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2.2 第2课时 二力平衡的条件及应用
八年级上册 · 浙教版 · 第2章 力与空间探索
学习目标
1. 能通过实例说出什么是平衡状态，理解二力平衡的概念。
2. 通过实验探究，归纳二力平衡的条件（大小相等、方向相反、作用在同一直线上）。
3. 能依据二力平衡条件判断物体是否受平衡力，并区分平衡力与相互作用力。
4. （科学思维）运用二力平衡条件解释静止或匀速直线运动物体的受力情况。
学习重难点
学习重点：二力平衡的条件 平衡状态与平衡力的判断
学习难点：平衡力与相互作用力的辨析 运用二力平衡条件进行受力分析
一 课前预习
【知识梳理】请根据课本内容，在横线上填写恰当的词语。
1. 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________状态或________________状态。
2. 生活中不受力的物体是不存在的。在受力的情况下，许多物体仍能保持静止或匀速直线运动状态，这种状态叫作________状态。
3. 一个物体在两个力的作用下，如果保持________或________________状态，就说这两个力是________的。
4. 二力平衡的条件：作用在同一个物体上的两个力，必须________相等、方向________，并且作用在________________上。可简记为“同体、等大、反向、共线”。
5. 二力平衡是最简单的一种受力平衡情形；当一个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，我们也说这几个力________（处于________状态）。
6. 请举出一个物体受两个力作用而处于平衡状态的例子：__________________
7. 放在桌面上的书本受到重力和桌面的________力，这两个力大小________、方向________，是一对平衡力。
8. 吊在天棚上的吊灯受到重力和天花板的________力，这两个力使吊灯保持________状态。
9. 我已知的关于“力”的知识：______________________
10. 我想弄懂：为什么两个力大小相等、方向相反，物体就一定平衡？__________________
二 课中探究
活动01 认识平衡状态与二力平衡
【情境】我们身边所有物体都受到力的作用。请看下面的例子，它们为什么能保持静止或匀速直线运动？
（1）放在桌面上的书本受到重力和桌面对它的支持力，保持________；
（2）吊在天棚上的吊灯受到重力和天花板的拉力，保持________；
（3）在公路上匀速直线行驶的汽车，受到向前的牵引力和向后的阻力，保持________________。
归纳：物体在受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，就说这几个力相互平衡，物体处于平衡状态。只受两个力而平衡时，这两个力就叫一对平衡力。
【结论填空】一个物体在两个力的作用下，如果保持静止或________________状态，就说这两个力是平衡的。
活动02 探究二力平衡的条件
【问题】两个力满足什么条件时，物体才能保持平衡？
探究二力平衡条件的实验装置（小车、两端滑轮与托盘）
【实验】把小车放在较光滑的水平桌面上，向挂在小车两端质量相等的托盘里加砝码，观察小车的运动状态。
【记录表】请将下列实验条件与现象填入表内（依据课本表2.2-2）：
实验条件 大小 方向 是否在同一直线上 小车运动状态是否改变
两端砝码质量不相等
两端砝码质量相等
两端砝码质量相等，将小车扭转一个角度
【结论填空】作用在同一个物体上的两个力，如果________相等、方向________，并且力的作用线在________________上，那么这两个力就相互平衡。这就是二力平衡。
说明：上述结论虽是在物体静止时得出的，但同样适用于物体做匀速直线运动时的情形。
活动03 二力平衡的判定与应用
【思考与讨论1】如图，将一只茶杯静止放在水平桌面上。
静止在水平桌面上的茶杯
（1）茶杯受到哪两个力？________力和________力。
（2）这两个力中，哪两个力是一对相互平衡的力？________和________。
（3）哪两个力是一对相互作用力？________和________（茶杯对桌面的压力与桌面对茶杯的支持力）。
【思考与讨论2】如图，跳伞表演时，跳伞运动员在空中匀速直线下降。
跳伞运动员匀速直线下降
如果人和伞所受的总重力是 1000 N，判断它们受到的阻力的大小和方向：阻力大小为________ N，方向________。
易错：平衡力作用在“同一个物体”上；相互作用力分别作用在“两个不同物体”上。判断时先看是否作用在同一物体！
三 达标检测
1.(2024杭州拱墅期末)如图所示，F1和F2是物体所受的两个力，其中受力情况属于二力平衡的是（ ）
A
B
C
D
2.(2024四川巴中中考)某同学静止站立在水平地面上。下列说法正确的是（ ）
A.人对地面的压力与地面对人的支持力是一对平衡力
B.人受到的重力与地面对人的支持力是一对平衡力
C.人受到的重力与地面对人的支持力是一对相互作用力
D.人受到的重力与人对地面的压力是一对相互作用力
3.(2024山东平阴期末)下列是有关物体的描述，其中物体处于平衡状态的是（ ）
A.加速奔跑的猎豹
B.停在地上的足球
C.匀速转弯的汽车
D.抛在空中的铅球
4.以下各图是每0.1 s拍摄一次的小球在不同运动状态下的频闪照片，其中受到平衡力作用的是（ ）
A
B
C
D
5.(2024江苏镇江中考)如图两棋子静止叠放在水平面上，上方棋子受力_______（选填“平衡”或“不平衡”）。用尺快速水平击打下方棋子，由于上方棋子具有_______，其位置几乎不变。当下方棋子飞出后，上方棋子受______力的作用而下落。
两棋子叠放
6.(2024台州椒江期末，★★☆)排球垫球是常见的体育活动。如图所示，刚离开手的排球从a点竖直向上运动到最高点b点(忽略空气阻力)。下列说法正确的是（ ）
排球运动轨迹
A.从a点到b点，排球的惯性逐渐减小
B.从a点到b点，排球一直受到重力和手对它的作用力
C.在b点时，排球处于平衡状态
D.垫球时，手部有痛感是因为力的作用是相互的
7.(2024甘肃临夏中考，★★☆)某科技兴趣小组在探究二力平衡条件时，用钩码让菱形轻质泡沫板(重力不计)保持静止状态。请在图中画出菱形轻质泡沫板的受力示意图(重心O已标出)。
菱形轻质泡沫板
8.(2024山东临沂中考，★★☆)图甲是天蒙山索道的吊厢随绳索向下方做匀速直线运动的情景，图乙是吊厢及吊厢内物体的简图。请画出物体所受力的示意图(力的作用点画在物体的重心O上)。
甲
乙
9.(2024杭州上城模拟，★★☆)如图所示，水平桌面上有一弧形弯道。小钢球从A端滚入，若保持速度大小不变，从B端离开，它在AB段运动时，受力是否平衡？______(选填“是”或“否”)。若它离开B的瞬间，所有外力都消失，小钢球会沿着_________(选填“a”“b”“c”或“d”)方向运动。
弧形弯道 A、B 端
10.在“探究二力平衡条件”的实验中，小明设置的两种实验装置如图甲、乙所示，实验中砝码的质量相同，托盘的质量忽略不计。
甲
乙
丙
丁
（1）小明将系于木块和小车两侧的线分别跨过左右支架上的滑轮，使作用在木块和小车上的两个拉力方向_______，并通过调整__________改变拉力的大小。
（2）通过实验比较，小明发现采用方案______(选填“甲”或“乙”)实验效果更好，原因是_____________。
（3）当两个托盘中分别放上数量相同的砝码后，小车静止在桌面上，这说明二力平衡时，两个力的大小_______。
（4）保持两托盘中砝码的数量相等，把小车在水平桌面上扭转一个角度，放手后观察到小车转动，最后恢复到静止状态。这个实验现象说明：彼此平衡的两个力_________。
（5）在完成探究实验后，小明剪断图乙中小车左边的细线，小车由静止变为向右运动，此现象说明力可以改变物体的_________。
（6）在探究同一问题时，小红设计了如图丙所示的实验，同学们认为小红的实验优于小明的实验，其主要原因是_________。
A.小卡片容易扭转 B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡 D.减小重力和摩擦力对实验结果的影响
（7）小红在图丙的装置上用剪刀从小卡片的中间将小卡片剪开，可以探究相互平衡的两个力需要满足的条件是_________。
（8）为了验证两个力是否作用在同一条直线上，小红同学将一侧定滑轮的位置升高，如图丁所示，小红的方法______(选填“能”或“不能”)得到结论。
四 课后提升
【练习与应用】运用二力平衡条件解答下列问题（惯性、摩擦相关内容已略去）。
1. 如左下图所示，杂技演员的身体保持静止状态。试确定演员受到的重力的作用线。如果演员的质量为 46 kg，那么支撑物对演员的支持力为多少牛？支持力指向哪个方向？
解答：________________________
2. 如右上图所示，一架直升机的质量为 18 t，悬停在空中。除了重力之外，它还受到什么力？试求这个力的大小和方向。
解答：________________________
【拓展任务】生活中还有许多“看似不动、实则受力平衡”的例子（如悬挂的灯笼、匀速上升的电梯）。请举出一例，并说明它受到哪两个平衡力。
我的例子：______________________
参考答案
课前预习：1.静止；匀速直线　2.平衡　3.静止；匀速直线运动；平衡　4.大小；相反；同一条直线　5.平衡；平衡　7.支持；相等；相反　8.拉；静止
课中探究：活动01：静止；静止；匀速直线运动。活动02结论：大小；相反；同一条直线。活动03：(1)重；支持 (2)重力；支持力 (3)茶杯对桌面的压力；桌面对茶杯的支持力；阻力 1000 N，竖直向上。
1.C
解析：作用在同一个物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，且作用在同一直线上，这两个力就彼此平衡。A、B两图中两个力不在同一直线上；D图中两个力大小不同；C图满足二力平衡条件。
2.B
解析：人受到的重力与地面对人的支持力大小相等、方向相反、作用在同一物体上、在同一直线上，是一对平衡力，B正确。人对地面的压力与地面对人的支持力作用在不同物体上，不是平衡力，A错误；重力与支持力不是相互作用力，C错误；重力与压力方向相同且作用在不同物体上，D错误。
3.B
解析：停在地上的足球处于静止状态，即处于平衡状态。加速奔跑的猎豹速度改变；匀速转弯的汽车运动方向改变；空中的铅球速度和方向都改变，均非平衡状态。
4.B
解析：受平衡力作用时运动状态不改变。A、C、D中小球运动方向或速度大小改变；B中小球做匀速直线运动，受平衡力。
5.平衡；惯性；重
解析：两棋子均静止，处于平衡状态；击打下方棋子时上方棋子因惯性保持原静止状态；下方棋子飞出后上方棋子在重力作用下下落。
6.D
解析：排球质量不变，惯性大小不变，A错误；离开手后不再受手的作用力，只受重力，B错误；b点只受重力，处于非平衡状态，C错误；垫球时手痛是因为力的作用是相互的，D正确。
7.受力示意图（两侧绳子拉力F1、F2，大小相等、方向相反、作用在同一直线）
解析：菱形轻质泡沫板重力不计，在两侧绳子拉力作用下静止，两拉力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，由O点沿绳向左右作等长有向线段并标F1、F2。
受力示意图（答案）
8.物体受竖直向下的重力G与竖直向上的支持力FN，二者等大反向
解析：物体做匀速直线运动处于平衡状态，受竖直向下重力G和竖直向上支持力FN，由重心分别沿竖直向下、向上作等长有向线段并标G、FN。
受力示意图（答案）
9.否；b
解析：小钢球在AB段做曲线运动，方向时刻变化，受力不平衡；若外力全消失，由牛顿第一定律将沿曲线切线方向即b方向做匀速直线运动。
10.(1)相反；砝码的数量 (2)乙；减小了摩擦力对实验的影响 (3)相等 (4)作用在同一直线上 (5)运动状态 (6)D (7)作用在同一物体上 (8)能
解析：（1）两端细线通过滑轮施加方向相反拉力，调整砝码数量改变拉力大小。（2）乙将木块改小车，减小摩擦影响。（3）数量相同→拉力相等→静止，说明大小相等。（4）扭转后不在同一直线→转动，恢复静止说明需同一直线。（5）剪断细线后由静变动，说明力改变运动状态。（6）小卡片质量小，减小重力与摩擦影响，选D。（7）剪开使两力不在同一物体，可探究需同一物体。（8）定滑轮不等高但两力仍同一物体同一直线，能得出结论。
课后提升：1.重力作用线过重心竖直向下；支持力=G=mg=46×10=460 N，方向竖直向上。 2.还受空气对它的竖直向上升力；大小=G=mg=18×10 ×10=1.8×10 N，方向竖直向上。

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