【大单元核心素养】人教版物理八年级下册8.2《二力平衡》课件+教案+大单元教学设计

第八章  运动和力8.2 二力平衡物理观念:知道什么是二力平衡及二力平衡的条件;知道物体在平衡力作用下将保持匀速直线运动状态或静止状态;能正确判断平衡力与相互作用力。科学思维:通过讨论并对物体进行受力分析,理解二力平衡的概念;运用控制变量法设计实验探究二力平衡的条件。科学探究:通过实验探究得出二力平衡的条件。科学态度与责任:培养学生养成实事求是,尊重自然规律的态度:引导学生积极参与二力平衡条件的实验探究,培养学生善于与他人合作的精神。1.认识平衡力和平衡状态，会判断平衡力和平衡状态。2.经历探究二力平衡条件的实验过程，知道二力平衡的条件；3.利用二力平衡条件，解决实际问题。重点重点、难点重点新知导入观察与思考桌面上的花瓶、天花板悬挂的吊灯、在平直道路上匀速行驶的汽车，提出问题：它们为什么会保持静止或者匀速直线运动状态？新知导入分析F支GF支F支GGF牵F阻归纳匀速行驶的汽车悬挂的吊灯桌面的花瓶物体受到力的作用时，物体也能保持静止或匀速直线运动状态。力的作用效果相互抵消新知讲解提着书包不动，再松开手，观察现象。现象提着书包不动，书包处于静止状态。松开手，书包加速下落。分析提着书包不动，书包受到的重力和拉力作用相互抵消。松开手，书包受到的重力的作用，使书包加速下落。新知讲解归纳 1.平衡状态：物体受到两个（或多个）力的作用时，能保持静止或匀速直线运动状态，我们就说物体处于平衡状态。 2.平衡力：使物体处于平衡状态的两个力（或多个力）。平衡状态｛静止状态匀速直线运动状态新知讲解分析下列物体受力情况，画出力的示意图。匀速下落的跳伞员悬挂的足球匀速行驶的汽车新知讲解F阻G跳伞员和降落伞在两个力作用下做匀速直线运动，处于平衡状态，这两个力相互平衡。分析GF拉F支足球在三个力的作用下静止不动，处于平衡状态，这三个力相互平衡。F支GF牵F阻汽车在四个力的作用下做匀速直线运动，处于平衡状态，这四个力相互平衡。新知讲解 例1：学习“力与运动”这一章后，小华画出部分的树形结构图，请你帮他补全空格处内容：【答案】 匀速直线运动 物体不受力 运动方向【详解】[1][2]物体在不受力或受平衡力时，将保持静止状态或匀速直线运动状态.[3]物体运动速度大小和方向的改变，都属于运动状态的改变。新知讲解 例2：2019女排世界杯颁奖仪式上，中国女排11连胜夺冠，朱婷当选MVP，下落的排球被击后向上运动，说明力可以改变物体的 ，当排球上升到最高点时处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态。【答案】 运动状态 非平衡【详解】[1]由题意知，下落的排球被击后向上运动，运动方向发生了变化，这说明力可以改变物体的运动状态。[2]当排球上升到最高点时，受到重力和空气阻力的作用、方向不是相反的，但二力的大小不相等、方向不是相反的，所以排球受力不平衡，则此时排球处于非平衡状态。新知讲解 一个物体同时受到两个力作用，如果物体保持静止或匀速直线运动状态，那么这两个力就相互平衡，我们称之为二力平衡。F支GF支G悬挂的吊灯桌面的花瓶F阻G匀速下落的跳伞员新知讲解提出问题如果作用在物体上的力只有两个，且物体处于平衡状态，这两个力应该满足什么样的条件呢？新知讲解① 两个力应该在同一物体上② 两个力的大小可能要相等③ 两个力的方向可能要相反④ 两个力可能要在一条直线上 把小车放在光滑的水平桌面上，同时给小车两端各施加一个力的作用，观察小车在什么条件下能保持运动状态不变。新知讲解 滑轮（2个）、小车（2个）托盘（2个）、细绳、砝码若干、光滑桌面等。新知讲解 ① 用手按住小车不动，在两边的两个托盘上放上质量不同的砝码，即 F1 < F2 时，放手后观察小车运动状态的变化。F2F1新知讲解 ② 用手按住小车不动，在两边的两个托盘上放上质量相同的砝码，即 F1 = F2 时，放手后观察小车运动状态的变化。F2F1新知讲解 ③ 用手按住小车不动，把两个托盘放在小车的同一侧，加入相等的砝码，即小车受到大小方向相同的两个力，放手后观察小车运动状态的变化。新知讲解 ④ 在两个托盘中加相等的砝码，使小车静止，用手旋转小车至某一角度，使两个力不作用在同一条直线上，放手后观察小车运动状态的变化。新知讲解 ⑤ 用两个相同的小车分别系住一个托盘，用手按住，保证二力大小相等、方向相反，作用在同一直线上，放手后观察两个小车运动状态的变化。新知讲解保持平衡新知讲解 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。 巧记：“同体”、“等大”、“反向”、“共线”。新知讲解 1、应选择较光滑的桌面和质量较大的砝码，这样可以减小阻力对实验的影响。 2、实验中通过改变钩码的数量，来改变力的大小。 3、实验中把小车扭转一定角度，是探究两个力是否作用在同一直线上。 4、若实验中小车与桌面的阻力还会影响实验结果，可用质量较轻的卡片代替小车。新知讲解 例3：如图所示，作用在物体上的力属于平衡力的是（　　）ABCD【答案】A【详解】A．图中两个力同时满足作用在同一物体上、大小相等、方向相反、且在同一条直线上，故两个力是一对平衡力，故A符合题意；B．图中两个力的大小不相等，故不是平衡力，故B不符合题意；C．图中两个力没有作用在同一物体上，故不是一对平衡力，故C不符合题意；D．图中两个力不是作用在同一直线上，故不是平衡力，故D不符合题意。答案A。新知讲解 例4：如图所示是小明探究“二力平衡条件”时的实验情景。（1）实验时，要将小车放在光滑的 桌面上；（2）如图甲，小明将系于小车两端的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小车上的两个拉力方向 ，并通过调整 来改变拉力的大小；（3）实验中在线两端挂上质量相等的钩码时，小车处于静止状态，说明二力平衡时，两个力 ；（4）当小车平衡时，将小车扭转一个角度，松手后，小车将无法在此位置平衡。实验中设计这一实验步骤的目的是为了探究二力平衡时，两个力必须作用在 ；（5）图乙实验中撕掉胶带是为了探究二力平衡的两个力必须作用在 物体上。新知讲解【答案】 水平 相反 钩码的个数 大小相等 同一条直线上 同一【详解】（1）[1]为了排除重力和摩擦力对实验的影响，实验时，要将小车放在光滑的水平桌面上，此时重力和支持力是一对平衡力。（2）[2][3]小车两端通过滑轮各挂一个钩码，两个钩码由于重力通过绳子对小车施加了两个相反方向的拉力，拉力的大小等于钩码的重力，钩码的数量越多，拉力就越大，因此，通过调整钩码的个数可改变拉力的大小。（3）[4]当左、右两盘中的砝码质量相等时，木块处于静止状态，说明二力平衡时，两个力的大小相等。（4）[5]当小车平衡时，将小车转过一个角度，松手后小车不能平衡，设计此实验步骤的目的是为了探究二力平衡时，两个力是否作用在同一条直线上。（5）[6]撕掉胶带，两个力作用在不同的物体上，观察物体是否静止，若静止则二力平衡的两个力不需要作用在同一个物体上，若物体运动，表示二力平衡的两个力必须作用在同一物体上。新知讲解分析用弹簧测力计测量物体所受的重力F拉G 物体静止时，受到重力和弹簧测力计对它的拉力，二力平衡，弹簧测力计的示数即为重力大小。新知讲解归纳根据运动状态求力的大小、方向：F支GF支G悬挂的吊灯桌面的花瓶F阻G匀速下落的跳伞员F支=G例：已知物体的重力大小，根据物体的运动状态，请说出物体支持力、阻力大小和方向。F支=GF支=G与重力方向相反与重力方向相反与重力方向相反新知讲解F阻G当阻力大小等于重力大小时，雨滴将匀速下落。新知讲解根据物体的受力情况，分析物体的运动状态F阻G当阻力大小小于重力大小时，跳伞运动员将加速下落。当阻力大小等于重力大小时，跳伞运动员将匀速下落。新知讲解 例5：一个热气球用钢缆绳吊着重为500N的箱子在空中匀速上升，在此过程中，箱子的运动状态 （发生/没有）变化，钢缆绳对热气球的拉力是 N。【答案】 没有 500【详解】[1]当箱子匀速上升时，箱子速度大小及方向均没有变化，即箱子的运动状态没有变化。[2]箱子匀速上升，箱子处于平衡状态，钢绳对箱子的拉力和箱子的重力是一对平衡力，则拉力F=G=500N新知讲解 平衡力与相互作用力TGGG′大小相等方向相反，并且在同一条直线上同一物体上不同物体上能相互抵消不能相互抵消互相独立同时存在新知讲解 例6：小明静止站在水平地面上，下列说法中正确的是（　　）A．他对地面的压力和地面对他的支持力是一对平衡力B．他对地面的压力和他受到的重力是一对平衡力C．他受到的重力和地面对他的支持力是相互作用力D．他对地面的压力和地面对他的支持力是相互作用力【答案】D【详解】A．他对水平地面的压力和地面对他的支持力，没有作用在同一个物体上，不是一对平衡力，故A错误；B．他对水平地面的压力和他所受到的重力的方向是相同的，不是一对平衡力力，故B错误；C．他受到的重力和地面对他的支持力大小相等、方向相反，在一条直线上，作用在同一物体上，是一对平衡力，故C错误；D．他对水平地面的压力和地面对他的支持力，是两个物体间的相互作用，是一对相互作用的力，故D正确。故选D。课堂练习1、如图所示，用细线拴一块橡皮，橡皮绕手做匀速圆周运动时，橡皮受 （选填“平衡力”或“非平衡力”）。如果这时橡皮所受的力都突然消失，橡皮将 （选填“处于静止”或“做匀速直线运动”）。【答案】 非平衡力 做匀速直线运动【详解】[1]橡皮的运动方向时刻变化，运动状态改变，所以受到非平衡力的作用。[2]由牛顿第一定律可知，若橡皮所受所有的力都消失，由于橡皮有一定的初速度，橡皮将做匀速直线运动。课堂练习2、如图所示，在水平地面上有一支架，一小球在支架杆顶的水平表面上静止。忽略杆和球间的摩擦及空气阻力，当支架沿水平地面向右做直线运动，小球从杆上落下。当支架运动到D处位置时，小球刚好落在地面上。（1）小球落在了地面上的 处（选填“A”、“B”、“C”或“D”）；（2）小球下落过程中，小球 （选填“是”或“不是”）做匀速直线运动，判断的依据是 。【答案】 B 不是 小球受力不平衡【详解】（1）[1]忽略杆和球间的摩擦及空气阻力，当支架沿水平地面向右做直线运动时，根据牛顿第一定律，小球将仍然保持原来的静止状态，落到原来位置的正下方，即B处。（2）[2][3]小球在落下的过程中，只受到重力的作用，处于非平衡状态，其运动状态发生了改变，向下做加速运动。课堂练习3、小李用绳系住重力为20N的物体使其沿竖直方向缓慢地做匀速直线运动。若不计空气阻力，第一次拉着物体以速度v1匀速上升时，绳对物体的拉力为 N，第二次拉着此物体以速度v2匀速下降，若v1＜v2，则绳对物体的拉力 （选填“大于”或“小于”或“等于”）20N，第三次拉着此物体静止在空中时，绳对物体的拉力 （选填“大于”或“小于”或“等于”）20N。【答案】 20 等于 等于【详解】[1]当绳拉着它匀速上升时，物体处于平衡状态，绳对物体的拉力和物体受到的重力是一对平衡力，大小相等，方向相反，所以绳子对物体的拉力等于物体的重力等于20N。[2]第二次拉着此物体匀速下降时，物体处于平衡状态，绳对物体的拉力和物体受到的重力仍是一对平衡力，大小相等，方向相反，则绳对物体的拉力等于20N。[3]第三次拉着此物体静止在空中时，物体处于平衡状态，绳对物体的拉力和物体受到的重力仍是一对平衡力，大小相等，方向相反，则绳对物体的拉力等于20N。课堂练习4、物理课本放在水平课桌上处于静止状态，下列各对力中，属于平衡力的是（　　）A．书对桌面的压力和桌面对书的支持力B．书受到的重力和书对桌面的压力C．课桌受到书的压力和桌面对书的支持力D．书受到的重力和桌面对书的支持力【答案】D【详解】A．书对桌的压力和桌面对书的支持力，是一对相互作用力，受力物体是两个；故不是平衡力，故A不符合题意；B．书受到的重力和书对桌的压力，作用在两个物体上，且方向相同，故不是平衡力，故B不起来符合题意；C．课桌受到的重力和桌对书的支持力，作用在不同的物体上，且大小也不相同，故不是平衡力，故C不符合题意；D．书受到的重力和桌对书的支持力，都是书受到的力，且这两个力满足大小相等、方向相反、在同一条直线上，故是一对平衡力，故D符合题意。故选D。课堂练习5、在“探究二力平衡条件”实验中：（1）如图甲所示的实验，他将一木块放在水平桌面上，往左盘和右盘同时加入一个质量相等砝码时，木块处于静止状态。小明再将右盘中的砝码换成一个质量更大的砝码时，发现木块仍然处于静止状态，出现这种现象的原因是 ，此时静止木块在水平方向受到的力 （选填“平衡”或“不平衡”）；（2）接着，小明对实验装置进行了改进，他把木块换成小车，并换用较光滑的实验桌面，继续完成实验；（3）图乙所示的实验方案中，是通过调整 来改变拉力的大小的；课堂练习（4）若要探究不在同一直线的两个力能否平衡，应该将图中的卡片 一定角度（选填“翻转”或“旋转”），松手后小卡片不能平衡，此实验说明两个力使物体平衡时，这两个力要在 ；（5）小高同学也对同一问题进行了探究，将小车换成小卡片进行实验，他在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度（如图丙），你认为用小高的装置进行实验 （选填“能”或“不能”）完成实验的探究。【答案】 木块与桌面间有摩擦力 平衡 砝码数量 旋转 同一直线上 能【详解】（1）[1][2]对木块进行受力分析，其在水平方向上受到两个拉力，还有摩擦力，所以小明再将右盘中的砝码换成一个质量更大的砝码时，发现木块仍然处于静止状态，处于静止状态，受力就平衡。（3）[3]由乙图知道，在此方案中是通过调整砝码的数量而改变拉力的大小的。（4）[4] [5]探究不在同一直线上的两个力能否平衡，应该将图中的卡片旋转即可实现两个力不在同一条直线上，松手后小卡片受力不平衡，此实验说明要两个力使物体平衡时，这两个力要在同一直线上。（5）[6]由图丙知道，此时两个滑轮虽然不在同一高度，但是能够保证在同一直线上。课堂练习6、小明用如图甲、乙、丙、丁所示的装置来完成探究“二力平衡的条件”的实验，则：（1）晓理同学利用图甲所示装置来验证二力平衡时两个力的大小相等。实验时，当他在左盘和右盘同时各放入一个质量相等的砝码时，木块A处于静止状态；若将一个质量较小的砝码轻轻放在右盘后，观察到木块A仍然处于静止状态，则此时木块受力 （选填“平衡”或“不平衡”）。晓理同学十分不解，为了避免这种现象发生，同一小组的小景同学用图乙中所示的小车B替换木块A进行实验：小红同学用图丙中所示的硬纸板C替换木块A进行实验。那么，小景、小红同学分别用小车B和硬纸板C替换木块A进行实验的目的是 。（2）在探究“二力的大小”对“二力平衡的条件”的影响时，小明没有用弹簧测力计测量物体在水平方向所受力的大小，而是通过用 来比较水平方向所受二力大小的；课堂练习（3）在探究“二力是否在同一直线上”对“二力平衡的条件”的影响时，小明将乙图中的小车扭转一个角度后松手，小车不再平衡，从而得出：只有作用在 上的两个力，才能够平衡；（4）在探究“二力是否作用在同一物体上”对“二力平衡的条件”的影响时，小明将图丙中的卡片剪成两半，此时卡片 （选填“能”或“不能”）平衡，从而得出结论；（5）小红用图丁装置进行实验，但滑轮安装的高度不同，你认为她 （选填“能”或“不能”）完成实验探究。【答案】 平衡 减小摩擦力的影响 砝码的数量 同一直线上 不能 能【详解】（1）[1]物体在不受力或受平衡力时，处于静止或匀速直线运动状态。[2] 小景、小红同学分别用小车B和硬纸板C替换木块A进行实验的目的是减小物体与桌面之间的摩擦力，防止对实验造成干扰。（2）[3]小明通过比较质量相同的砝码的数量即可比较两边拉力的大小关系。（3）[4]小车扭转一个角度后松手，小车因不再平衡而发生转动，说明二力平衡的条件之一是两个力在同一直线上。（4）[5]二力平衡的另一条件是作用在同一物体上，故将卡片剪成两半，此时卡片不能平衡。（5）[6]实验中只需要满足二力平衡的条件：大小相等、方向相反、作用于同一直线、同一物体，滑轮的高度不同，二力仍可在同一条直线上平衡，故能完成实验探究。板书设计一、平衡力和平衡状态 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。平衡状态包括：①静止状态；②匀速直线运动状态。二、二力平衡的条件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。三、二力平衡条件的应用谢 谢 观 看！