粤沪版八年级下册4 物体受力时怎样运动教学设计及反思
展开设计说明
本节包括两部分内容:二力平衡和二力平衡条件。讲解二力平衡时,先提出“平衡状态”和“平衡力”这两个概念。通过一组处于力的平衡状态物体图片的呈现,让学生具体了解成对出现的平衡力的情况。
讲解二力平衡条件时,要求学生通过实验探究得出二力平衡的条件。这样设置是让学生先通过自然、生活现象认识“力的平衡”,然后用抽象的概念来总结“力的平衡”,接着用“力的平衡”观念来解释自然、生活中的一些事例,最后具体讲解在什么情况下物体才会处于平衡状态。
教学目标
【知识与技能】
1.对处于平衡状态的物体进行受力分析,认识平衡力的概念。
2.认识到在平衡力作用下,物体能够保持静止或处于匀速直线运动状态。
【过程与方法】
1.在探究实验中处理实验数据,并从对数据的分析处理中认识二力平衡的条件,知道状态变化的原因。
2.应用二力平衡的知识分析、解决简单的问题。
【情感、态度和价值观】
由分析物体平衡状态的受力,培养学生发现问题的能力,由验证二力平衡的条件,培养学生动手解决问题的能力。
重点难点
教学重点
实验探究二力平衡的条件。
教学难点
二力平衡在生产和生活中的应用。
教学方法
探究法:经历探究二力平衡条件的过程,培养学生分析、归纳问题的能力。
对比法:通过作图分析平衡力和相互作用力的区别。
教具、学具
教师用具:两端有滑轮的长方形木板一块、正方形硬纸片一片、砝码一盒、棉线两根、挂盘两个。
授课时数
2课时
第1课时 二力平衡
教学过程
回顾思考
1.牛顿第一定律的内容是什么?
2.什么叫惯性?物体在什么情况下有惯性?
导入新课
讲述:牛顿第一定律告诉我们,物体在不受外力的时候总要保持静止状态或匀速直线运动状态。但是一切物体都受到力的作用,物体保持静止或保持匀速直线运动的情况也是普遍存在的。那么这二者之间有什么联系呢?
出示图片:吊在天花板上的灯、在平直公路上匀速行驶的汽车,引导学生分析它们分别处于怎样的状态,分别受到哪些力的作用,由此引出力的平衡的概念,继而进入新课教学。
讲授新课
一、二力平衡
1.平衡状态
观察教材图7-37,分析停在树枝上的小鸟和匀速下降的降落伞的运动状态,再让学生列举出生活中的例子。
教师根据学生分析的情况,总结出上述物体都在力的作用下保持静止状态或匀速直线运动状态,这样的物体,我们就说它们处于平衡状态。
2.平衡力
如果物体在两个力的作用下,能保持静止状态或匀速直线运动状态,这两个力就互称为平衡力。
受平衡力的物体虽然受力,但是这几个力的作用效果相互抵消,就相当于不受力,即平衡力的合力为零。
教师引申:所有的平衡都是建立在二力平衡的基础上的,二力平衡是最基本、最简单的平衡。
二、二力平衡的条件
教师引导学生根据上述事例的分析,提出问题:物体受到两个力的作用,一定能保持平衡状态吗?
学生讨论并举例:踢出去的足球、落下的苹果、进站的火车等。
教师:如果作用在物体上的力只有两个,且物体处于平衡状态,这两个力需要满足什么条件呢?
引导学生回忆力的三要素,根据力的三要素猜想二力平衡应该与什么有关,小组讨论并进行猜想。
让学生根据实验装置,分组讨论,设计实验探究时,两个力的大小、方向、作用点应该有什么关系?小组间交流设计实验方案,并对自己的方案进行修改,根据修改后的方案进行实验探究。
教师提示:实验中首先确定研究对象:纸片。
观察现象:纸片在什么情况下静止,什么情况下运动。
受力分析:纸片在水平方向受到细线施加的两个拉力。
实验过程:(1)在两边托盘中放入质量相等的砝码,使纸片受到大小相等、方向相反、作用在同一直线上的力,纸片处于静止状态。
(2)改变受力情况:
①改变力的方向:把纸片转动一个小角度,使两个拉力不在同一条直线上,松手后观察现象。
②改变力的大小:改变一边托盘中砝码的质量,使纸板受到的力大小不相等。
学生进行实验并将实验结果记录在表格中。
左盘砝码质量
右盘砝码质量
纸片所受两个力是否在同一直线上(是、否)
纸片是否平衡(是、否)
1
[
2
3
引导学生根据实验记录结果进行讨论交流,分析二力平衡需要哪些条件。
师生总结得出二力平衡的条件是:作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
三、二力平衡条件的应用
二力平衡条件的应用可以从两方面去掌握。
(1)根据物体处于静止状态或匀速直线运动状态,可以分析出作用在物体上的力的大小和方向。
【例题】 质量是50 kg的人站在水平地面上,画出人受力的示意图。(g取10 N/kg)
解析:人受重力G和地面的支持力N。人处于静止状态,所以重力G和支持力N是平衡的。那么这两个力一定满足二力平衡的条件,即大小相等、方向相反,且在一条直线上。
根据人的质量,计算出人的重力G。
G=mg=50 kg×10 N/kg=500 N,方向竖直向下。支持力N=500 N,方向竖直向上。
答案:如图所示。
(2)根据物体的受力情况判断物体的运动状态。
物体不受力,应保持匀速直线运动或静止状态。物体受一个力,运动状态发生改变,这是力产生的效果。物体受平衡力时,应保持静止或匀速直线运动状态。静止的物体受平衡力时,仍然保持静止;运动的物体受平衡力时,仍然保持匀速直线运动。
例如,火车在平直的轨道上行驶。在竖直方向上重力和支持力平衡,如果牵引力大于阻力,火车将加速;如果牵引力小于阻力,火车将减速;牵引力和阻力相等时,水平方向二力平衡,火车匀速前进。
课堂小结
1.平衡状态和平衡力
物体如果在两个力的作用下,能保持静止或匀速直线运动状态,这两个力就互称为平衡力,这时物体就处于平衡状态。
2.二力平衡的条件:作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反、并作用在同一直线上。
3.二力平衡条件的应用。
当堂达标
1.放在水平桌面上的物体静止不动,与其重力互相平衡的力是( )
A.物体对桌子的压力 B.桌子对物体的支持力
C.地面对桌子的支持力 D.桌子对地面的压力
答案:B
2.图中作用在物体上的力属于平衡力的是( )
A B C D
答案:C
3.有甲、乙两个物体,在力的作用下做水平直线运动,其速度—时间图像如图所示。由图可知,两物体运动过程中水平方向上的受力情况是( )
A.两物体都受平衡力作用
B.两物体都不受平衡力作用
C.甲受平衡力作用,乙不受平衡力作用
D.甲不受平衡力作用,乙受平衡力作用
答案:C
4.一个物体只受到两个力的作用,若这两个力的三要素完全相同,则( )
A.这两个力可能是平衡力
B.这两个力一定是平衡力
C.这个物体保持静止状态或做匀速直线运动
D.这个物体的运动状态一定会改变
答案:D
5.桌面上水杯所处的静止状态和列车所处的匀速直线运动状态,都是______状态,水杯此时受到______力的作用,若水杯重为2 N,则它受到的支持力是______N。
答案:平衡 平衡 2
6.跳伞运动员在空中匀速直线下降过程中,虽然运动员受到了几个力的作用,但我们会说跳伞运动员处于 状态。此时,如果人和伞的总质量是80 kg,所受阻力是 N。(g取10 N/kg)
答案:平衡 800
7.在探究“二力平衡条件”的实验中:
(1)甲、乙两组同学分别选择器材后,设计组装的实验装置如图所示。老师指出乙组同学选择的器材更加合理,其原因是______________________。在探究力的大小对二力平衡的影响时,通过调整_______来改变F1和F2的大小。
(2)该实验还可以选择如图丙的装置,把小卡片两端细线绕过滑轮,并挂上钩码。选择小卡片的好处是可以忽略小卡片的_______对实验的影响。保持F1与F2大小相等,用手将小卡片扭转到图丁的位置,松手后,小卡片将_______(选填“能”或“不能)在此位置平衡。实验中设计这一步骤的目的是探究二力平衡时__________________________________。
丙 丁
答案:(1)小车与桌面间的摩擦力较小,可以忽略不计 砝码质量 (2)重力 不能 二力是否必须作用在一条直线上
板书设计
1.二力平衡:物体如果在两个力的作用下,能保持静止或匀速直线运动状态,这两个力就互称为平衡力。这时物体就处于平衡状态。
2.二力平衡的条件:大小相等、方向相反、作用在同一物体上、在同一直线上。
3.二力平衡条件的应用。
第2课时 习题课
教学过程
题型一 画力的示意图
例1 如图,完全相同的A、B两物块叠放在水平桌面上,在水平力F的作用下,A、B两物块一起向右做匀速直线运动,画出此时B物块的受力示意图。
解析:对B进行受力分析可知,B在水平力F的作用下向右做匀速直线运动,处于平衡状态,所以一定受到平衡力的作用,在竖直方向上,受到的竖直向下的重力和A对它竖直向上的支持力是一对平衡力;在水平方向上,受到的水平力F和A施加给它的摩擦力是一对平衡力。
答案:如图所示。
跟踪训练
1.如图所示,木块随传送带一起匀速运动,作出木块受到所有力的示意图。
解析:因为木块与传送带一起匀速运动,所以它们之间没有发生相对运动,是相对静止的,则木块没有受到摩擦力的作用,木块只受到自身重力G和传送带的支持力的作用,二者大小相等、方向相反,是一对平衡力,作用点可都选择在物体的重心上。
答案:如图所示。
2.请在图中画出细线悬挂的小球摆动到图示位置时受到的力的示意图(不考虑空气阻力)。
解析:不考虑空气阻力,小球摆动过程中,受到重力和绳子拉力的作用。过球心作竖直向下的重力和沿绳子斜向上的拉力。
答案:如图所示。
题型二 有关摩擦力的计算
例2 质量为30 kg的物体在水平向东的推力和拉力作用下,沿水平地面做匀速直线运动,已知推力为200 N,拉力为100 N,求:
(1)物体所受水平推力与拉力的合力F合的大小和方向。
(2)物体受到地面的滑动摩擦力f滑的大小和方向。
(3)若将水平向东的拉力增大到原来的3倍,则物体受到的滑动摩擦力为多少牛。
解:(1)因为物体受到的推力和拉力方向相同,作用在一条直线上,则物体受到的合力:F合=F推+F拉=200 N+100 N=300 N;合力方向:水平向东。
(2)物体沿水平地面做匀速直线运动,物体受到的滑动摩擦力与推力和拉力的合力平衡,则物体受到的滑动摩擦力:f滑=F合=300 N,
滑动摩擦力的方向与推力和拉力的合力的方向相反,水平向西。
(3)若将水平向东的拉力增大到原来的3倍,因物体对地面的压力大小、接触面的粗糙程度不变,所以物体受到的滑动摩擦力不变,还是300N。
跟踪训练
1.有一个重为600 N的物体挂在吊车的吊钩上,物体在起吊的过程中受到空气的阻力为10 N,并保持大小不变,问:
(1)物体匀速上升时,吊车对物体的拉力是多少?
(2)物体匀速下降时,吊车对物体的拉力又是多少?
解:(1)物体匀速上升时,受到竖直向下的空气阻力和重力,以及竖直向上的拉力,则根据力的平衡知识可得,吊车对物体的拉力:
F=G+f=600 N+10 N=610 N。
(2)物体匀速下降时,受到竖直向下的重力,竖直向上的空气阻力和拉力,根据力的平衡知识可得,此时吊车对物体的拉力:
F'=G﹣f=600 N﹣10 N=590 N。
2.一辆小车,总质量为600 kg,在水平路面上做匀速直线运动的过程中,受到的阻力是车重力的0.05。问:
(1)小车所受的阻力是多大?
(2)发动机提供给小车的牵引力是多大?(g取10 N/kg)
解:(1)小车受到的重力:G=mg=600 kg×10 N/kg=6 000 N,
小车所受的阻力:f=0.05G=0.05×6 000 N=300 N。
(2)因为小车做匀速直线运动,所以发动机提供给小车的牵引力与阻力大小相等:F牵=f=300 N。
当堂达标
1.如图甲所示为一个静止在指尖上的玩具“平衡鸟”,如图乙所示是对这个“平衡鸟”受到的重力(G)和指尖对它的作用力(F)进行的受力分析,可能正确的是( )
甲
A B C D
乙
答案:A
2.放在水平桌面上的物体质量为5 kg,用10 N的水平拉力使物体向右做匀速直线运动,下面哪种说法正确( )
A.物体受到向左50 N的摩擦力
B.物体受到向左10 N的摩擦力
C.物体受到向右10 N的摩擦力
D.物体受到的摩擦力等于零
答案:B
3.如图所示,骑自行车出行郊游,是一种时尚、环保的生活方式。当我们在平直路面上匀速向前骑行时,以下说法正确的是( )
A.自行车受到的动力大于自行车受到的阻力
B.路面受到的压力与人受到的支持力是一对平衡力
C.人对自行车的压力与地面对自行车的支持力是一对相互作用力
D.人和自行车受到的重力与地面对人和自行车的支持力是一对平衡力
答案:D
4.关于力与运动的关系,下列说法正确的是( )
A.静止的物体不受力的作用
B.运动的物体一定受到力的作用
C.力不是维持物体运动的原因
D.没有力的作用,运动的物体会慢慢停下来
答案:C
5.跳伞运动员从飞机上跳下,降落伞打开之前,下落会越来越快,此时运动员受到的阻力 重力;当降落伞打开后,运动员匀速下落时,受到的阻力 (选填“大于”“小于”或“等于”)重力。
答案:小于 等于
6.如图甲所示,用一水平推力F将一木块压在竖直墙壁上,木块竖直向下运动,其运动的v-t图像如图乙所示,6~9 s内,木块受到的重力与摩擦力是一对 (选填“相互作用力”或“平衡力”),15~18 s内,木块受到的摩擦力 (选填“大于”“小于”或“等于”)重力。
答案:平衡力 大于
7.一辆质量为2 000 kg的汽车在平直的公路上匀速向西运动,如果它受到的牵引力F是10 000 N,那么它受到的摩擦阻力f是多少牛?方向如何?(g取10N/kg)
解:汽车受到10 000 N的牵引力在平直的公路上匀速向西运动,汽车水平方向受到的牵引力和摩擦力是一对平衡力,
则汽车受到的摩擦阻力f=F=10 000 N,方向水平向东。
教学反思
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