北师大版（2024）八年级下册（2024）第七章 运动和力第五节 二力平衡一等奖教学ppt课件

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1.由生活实例知道平衡状态和平衡力。2.知道二力平衡条件。3.会用二力平衡条件解决水平方向和竖直方向上简单的平衡问题。4.通过探究二力平衡的过程，提高分析、归纳能力。5.通过对平衡问题的分析，掌握画简单的受力分析示意图的方法。
通过本节课，我们一起来学习物体为什么会处于静止状态或匀速直线运动状态。
受竖直向下的重力G和吊绳对它的竖直向上的拉力F拉
受竖直向下的重力G和桌面对它的支持力F支
③平直公路上匀速形式的汽车
④空中匀速直线飞行的飞机
受竖直向下的重力G、路面对它竖直向上的支持力F支、向前的牵引力F牵和向后的阻力F阻
受竖直向下的重力G、竖直向上的升力F升、向前的牵引力和向后阻力
均处于匀速直线运动
【探究归纳】物体受到力的作用时能保持静止或匀速直线运动状态，即运动状态不变。
2. 平衡状态 物体受到几个力的作用时，如果仍能保持静止或匀速直线运动状态，我们就称物体处于平衡状态。
观察下列图片，分析物体的受力情况，并判断物体处于怎样的运动状态。
灯笼、运动员和货物均处于平衡状态
思考：物体的速度为零时，一定处于平衡状态吗？ 物体以一定的初速度竖直向上抛出，当它到达最高点时，速度为零，但是受力却不平衡，只受到竖直向下的重力它并没有处于平衡状态。 速度为零时，判断物体是否处于平衡状态，关键看其原状态能否“保持”。
3. 力的平衡：（1）平衡力：使物体处于平衡状态的两个力（或多个力）叫做平衡力。（2）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。
4. 平衡力的判断方法 状态判断法：即静止或匀速直线运动的物体受平衡力（在地球上完全不受力的物体是不存在的）。
思考：物体受平衡力时，是否等于物体不受力？
静止在桌面上的茶杯，处于平衡状态，受到G和F支的作用效果相互抵消，其运动状态没有发生改变。
如果杯子不受力时，其形状不会发生改变；但是杯子受平衡力作用时，形状已经发生了改变。
【典例1】2023年10月26日，运载火箭搭载神舟十七号载人飞船发射升空。火箭发射时向下喷出高温、高压的燃气，火箭在推力作用下加速上升，说明物体间力的作用是 ，该推力的施力物体是 ，火箭在此过程中处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态。
【详解】[1][2]火箭向下喷出燃气，火箭对喷出的气体有向下的力，同时火箭在推力作用下加速上升，说明气体对火箭产生了向上的推力，这说明力的作用是相互的，且火箭所受推力的施力物体是燃气。[3]火箭在加速上升的过程中，其速度是增加的，这意味着火箭所受的合力不为零，即处于非平衡状态。
【典例2】天宫一号绕地球运动的情景如图所示。根据图中信息可判断出（　　）A．天宫一号的速度大小是不变的B．天宫一号所受的力是平衡的C．天宫一号不受任何力的作用D．天宫一号的运动方向不断在改变
【详解】A．由图可知，天宫一号绕地球转动时，从近地点运动到远地点时，速度减小，故A不符合题意；B．天宫一号做曲线运动，所以所受的力不是平衡的，故B不符合题意；C．天宫一号仍受地球引力作用，故C不符合题意；D．天宫一号做曲线运动，运动方向不断在改变，故D符合题意。
【问题情境】如下图中静止的苹果，在重力G和支持力F支的作用下，处于平衡状态。
【提出问题】苹果受到的重力G和支持力F支之间满足什么关系呢？
如图所示，在一张长方形轻质硬纸板的对角位置打两个孔A和B，并在A、B间画一条直线。将两根细线分别系在轻质硬纸板的 A、B两个孔上，并按如图所示进行组装。轻质硬纸板在水平方向上只受到两个力F1和F2，实验时，我们从力的三要素，即力的大小、方向、作用点三个方面去探究，看F1和F2，在满足什么关系时，硬纸板可以保持平衡。
实验探究时，我们要从力的三要素，即力的大小、方向、作用点三个方面去探究，看F1和F2，在满足什么关系时，硬纸板可以保持平衡。
实验1：按住轻质硬纸板,在两侧各挂等重的钩码,放手后,观察实验现象。
大小相等、方向相反且作用在同一条直线上的两个力能使物体处于平衡状态。
实验2：按住轻质硬纸板,右侧挂两个钩码,左侧挂一个钩码。放手后,观察实验现象.
轻质硬纸板将不能保持静止，二向右侧运动
大小不相等的两个力不能使物体保持平衡。
实验3：两侧挂等重的钩码,将轻质硬纸板逆时针扭转一下,使轻质硬纸板的一边与桌面平行,放手后,观察实验现象
轻质硬纸板会转动起来，当作用在轻质纸板上的两个力在同一条直线上时，硬纸板会停止转动，并保持静止。
大小相等，方向相反，但不在同一直线上的两个力不能使物体保持平衡。
实验4：在上述实验的基础上,沿轻质硬纸板上所画的虚线将轻质硬纸板剪断,观察实验现象
不再平衡，钩码、轻质硬纸板都将落地
二力平衡还有一个重要的前提，即两个力一定要作用在同一个物体上。
当同一硬纸板受到的两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上时，硬纸板就处于平衡状态；而当不满足其中任何一条时,硬纸板不会平衡。
(1)物体的平衡状态包括静止状态和匀速直线运动状态，由于实验时匀速直线运动状态不好控制，所以采取让硬纸板处于静止状态来探究二力平衡条件。(2)实验中要选用轻质硬纸板,这样重力可以忽略不计。
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，且作用在同一条直线上。二力平衡的条件可以归纳为四点：①同体：作用在同一物体上的两个力②等大：大小相等③反向：方向相反④共线：在同一直线上。
(1)实验中为了减小摩擦力对实验的影响，应选择质量较       （选填“大”或“小”）的砝码进行实验；
【典例3】如甲图是“探究二力平衡条件”的实验装置。
（1）砝码质量越大，对小车的拉力就越大，则摩擦力对实验的影响就会越小。
(2)[实验结论]左右两盘放质量相等的砝码，小车保持静止，接下来进行如下操作：①左盘中再添加一个砝码，小车将运动，说明彼此平衡的两个力大小 ；②用手按住小车不动，把两个托盘放在小车的同一侧，在托盘中放入质量相等的砝码，放手后小车运动，这说明相互平衡的两个力 ；
左右两盘放质量相等的砝码，两边的拉力相等，小车保持静止，往左盘中再添加一个砝码，小车左右两边的拉力不相等，小车将运动，则可以说明彼此平衡的两个力大小相等。
把两个托盘放在小车的同一侧，然后往托盘中放入质量相等的砝码，此时两个力的方向相同，放手后小车运动，这说明相互平衡的两个力方向相反。
(2)[实验结论]左右两盘放质量相等的砝码，小车保持静止，接下来进行如下操作：③把小车放在水平桌面上，保持左右两托盘中砝码质量相等，使小车静止，将小车扭转一个角度后释放，观察到小车 ，这说明相互平衡的两个力作用在 。
保持左右两托盘中砝码质量相等，使小车静止，将小车扭转一个角度，此时两个力不在同一直线，放手后会观察到小车扭转回来，这说明相互平衡的两个力要作用在同一直线。
补充设问[装置改进](3)为进一步探究二力平衡的条件，用如图乙所示装置进行实验，剪断小纸片，并观察随后发生的现象。由此可以得到二力平衡的又一个条件是两个力必须作用在__________ （选填“同一”或“不同”）物体上。
剪断小纸片，左右两端的拉力不在同一物体上，会观察到小纸片往两边运动，说明不在同一物体上的两个力不能保持平衡，即二力平衡的又一个条件是两个力必须作用在同一物体上。
【典例4】如图是一架遥控直升飞机模型，当它悬停在空中时，旋翼提供的向上的升力与重力大小          （选填“相等”或“不等”）；当它匀速上升和匀速降落时，两次旋翼提供的升力是          （选填“相等”或“不等”）的；在某次竖直加速爬升的过程中，若四个悬翼同时意外停转，则飞机模型将立即          （选填“下落”或“上升”）。
【答案】     相等     相等     上升【详解】[1]当直升飞机模型悬停在空中时，竖直方向所受的向上的升力与重力二力平衡，因此二者大小相等。[2]当直升飞机模型匀速上升和匀速降落时，它都处于平衡状态，受到平衡力作用，旋翼提供升力的大小等于飞机模型的重力，则两种情况下旋翼提供的升力相等。[3]直升飞机模型竖直爬升过程中，若四个旋翼同时意外停转，飞机模型不再受向上的升力，该飞机模型由于惯性还会上升，在重力的作用下它将立即减速上升。
因为物体静止，所以物体所受的重力G与地面对它的支持力F是一对平衡力，则此二力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。 物体重力等于拉力： G=F
①分析静止在水平面上的物体的受力情况
物体在两个力的作用下处于平衡状态，已知一个力的大小和方向，我们可以根据二力平衡条件求另一个力的大小和方向。
1. 根据物体的平衡状态分析物体的受力情况
因为物体静止，所以物体所受的重力G与弹簧测力计对它的拉力F是一对平衡力，则此二力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。 物体重力等于拉力： G=F
②用弹簧测力计测量物体所受重力的原理
用弹簧测力计测量物体所受的重力G，利用的是二力平衡条件。
(1)我们可以判断物体是否受力平衡。方法是首先确定研究对象，其次分析受力情况,若满足二力平衡的条件,则受力平衡;若不满足,则不平衡。例如,用 50 N 的力提着一个重 50 N 的书包不动,研究对象为书包,书包受重力和拉力作用,这两个力满足二力平衡的条件,故书包受力平衡。
③有一盏悬挂着的电灯，质量为0.2千克，求电灯受到的各个力的大小及方向。
①电灯受到的力有：重力G、拉力F，因电灯静止，所以这两个力是一对平衡力，大小相等、方向相反。②重力大小：G=mg=0.2千克×10牛/千克=2牛，方向竖直向下。③拉力大小：F=G=2牛，方向竖直向上。
【典例5】（多选）图中，F1和F2是物体所受的方向相反的两个力，能使物体平衡的是（ ）
【详解】AD．图中两个力作用在同一物体上，在一条直线上，大小相等，方向相反，是一对平衡力，故AD符合题意；B．图中两个力不是作用在同一直线上，故不是一对平衡力，故B不符合题意；C．图中两个力的大小不相等，故不是一对平衡力，故C不符合题意。
【典例6】北京冬奥会谷爱凌勇夺金牌，为国争光。如图是谷爱凌在空中的身影，下列说法正确的是（ ）
A．谷爱凌正处于平衡状态B．谷爱凌相对于任何参照物都是运动的C．谷爱凌此时重力变小D．谷爱凌的惯性没有发生变化
【详解】A．谷爱凌此时受到竖直向下的重力、与其运动方向相反的阻力，这两个力不是平衡力，所以谷爱凌正处于非平衡状态，故A错误；B．以滑雪板为参照物时，谷爱凌的位置没有变化，是静止的，故B错误；C．谷爱凌此时质量不变，g的值不变，根据G＝mg可知，其重力大小不变，故C错误；D．谷爱凌的质量不变，惯性大小没有发生变化，故D正确。
【典例7】（多选）起重机钢丝绳下吊着3×104 N的重物，下列情况中正确的是（ ）A．物体静止在空中时，钢丝绳拉力是3×104 NB．物体匀速上升时，钢丝绳的拉力大于3×104 NC．物体匀速下降时，钢丝绳的拉力小于3×104 ND．物体匀速上升和匀速下降时，钢丝绳的拉力都是3×104 N
【提示】物体的平衡状态包括两种：静止状态、匀速直线运动状态．静止在空中、匀速上升、匀速下降均为平衡状态，受到的拉力和重力都是平衡力，据此求出钢丝绳的拉力大小．
【典例8】分析静止于水平桌面上杯子的受力情况，以下说法正确的是（ ）①杯子对桌面的压力和桌子对杯子的支持力是一对相互作用力②杯子受到的重力和杯子对桌面的压力是一对相互作用力③杯子受到的重力和杯子对桌面的压力是一对平衡力④杯子受到的重力和桌子对杯子的支持力是一对平衡力A．只有①③B．只有①④C．只有②③D．只有②④
【详解】①杯子对桌面的压力和桌子对杯子的支持力作用在不同物体上，满足：异体、等大、反向、共线条件，是一对相互作用力，①正确；②杯子受到的重力和杯子对桌面的压力方向相同，不满足：异体、等大、反向、共线条件，因此不是相互作用力，②错误；
③杯子受到的重力和杯子对桌面的压力方向相同，且不是作用在同一物体上，不满足：同体、等大、反向、共线条件，故不是平衡力，③错误；④杯子受到的重力和桌子对杯子的支持力，大小相等、作用在同一个物体上，满足：同体、等大、反向、共线条件，是一对平衡力，④正确。
【典例9】秋天的贵德梨香满园，请你在图中画出香梨静止时所受到的拉力和重力的示意图。
1．中国高铁以快速、平稳、舒适为世界所称道，如图所示，在水平匀速行驶的高铁上，一枚硬币稳稳的立在窗台上，下列说法正确的是（　　）A．硬币受到的重力与它对窗台的压力是一对平衡力B．硬币对窗台的压力和窗台对硬币的支持力是一对平衡力C．硬币受到的重力和窗台对它的支持力是一对平衡力D．硬币相对于地面是静止的
【详解】A．硬币受到的重力与它对窗台的压力方向相同，作用在两个物体上，不是一对平衡力，故A错误；B．硬币对窗台的压力和窗台对硬币的支持力作用在两个物体上，不是一对平衡力，故B错误；C．硬币受到的重力和窗台对它的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上，是一对平衡力，故C正确；D．在水平匀速行驶的高铁上，此时硬币相对于地面的位置发生了改变，所以是运动的，故D错误。
2．如图，小明驾驶平衡车在水平路面上匀速直线运动时，下列说法正确的是（　　）A．平衡车所受的重力与地面对平衡车的支持力是一对平衡力B．小明所受的重力与平衡车对小明的支持力是一对相互作用力C．平衡车受到小明的压力与平衡车对小明的支持力是一 对相互作用力D．小明所受的重力与小明对平衡车的压力是一对平衡力
【详解】A．平衡车和人的总重力等于地面对平衡车的支持力，平衡车所受的重力与地面对平衡车的支持力大小不相等，不是一对平衡力，故A错误；
B．小明所受的重力与平衡车对小明的支持力都作用在同一物体上，不是一对相互作用力，故B错误；
C．平衡车受到小明的压力与平衡车对小明的支持力，大小相等、方向相反、作用在两个相互接触的物体上，是一对相互作用力，故C正确；
D．小明所受的重力与小明对平衡车的压力方向相同，不是一对平衡力，故D错误。
3．跳水是我国在国际比赛中的优势项目。跳水运动员站在跳板上静止时，她对跳板的压力与她受到的支持力是一对       （选填“平衡力”或“相互作用力”），运动员越靠近跳板末端站立，跳板被压得越弯，说明力的作用效果与力的      有关。运动员被弹起上升到最高点时，她处于       （选填“平衡”或“非平衡”）状态．
4．室内天花板悬线上挂着一只吊灯。吊灯受到重力和         ，这两个力的施力物体分别是      和悬线，这两个力是一对          。
【详解】[1][2]室内天花板悬线上挂着的吊灯，它主要受到两个力的作用。首先，吊灯受到重力的作用，这是由于地球对吊灯的吸引而产生的。因此，重力的施力物体是地球。其次，吊灯还受到悬线的拉力作用，这是因为悬线将吊灯悬挂起来，对吊灯有一个向上的拉力。所以，拉力的施力物体是悬线。[3]重力和拉力，都作用在吊灯上，且它们的大小相等、方向相反、作用在同一直线上。根据平衡力的定义，我们可以判断这两个力是一对平衡力。
5. 如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景：
（1）在图甲装置中，分别向左盘和右盘同时加入砝码，使作用在小车上的两个拉力方向 ，并通过调整砝码的数量来改变拉力的大小；
车左侧的砝码对其施加向左的拉力，右侧的砝码对其施加向右的拉力，两个拉力方向相反。
（2）一名同学向左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码时，小车处于静止状态，改变其中一端的砝码数量，发现小车无法保持静止状态。由此说明两个力必须 才能平衡；
实验时，向左盘和右盘中同时加入一个相等质量的砝码时，小车在水平方向受到的拉力相等，处于静止状态，改变其中一端的砝码数量，拉力不等，则小车无法保持静止状态，这表明平衡的两个力需要大小相等。
（3）另一名同学把小车转过一个角度，松手后观察到小车会发生转动，最后恢复到静止状态，说明两个力必须作用在 才能平衡；
当小车平衡时，将小车转过一个角度，松手后小车不能静止，说明两个力必须作用在同一条直线上才能平衡。
（4）小明同学完成实验后，提出了一个猜想：只受一个力作用的物体也能保持平衡状态。为了验证该猜想，他将一个小球用一根细线悬挂起来，如图乙所示，剪断细线后小球下落，如图丙所示。由实验可知，小明的猜想是_____(选填“正确”或“错误”）的。