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第八章 牛顿第一定律
第2节 二力平衡
第2节 二力平衡
学习目标
1.通过观察和分析生活实例，形成关于平衡状态和二力平衡的初步认识，会判断物体受到的力是否为平衡力。能运用二力平衡的知识，对生活中的平衡现象进行分析和解释。
2.通过分析有关二力平衡的实验现象，培养学生的科学论证能力。
3.能设计实验方案、观察实验现象，记录数据，通过交流，总结二力平衡的条件。
4.经历应用二力平衡的条件解决实际问题的过程，体会物理学是基于人类有意识地探究形成的，培养实事求是及合作探究的科学精神。
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
第2节 二力平衡
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跳伞
二力平衡的条件
一
物体不受力时
静止状态或匀速直线运动状态
运动状态保持不变
不受力的物体是不存在的。当物体受到外力时，其运动状态一定会改变吗
跳伞运动员匀速降落
二力平衡的条件
一
静止在桌面上的花瓶
支持力F
重力G
花瓶受到的力有：
重力G与桌面的支持力F
天花板上悬挂的吊灯
吊灯受到的力有：
重力G与电线拉力F
重力G
拉力F
二力平衡的条件
一
阻力f
牵引力F'
支持力F
平直公路上匀速行驶的汽车
竖直方向上受到的力有：
重力G与地面的支持力F
水平方向上受到的力有：
牵引力F'、地面与空气的阻力f
重力G
二力平衡的条件
一
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。
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。
阻力f
重力G
重力G
支持力F
二力平衡的条件
一
什么样的两个力才能使物体处于平衡状态呢？
想象一下，你现在站着不动，这时候有两个人来拉你，他们要如何拉，你才能保持静止呢？
F1
F2
思考：
二力平衡的条件
一
问题
这两个力要满足什么条件才能使物体平衡？
猜想：
力的大小
力的方向
力的作用点
.......
实验方法：控制变量法
二力平衡的条件
一
阅读教材P24实验过程，讨论
（1）该实验的研究对象什么？如何判断物体是否处于平衡状态？
（2）实验中被研究的是哪两个力？物体只受到这两个力吗？如何避免其他力的干扰？
证据
二力平衡的条件
一
证据
以小车为研究对象，思考：
①怎样在小车上精准的施加两个力？
②怎样判断小车已经平衡？
③如何测量力的大小？
④如何判断力的方向？
⑤这两个力之间存在怎样的关系？
二力平衡的条件
一
证据
设计实验
①如何研究力的大小对物体平衡的影响？
②如何研究力的方向对物体平衡的影响？
③如何研究不在同一直线上的两个力对物体平衡的影响？
④如何研究不在同一物体上的两个力对物体平衡的影响？
二力平衡的条件
一
证据
进行实验，记录数据
两边挂等重/
不等重的钩码
两边挂方向相同等重/方向不同等重的钩码
两边挂等重的钩码，将小车转过一个角度
用剪刀把细线剪断
二力平衡的条件
一
证据
实 验 小车在水平方向上所受二力的情况 小车运动状态是否变化
大 小 方 向 是否在同一直线上 是否同一小车 实验1
实验2
实验3
实验4
二力平衡的条件
一
解释
进一步研究表明： 作用在同一个物体上的两个力，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。 这就是二力平衡的条件。
记忆口诀：同体、等大、反向、共线
二力平衡的条件
一
交流
（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。
【改进实验】
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。
二力平衡条件的应用
二
判断二力平衡的方法
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。
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。
F2=10N
F2=10N
F1=20N
F2=20N
二力平衡条件的应用
二
“平衡的二力”和“相互作用的二力”的比较
F支
G
F支
F压
实例分析：分析桌面上静止木块的受力情况，找出平衡力？相互的力？
以木块为研究对象
木块受到的力：重力G与
地面对木块的支持力N
分别以木块、桌面为研究对象
木块对地面有一个压力F、
地面对木块有一个支持力N
这是一对平衡的二力
这是一对相互作用的二力
二力平衡条件的应用
二
平衡的二力 相互作用力的二力
不同点 1 作用在同一个物体上，作用效果是使物体保持平衡（效果相互抵消） 分别作用在两个相互作用的物体上，产生的效果一般不同
2 没有时间关系 同时产生，同时消失
3 不一定为同性质的力 一定为同性质的力
相同点 1 两个力的大小相等 2 方向相反 3 作用在同一条直线上
二力平衡条件的应用
二
已知物体的运动状态，判断力的大小和方向
∴G=F拉'，因此钩码重力等于弹簧测力计的示数。
F拉
F拉'
F拉
G
∵当钩码静止时，F拉和G 为一对平衡力，F拉=G；
F拉'和F拉是相互作用的力，F拉'=F拉；
弹簧测力计始终测的是其挂钩上受到的拉力大小，那么它是怎么测钩码受到的重力大小呢？
二力平衡条件的应用
二
静止
匀速直线运动
不受力（理想情况）
受平衡力（大小相等）
例：跳伞运动员在空中匀速直线下降，已知人和伞所受总重力是1000N，你能说出阻力的大小和方向吗？
速度大小、运动方向改变
非平衡状态
一定受非平衡力
平衡状态
已知物体的运动状态，判断力的大小和方向
二力平衡条件的应用
二
已知物体的受力情况，判断物体的运动状态
平衡力
非平衡力（不满足平衡力的条件）
受力
平衡状态
静止
匀速直线运动
不受力
根据牛顿第一定律
运动状态改变
加速运动
减速运动
曲线运动
运动和力的关系图
二力平衡条件的应用
二
拉力Ｆ
重力Ｇ
匀速向上：
F=G
匀速向下：
F=G
静止：
F=G
加速向上：
加速向下：
F＞G
F＜G
平衡状态
非平衡状态
减速向上：
减速向下：
F＜G
F＞G
物体只受拉力和重力的作用
F=G
已知物体的受力情况，判断物体的运动状态
课堂总结
三
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
二力平衡条件
1. 下列物体中，正在受到平衡力作用的是（　　）
A．竖直向上抛出的橡皮
B．随观光电梯一起匀速上升的游客
C．沿光滑斜坡滚下的小球
D．正在匀速转向行驶的汽车
B
2. 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
B
3. 在探究“二力平衡的条件”的实验中，小明采用的实验装置如图甲所示。
（1）实验过程中，要求桌面水平且表面是______（填“光滑”或“粗糙”）的；
光滑
（2）将系于小车两端的线挂上托盘，并在托盘中加砝码，分别跨过两定滑轮，使作用在小车上的两个拉力方向相反，并通过调整____________来改变拉力的大小。当小车平衡时，将小车水平扭转一个角度，松手后小车不能保持平衡，这样的操作是为了探究相互平衡的二力是否_________________；
砝码个数
作用在同一直线
（3）若用图乙装置做实验时，将纸片从中间剪开是为了探究相互平衡的二力是否_________________ ；
（4）两个探究方案相比较，_____方案的探究过程对实验结论的影响小些，理由是_________________ 。
作用在同一物体
乙
乙摩擦力比甲小

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