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人教版八年级物理（2024）下册 第八章 运动和力
第2节 二力平衡 （教学设计）
【课题】第2节 二力平衡
【学习目标】
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、总结得出结论。
3. 会利用二力平衡的知识分析解决实际问题。
【学习重点】
通过实验探究二力平衡的条件。
【学习难点】
会运用二力平衡的知识解决实际问题。
【教学器材】
小车、两端带定滑轮的长木板、细线、钩码等（演示实验一套、学生分组实验每组一套）。
【新课导入】
问题：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
【讲述】牛顿第一定律告诉我们，一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。然而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。
桌面上的花瓶、天花板上悬挂的吊灯、在平直道路上匀速行驶的汽车，虽然它们都受到力的作用，但却保持静止或匀速直线运动状态。
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，我们就说这几个力相互平衡、物体处于平衡状态。
归纳运动和力的关系
二力平衡：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。
板书课题 第2节 二力平衡
【讲述】在物体受力并处于平衡状态的各种情况中，物体在两个力作用下保持平衡是最简单的。下面让我们通过实验来研究这个问题。
【新课学习】
知识点一 二力平衡的条件
学生分组实验 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。
【设计实验】
按照图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。
【实验过程】
1.将小车放在光滑的水平桌面上。在两边的托盘里分别放上质量不相等的钩码（或砝码），观察小车的运动情况。
2.在两边的托盘里放上质量相等的钩码（或砝码），观察小车的运动情况。
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。
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。
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。
【播放实验视频】实验：探究二力平衡的条件
【实验记录】
【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。这就是二力平衡的条件。
【交流与评估】
1.实验选用质量较小的小车而不选用木块，是为了减小摩擦给实验带来的影响。
2.实验设计的优点：可以不考虑小车所受的重力对实验的影响。
3.实验中，桌面必须水平，否则小车所受的重力会对实验产生影响。
4.实验中，如果两侧的钩码（或砝码）个数不相等但小车仍然处于静止状态，原因是小车受到桌面的摩擦力比较大。
【板书】一、二力平衡的条件
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。
归纳“平衡的二力”与“相互作用的二力”的区别
【课堂练习】
【例题1】(2025年山东济南槐荫期中考试题)在以下案例中,处于平衡状态的物体是【 】
A.甲图中,匀速转动的橡皮 B.乙图中,被渔民抛出且在最高点的渔网
C.丙图中,撑竿上升的运动员 D.丁图中,推而未动的箱子
【答案】D
【解析】甲图中,匀速转动的橡皮的运动方向一直在改变,橡皮不是处于平衡状态;
乙图中,被渔民抛出且在最高点的渔网受到重力和空气阻力作用,受到的力是非平衡力,渔网不是处于平衡状态;
丙图中,撑竿上升的运动员受到的弹力大于重力,受到非平衡力的作用,运动员不是处于平衡状态；
丁图中,推而未动的箱子处于静止状态,箱子是处于平衡状态。
【例题2】如图甲所示是小明同学设计组装的“探究二力平衡的条件”实验装置。
（1）实验中，小明将系于小车两端的线分别跨过桌面左右两端的滑轮，在线两端的小盘上放上砝码，通过调整____________来改变F1和F2的大小；
（2）实验中，保持F1和F2大小相等，用手将小车扭转一个角度，松手后，小车将______（选填“转动”或“保持静止”），设计这一步骤是为了探究两个力是否_____________；
（3）小华同学设计组装了如图乙所示的实验装置，比较甲、乙两种实验装置，______的实验装置更合理，原因是该设计减小了__________对实验的影响。
【答案】（1）砝码数量 （2）转动 在同一条直线上 （3）甲 摩擦力
【解析】（1）实验中，将系于小车两端的线分别跨过桌面左右两端的滑轮，在线两端的小盘上放上砝码，通过调整砝码来改变F1和F2的大小；
（2）实验中，保持F1和F2大小相等，用手将小车扭转一个角度，松手后，小车将转动，设计这一步骤是为了探究两个力是否在同一条直线上；
（3）甲实验中小车受到的是滚动摩擦力，乙实验中小车受到的是滑动摩擦力，而相同条件下滚动摩擦力小于滑动摩擦力，甲实验装置更加的合理，可以减小摩擦力对实验的影响。
【例题3】（2025年四川凉山州中考题）西昌湿地公园内有由甲、乙、丙三块石头堆叠而成的艺术作品（如图），下列说法中正确的是【 】
A. 乙受到的重力大小等于丙对它支持力的大小
B. 甲对乙的压力与乙受到的重力是相互作用力
C. 甲受到的重力与乙对甲的作用力是平衡力
D. 地面受到丙的压力，是由于地面发生弹性形变后要恢复原状所产生
【答案】C
【解析】A．叠放在一起的甲、乙、丙三块石头均处于静止状态，由平衡条件可知，丙对乙的支持力等于甲、乙的重力之和，所以乙受到的重力小于丙对它支持力的大小；
B．甲对乙的压力与乙受到的重力作用在同一个物体上，大小不相等，方向相同，所以二者不是一对相互作用力；
C．甲受到的重力与乙对甲的支持力作用在同一个物体上，大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，是一对平衡力；
D．物体由于发生弹性形变，会对使其发生弹性形变的物体施加弹力，因此地面受到丙的压力，是由于丙发生弹性形变后要恢复原状所产生的。
知识点二 二力平衡条件的应用
1.用弹簧测力计测量物体所受的重力时，利用了二力平衡的条件。
物体静止时所受的重力G与弹簧测力计对它的拉力F大小相等、方向相反，作用在同一条直线上。G=F
物体对弹簧测力计的拉力和弹簧测力计对物体的拉力是一对相互作用力，大小相等；弹簧测力计的示数等于物体对弹簧测力计的拉力。
物体静止时，物体所受的重力G等于弹簧测力计的示数。
2.在生活中有很多二力平衡的情况
（1）在平直路面上做匀速直线运动的汽车
在水平方向上受到向前的牵引力和向后的阻力，牵引力和阻力平衡;
在竖直方向上，汽车受到向下的重力和路面对它向上的支持力，重力和支持力平衡。
（2）在空中的跳伞运动员打开降落伞后，随着速度的增加阻力会越来越大，最后阻力与重力平衡，运动员和伞会匀速下落。
3.利用二力平衡条件，确定形状不规则物体重心的位置。
重力的方向竖直向下，采用悬挂法确定形状不规则物体的重心。
图乙中，物体静止平衡时，拉力和重力平衡，作用在同一条直线上。重力方向竖直向下，物体重心在竖直线段AB上。
图丙中，物体静止平衡时，拉力和重力平衡，作用在同一条直线上。重力方向竖直向下，物体重心在竖直线段DE上。
线段AB与DE的交点C为该物体的重心。
【课堂练习】
【例题4】（2025年青海中考题） 以下几种情况中，F1和F2是物体所受的方向相反的两个力，其中属于二力平衡的是【 】
A B C D
【答案】C
【解析】图A中的F1和F2大小相等、方向相反、没有作用在同一条直线上，不是一对平衡力；图B中的F1和F2方向相反、作用在同一条直线上，大小不相等，不是一对平衡力；图C中的F1和F2大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，是一对平衡力；图D中的F1和F2方向相反，作用在同一条直线上，大小不相等，不是一对平衡力。
【例题5】【传统文化】(2025年山西介休期中考试题)如图所示是春节期间展示于介休后土庙的琉璃“悟空”工艺品,它被平稳地放置在一个水平展台上。下列选项中属于平衡力的是【 】
A.“悟空”所受的重力和展台对“悟空”的支持力
B.“悟空”所受的重力和“悟空”对展台的压力
C.“悟空”对展台的压力和展台对“悟空”的支持力
D.展台所受的重力和地面对展台的支持力
【答案】A
【解析】琉璃“悟空”工艺品放在水平展台上处于静止平衡状态，受到的是平衡力。工艺品受重力和展台对它的支持力，“悟空”所受的重力和展台对“悟空”的支持力是一对平衡力。
“悟空”所受的重力和“悟空”对展台的压力作用在不同物体上，大小相等，方向相同，不是一对平衡力；“悟空”对展台的压力和展台对“悟空”的支持力分别作用在展台的“悟空”上，是一对相互作用力，不是平衡力；地面对展台的支持力等于“悟空”和展台的总重，展台所受的重力和地面对展台的支持力不是平衡力。
【例题6】（2025重庆开州期中考试题）起重机的钢丝绳吊着一物体,第一次竖直静止在空中,第二次竖直向上匀速运动,第三次竖直向下匀速运动。这三次钢丝绳的拉力分别为F1、F2、F3,不考虑空气阻力。关于这三个力的大小关系,下列说法正确的是【 】
A. F1＞F2＞F3　　　　 B. F1＜F2＜F3
C. F1＝F2＝F3　　　　 D. F1＝F2＞F3
【答案】C
【解析】物体处于静止状态、物体竖直向上做匀速直线运动、物体竖直向下做匀速直线运动，物体均处于平衡状态,因此,三种情况下物体均受平衡力作用,不考虑空气阻力,则物体所受拉力与所受重力是一对平衡力,二力大小相等,物体的重力不变,所以三次钢丝绳对物体的拉力都等于物体所受的重力,即三次起重机钢丝绳的拉力都是相等的。
【例题7】（2025年四川眉山中考题）我国的无人机技术处于国际领先水平，无人机的应用日益广泛。如图甲所示，无人机在无风天气进行航拍，在图乙中画出无人机静止在空中时受力的示意图（图乙中正方形表示无人机，O点为重心，不计空气的浮力）。
【答案】
【解析】无人机静止在空中，处于平衡状态，受到的是平衡力，此时它受到竖直向下的重力和竖直向上的升力，这两个力是一对平衡力，大小相等、方向相反。重力的方向是竖直向下的，升力的方向与重力方向相反，为竖直向上。从重心O点竖直向下画一条带箭头的线段，并在线段末端标上字母G，表示重力。从重心O点竖直向上画一条带箭头的线段，线段长度与表示重力的线段长度相等，并在线段末端标上字母F升，表示升力。
【课后作业】练习与应用： 1、2、3、4题

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