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第八章 运动和力
第2节 二力平衡
学习目标-新课导入-新知探究-课堂小结-课堂训练
人教版-物理-八年级下册
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。
学习目标
【重点】二力平衡条件及应用。
【难点】应用二力平衡的知识解释自然现象。
新课引入
运动员跳伞时，他和伞在空中受到重力和阻力的作用。在这两个力的作用下，运动员和伞在某个阶段会沿竖直方向匀速下落。这种情况下，运动员和伞所受的重力和阻力应该有怎样的关系呢
跳伞
新课引入
知识点一 平衡状态和平衡力
支持力N
重力G
杯子受到的力有：
重力G与桌面支持力F。
电灯受到的力有：
重力G与拉力F。
拉力F
重力G
（1）静止在桌面上的杯子
（2）静止的电灯
1. 物体的受力分析
新课引入
1. 物体的受力分析
（3）匀速下落的跳伞运动员
空气阻力f
重力G
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。
知识点一 平衡状态和平衡力
新课引入
1. 物体的受力分析
支持力N
重力G
阻力f
牵引力F
在水平方向上：
牵引力F、空气与地面的阻力f
在竖直方向上：
汽车的重力G、
地面的支持力N
(4)水平面上做匀速直线运动的小汽车
知识点一 平衡状态和平衡力
新知探究
知识点一 平衡状态和平衡力
2. 平衡状态与平衡力
（1）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，就说这几个力平衡，物体处于平衡状态。
（2）平衡力
使物体处于平衡状态的两个力（或多个力）叫做平衡力。当物体受到两个力的作用时，如果物体保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这两个力相互平衡，简称二力平衡。
新知探究
知识点二 二力平衡的条件
实验：探究二力平衡的条件
【提出问题】
二力平衡时，二力的大小、方向、作用点应该有什么关系 它们在一条直线上吗 下面通过实验探究二力平衡的条件。
【实验思路】
要想找到物体在两个力作用下处于平衡状态时两个力之间的关系，应该先想办法在物体上施加两个力使物体平衡，然后在物体平衡时测量这两个力，看看这两个力之间存在怎样的关系。
你准备怎样做这个实验 请你和同学讨论，设计可行的方案。
新知探究
知识点二 二力平衡的条件
【设计实验】
如图所示，将小车放在光滑的水平桌面上，使小车在水平方向上受两个力的作用。
采用控制变量法进行探究，分别改变这两个力的大小（通过改变砝码的质量）、方向、是否共线（通过扭转小车实现）和是否同体（通过分别拉2辆小车实现），由静止释放小车，观察小车在什么条件下会保持静止状态不变。
新知探究
知识点二 二力平衡的条件
【进行实验与收集证据】
（1）如实验装置图甲所示，将小车放在光滑的水平桌面上，安装好实验装置。在两边的托盘里分别放上质量不相等的砝码，观察小车的运动情况。
（2）在两边的托盘里放上质量相等的砝码，观察小车的运动情况。
甲
新知探究
知识点二 二力平衡的条件
（3）将连接小车右侧托盘的细线挂于小车左侧挂钩处，使二力的方向同时向左，观察小车的运动情况（乙图）。
（4）保持两边托盘里的砝码质量相等，把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放，观察小车的运动情况（丙图）。
乙
丙
新知探究
知识点二 二力平衡的条件
（5）控制二力的大小不变，方向相反，保持二力在同一直线上，用细线把两个小车的挂钩连在一起。用剪刀把细线剪断，观察小车的运动情况（丁图）。
丁
新知探究
知识点二 二力平衡的条件
【实验记录表】
序号 力的 大小 力的 方向 是否在同一直线上 是否作用在 同一物体上 小车是否
平衡
1 不相等 相反 是 是 否
2 相等 相反 是 是 是
3 相等 相同 是 是 否
4 相等 相反 不是 是 否
5 相等 相反 是 不是 否
新知探究
知识点二 二力平衡的条件
【分析论证】
（1）比较表中实验序号1与2可知，要使小车保持静止，必须使两托盘中砝码的质量相等，说明二力平衡的条件之一是两个力的大小相等。
（2）比较表中实验序号2与3可知，当二力方向相反时，小车静止；当二力均向左拉，即方向相同时，小车的运动状态改变，说明二力平衡的条件之一是两个力方向相反。
新知探究
知识点二 二力平衡的条件
（3）比较表中实验序号2与4可知，当把小车扭转一个角度，使二力不在同一条直线上时，小车运动状态发生了改变。而小车重新恢复到原来的静止状态时，二力在同一条直线上，说明二力平衡的条件之一是两个力作用在同一条直线上。
（4）比较表中实验序号2与5可知，当二力作用在同一物体上时，小车静止；当二力作用在不同物体上时，小车的运动状态改变，说明二力平衡的条件之一是两个力作用在同一物体上。
新知探究
知识点二 二力平衡的条件
【实验结论】
二力平衡的条件：
作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一直线上，这两个力就彼此平衡。
记忆口诀：“同体、等大、反向、共线”。
新知探究
知识点二 二力平衡的条件
（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.
【分析交流】
新知探究
知识点二 二力平衡的条件
【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。
新知探究
知识点三 二力平衡条件的应用
1. 判断二力平衡的方法
（1）根据物体受力情况判断
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，则这两个力平衡。
（2）根据物体的运动情況判断
一个物体受到两个力的作用，若物体保持静止状态或匀速直线运动状态，则这两个力平衡。
新知探究
2. 区别“平衡力”和“相互的力”
G
N
N
F
木块受到的力：重力G与
地面对木块的支持力N
这是一对平衡的二力
木块对地面有一个压力F、
地面对木块有一个支持力N
这是一对相互的二力
以木块为
研究对象
分别以木块、
地面为研究对象
（1）实例分析：分析地面上木块的受力情况，找出平衡力？相互的力？
新知探究
知识点三 二力平衡条件的应用
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__________上 分别作用在_________上
（2） “平衡的二力”与“相互的二力”的比较
同一物体
两个物体
新知探究
知识点三 二力平衡条件的应用
3. 二力平衡的应用
（1）求力的大小和判断力的方向
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可以求另一个力的大小和方向。
①静止在水平面上的物体
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。
所以支持力的大小等于物体重力的大小 F=G，支持力的方向竖直向上。
G
F
新知探究
知识点三 二力平衡条件的应用
②弹簧测力计测重力原理
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
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。
G
F
新知探究
知识点三 二力平衡条件的应用
（2）判断物体的运动状态
已知物体的受力情況，可以通过受力分析判断物体是否处于平衡状态。如果物体只受两个力作用，且这两个力满足“同体、等大、反向、共线”的条件，就可以判定物体处于平衡状态（物体静止或做匀速直线运动）。以在水平路面上运动的小车为例进行分析：
支持力N
重力G
阻力f
牵引力F
水平路面上运动的小车受到的力有：
在竖直方向上有重力G、地面支持力N；
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。
新知探究
知识点三 二力平衡条件的应用
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：
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；
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 ；
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。
新知探究
知识点三 二力平衡条件的应用
5. 力与运动的关系
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
运动的速度或
方向发生改变
课堂小结
①平衡状态：物体受几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，则这几个力平衡，物体处于平衡状态.
②平衡力：使物体处于平衡状态的两个力（或多个力）.
③二力平衡：当物体受到两个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，就说这两个力平衡.
④二力平衡条件：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.
①求力的大小和判断力的方向；
②判断物体的运动状态（平衡状态或非平衡状态）；
③找重心.
二力平衡条件的应用
二力平衡
二力平衡条件
课堂训练
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？
乙、丁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。所以乙丁图中的两个力是平衡的。
课堂训练
2. 在平直的地面上，一个人沿水平方向用20N的力推一辆小车匀速向左运动，试着在图中画出小车所受阻力的大小和方向（可把力的作用点画在重心上）。
人沿水平方向用力推一辆小车匀速向西运动，小车所受阻力f与推力F是一对平衡力，所以小车所受阻力的大小为20牛，方向水平向东。
f= 20N
F
课堂训练
3. 质量为40kg的小船静止在水面上，它除了受到重力之外，还受到另外一个力的作用，这个力的大小等于多少？方向如何？试着画出小船受力的示意图？（可把力的作用点画在重心上）。g取10N/kg
小船所受重力大小：
G=mg=40kg×10N/kg=400牛，方向竖直向下；
小船受到的另一个力与重力是一对平衡力，故另一个力的大小也为400N，方向是竖直向上。
F
G
课堂训练
4. 在水平公路上匀速行驶的公交车受到几对平衡力的作用？为什么说它们是互相平衡的？若以图中的长方形表示这辆汽车，请在图中画出汽车受力的示意图。
在水平公路上匀速行驶的公交车，受到两对平衡力的作用。
在水平方向上，汽车受到的牵引力F牵和阻力F阻是一对平衡力；
在竖直方向上，汽车所受的重力G和支持力F支是一对平衡力。
因为这两对力中的每一对力都是大小相等、方向相反的，作用在同一条直线上，且都作用在汽车上，因此他们相互平衡。
F支
G
F牵
F阻

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