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第三节　二力平衡
1．认识平衡力和平衡状态的概念。
2．知道二力平衡的条件。
3．能从物理学视角观察生活中的二力平衡，并解释相关现象，解决生活中的有关问题。
1．根据实验现象，对问题进行研究和分析，推理得出平衡力的特点。
2．能通过学习平衡力与平衡状态的关系，论证物体的运动状态。
3．通过类比平衡力与相互作用力，能分辨具体情境中力的关系。
1．能通过观察生活中的现象，提出可能与二力平衡相关的条件。
2．能依据控制变量法，制订探究方案。
3．能根据探究结果，分析总结二力平衡的条件，与同学交流并反思自己的方案中存在的问题。
1．明白物理学习是在循序渐进中螺旋上升的，能体会对知识的掌握是不断深入的。培养持之以恒的精神品质。
2．在用二力平衡知识分析解决实际问题的过程中，体会物理与生活的密切联系，培养将所学知识用于生活实际的意识。
3．能欣赏力与平衡之美。
教学重点：二力平衡的物理意义。
教学难点：探究二力平衡的条件及二力平衡的应用。
纸板、两个定滑轮、两个大托盘、多个砝码、细绳、多媒体课件。
播放视频：匀速上升的潜水艇、缓缓降落的降落伞、放在课桌上的书本、吊在天花板下的电灯等(如图)。
思考：这些物体分别做什么运动？它们分别受到哪些力的作用？
探究点一　平衡状态
物理学中，把物体保持静止或匀速直线运动状态称为平衡状态。在生活中物体始终受到外力作用，为何还可以保持平衡状态呢？
讨论：(1)让学生提着书包不动。书包受重力和手对它向上的拉力，为什么书包受两个力作用会保持静止？(2)在平直马路上匀速行驶的汽车，受到牵引力和阻力，为什么在水平方向上汽车受两个力作用会保持匀速直线运动状态？
小组讨论、交流、分析：如果将手松开，书包将落到地上，显然向上的拉力将重力的作用效果抵消了，使书包不至于下落；同样的道理，也可以说阻力将牵引力产生的效果抵消了，使汽车的速度不发生变化。
结论：物体如果在两个力的作用下处于平衡状态，这两个力就互称为平衡力。物体受平衡力作用时，改变物体运动状态的作用效果相互抵消，因而物体能保持静止或匀速直线运动的平衡状态。
那么物体在两个力的作用下保持平衡状态的条件是什么呢？我们接下来就探讨一下。
探究点二　二力平衡的条件
问题：物体受两个力作用一定就能保持静止或匀速直线运动状态吗？
举例：放在光滑斜面上的书，受重力和斜面的支持力，但要沿斜面向下滑；电梯受重力和向上的拉力，启动时，速度越来越快。
问题：如果作用在物体上的力只有两个，则这两个力应该满足什么样的条件可以使物体处于平衡状态呢？
学生讨论说出自己的见解。
实验探究：
1．猜想与假设。
让学生猜想在什么条件下二力平衡。(可能与作用力的大小、方向、作用位置等有关)
2．制订实验计划与设计实验。
学生根据桌上所准备的实验装置，如图所示(还有若干质量相等或不等的砝码)，自己设计实验探究二力平衡时，两个力的大小、方向、作用点应该有什么关系呢？
各实验小组交流设计的实验方案，并对自己设计的方案进行修改。
3．进行实验与收集证据。
实验方法：在两边托盘中放质量相等的砝码，使纸板受到大小相等、方向相反、作用在同一条直线上的力。纸板处于平衡(静止)状态。
改变纸板的受力情况：
①改变其中一边托盘中砝码的质量，使纸板受到的力大小不相等。
②将其中一边托盘中砝码移到另一边，使纸板受到的力方向相同。
③转动纸板，使纸板受到的力不在同一条直线上。
④垂直于纸板受力方向移动纸板，使纸板受到的力不在同一条直线上且方向相同或不相同。
将实验条件和现象记录在下面的表格中。
纸板所受二力情况 纸板运动情况 (静止与否)
大小 方向 是否在一条直线上
4.分析与论证。
引导学生分析，哪些情况下纸板不能保持静止，哪些情况下纸板能保持静止，从而得出结论。
学生归纳总结，得出二力平衡的条件：作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且作用在同一条直线上，这两个力就彼此平衡。
5．评估。
可以向学生指出，纸板在水平方向还会受到摩擦阻力，但实验中控制这个阻力很小，与拉力相比可以忽略。
教师总结二力平衡的条件：作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反，并且作用在同一条直线上。八字口诀：同体、等大、反向、共线。
探究点三　二力平衡条件的应用
1．根据物体的运动状态判断受力情况。
打开多媒体课件，展示图片。
如图所示，静止在桌面上的杯子所受的重力是5 N，则桌面对它的支持力大小是多少？
学生分析：杯子受重力和桌面对它的支持力，处于静止状态，所以杯子所受的重力和桌面对它的支持力是平衡力。那么这两个力一定满足二力平衡的条件，即大小相等、方向相反，且在一条直线上，所以桌面对杯子的支持力大小是5 N。
教师总结：根据物体处于静止状态或匀速直线运动状态，可以判断出作用在物体上的两个力是平衡力，进而判断所求力的大小和方向。
2．根据受力情况判断物体的运动状态。
思考：如图所示，火车在平直的轨道上行驶，在水平方向上受牵引力和阻力。如果牵引力大于阻力，火车将怎样运动？如果牵引力小于阻力，火车又将怎样运动？牵引力和阻力相等时，火车又将怎样运动？
学生交流、讨论后，回答：牵引力大于阻力，火车将加速运动；牵引力小于阻力，火车将减速运动；牵引力和阻力相等时，火车匀速直线运动。
教师总结：物体不受力时，应保持匀速直线运动或静止状态。物体受一个力，运动状态发生改变，这是力产生的效果。物体受平衡力时，应保持静止或匀速直线运动状态。静止的物体受平衡力时，仍然保持静止；运动的物体受平衡力时，仍然做匀速直线运动。
3．一对平衡力和一对相互作用力的区别。
思考：一对平衡力和一对相互作用力有许多相似的地方，但也有不同的地方，试着把它们加以区别。
学生交流后，回答：相同点是都满足大小相等、方向相反，作用在同一条直线上。不同点是一对平衡力是作用在“同一”物体上的力，而一对相互作用力是分别作用在“不同”物体上的力。两个力，只要不是作用在同一物体上，就不可能是平衡力；两个力中，发生作用的物体只要出现第三个，就不可能是相互作用力。
第三节　二力平衡
一、平衡状态
―→平衡状态―→受平衡力
二、二力平衡的条件
作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反，并且作用在同一条直线上。
三、二力平衡条件的应用
本节内容由平衡状态、二力平衡的条件和二力平衡条件的应用三部分内容组成。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的条件的实验过程。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、应用二力平衡的条件。

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