
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