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第八章 运动和力
第2节 二力平衡
素养目标
1.理解二力平衡的概念，知道二力平衡的条件;能运用二力平衡的知识分析物体的受力情况和运动状态。
2.通过实验探究二力平衡的条件，培养归纳总结和逻辑推理能力;能根据物体的受力情况判断物体是否处于平衡状态，或根据物体的平衡状态分析物体的受力。
3.经历探究二力平衡条件的实验过程，学会设计实验、控制变量和分析实验数据;培养在实验中发现问题、解决问题的能力。
4.在实验探究中，培养严谨认真的科学态度，尊重实验数据;认识到二力平衡知识在生活和生产中的广泛应用，增强将物理知识应用于实际的意识。
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
一、创设情景，引入新课
我们周围的物体都受到力的作用，不受力的物体是不存在的。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，即运动状态不变。请大家举例说明。
二、二力平衡的条件
1. 物体的受力分析
（1）静止在桌面上的杯子
重力G
支持力N
杯子受到的力有哪些？
重力G与桌面支持力F。
（2）静止的电灯
静止的电灯受到的力有哪些？
电灯的重力G与导线对电灯的拉力F。
拉力F
重力G
（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哪些？
重力G与空气的阻力f。
④水平面上做匀速直线运动的小汽车
在竖直方向上：
汽车的重力G、
地面的支持力N
在水平方向上：
牵引力F、空气与地面的阻力f
汽车受到了哪一些力的作用？
重力G
支持力N
阻
力
f
牵引力F
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 或 运动状态，就说这几个力 ，物体处于 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 。当物体受到两个力的作用时，如果物体保持 或 运动状态，我们就说这两个力相互 ，简称二力 。
静止
匀速直线
平衡
平衡
平衡力
静止
匀速直线
平衡
平衡
3. 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。
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。
【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，
你准备怎样做这个实验 请你和同学讨论，设计可行的方案。
【设计实验】
如图甲所示，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 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 状态不变。
【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。
甲
乙
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。
控制变量
静止
（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
（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）。
【实验记录表】
【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 ，说明二力平衡的条件之一是两个力的大小 。
（2）比较表中实验序号2与3可知，当二力方向相反时，小车 ；当二力均向左拉，即方向相同时，小车的运动状态 ，说明二力平衡的
相等
静止
相等
改变
相反
条件之一是两个力方向 。
（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 同一条直线上时，小车的运动状态
改变。而小车重新恢复到原来的静止状态时，二力 同一条直线上，说明二力平衡的条件之一是两个力作用在 直线上。
不在
发生了
在
同一条
（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
；当二力作用在不同物体上时，小车的运动状态 ，说明二力平衡的条件之一是两个力作用在 物体上。
静止
改变
同一
【实验结论】
二力平衡的条件：
【交流与评估】
（1）本实验中选用了小车而不选用木块，是为了 给实验带来的误差。
（2）本实验设计的优点是：可以
物体的重力对实验的影响。
（3）实验中，桌面必须 ，否则小车的重力会影响实验。
作用在 物体上的两个力，如果大小 、方向 ，并且在 条直线上，这两个力就彼此平衡。
记忆口诀：“同体、等大、反向、共线”。
相等
相反
同一
同一
减小摩擦
不考虑
水平
视频演示——《探究二力平衡的条件》
（4）实验中，如果两侧的砝码个数 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.
不相等
静摩擦
【方案二】用小卡片探究二力平衡的条件
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 。
①该方案以 为研究对象， 通过定滑轮对卡片施加力的作用。
小卡片
钩码
静止
运动
转动
运动
视频演示——《探究二力平衡的条件（方案二）》
③本方案选用硬纸片的原因是 对实验的影响，但是还受 力，因此对实验结论 影响。
减小摩擦
重
也有
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：
（2）根据物体的运动情況判断：
2. 区别“平衡力”和“相互的力”
（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？
作用在 物体上的两个力，如果大小 、方向
，并且作用在 直线上，则这两个力平衡。
同一
相等
相反
同一条
一个物体受到两个力的作用，若物体保持 状态或 状态，则这两个力平衡。
静止
匀速直线运动
以木块为研究对象，木块受到的力有哪些？
重力G与地面对木块的支持力N
N
G
这是一对平衡的二力
分别以木块、地面为研究对象，它们各自受到了哪些力的作用？
木块对地面有一个压力F、地面对木块有一个支持力N
N
F
这是一对相互的二力
（2） “平衡的二力”与“相互的二力”的比较
同一物体
两个物体
欣赏表演剧——《“相互的力”与“平衡的力”》
注意：剧中镜头有可能引起内心不适症状，切勿模仿。
3. 二力平衡的应用
（1）求力的大小和判断力的方向
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。
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。
G
F
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 力，则此二力大小 、方向 、且作用在
直线上。
物体重力等于拉力：
用弹簧测力计测量物体所受的重力G，利用的是 。
G
F
平衡
相等
相反
同一条
G=F
二力平衡条件
（2）判断物体的运动状态
已知物体的受力情況，可通过受力分析判断物体是否处于平衡状态。
重力G
支持力N
牵引力F
阻力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。
如果物体 两个力作用，且这两个力满足“同体、等大、反向、共线”的条件，则就可以判定物体处于
状态（物体 或做 ）。
只受
平衡
静止
匀速直线运动
以在水平路面上运动的小车为例进行分析：
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。
4. 找重心
利用二力平衡，可以找不规则物体的重心，例如前边讲的悬挂法找薄板的重心。
重力的方向竖直向下，可采用悬挂法确定形状不规则物体的重心。
图乙中物体重心在AB线段上，图丙中物体重心在DE线段上，故AB与DE的交点C即为该物体的重心。
5. 力与运动的关系
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
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
课堂总结（1）
课堂总结（2）
二力平衡
二力平衡
的条件
二力平衡的
条件的应用
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.
平衡力：使物体处于平衡状态的两个力（或多个力）.
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.
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.
求力的大小和判断力的方向；
判断物体的运动状态（平衡状态或非平衡状态）；
找重心.
1.如图所示，用线将灯悬挂在天花板上，当灯静止时，灯所受拉力的平衡力是（ ）
A．线所受的重力
B．灯所受的重力
C．灯对线的拉力
D．线对天花板的拉力
课堂练习：
B
2.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？（ ）
A.甲丁 B.乙丙
C.丙丁 D.乙丁
D
3.一架遥控无人机悬停在空中，旋翼快速转动给气体施加向下的力，从而获得向上的升力，说明物体间力的作用是 ，当无人机匀速直线升空（不考虑空气阻力）时，无人机受到的升力 悬停时受到的升力；若此时由于故障，旋翼停止转动，无人机将 。
减速上升后加速下降
等于
相互的
4. 如图，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找寻重心位置。观察图甲、乙中的实验过程及现象，他判断薄板的重心在l1、l2的交点处。该实验的原理是： 。若薄板质量为200g，则拉力的大小为
N（取g=10N/kg）。
二力平衡
2
下 课
Thanks!
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