人教版（2024）八年级下册（2024）二力平衡导学案及答案

这是一份人教版（2024）八年级下册（2024）二力平衡导学案及答案，共32页。学案主要包含了实验方案，实验过程，实验条件和现象记录表，实验结论，交流与评估等内容，欢迎下载使用。

平衡力与平衡状态
1. 物体受力分析
分析下面这些物体处于什么状态？分析这些物体分别受到哪些力的作用？
（1）静止在桌面上的杯子（如图甲所示）。杯子受到的力有：重力G与桌面的支持力F。
（2）悬挂的电灯（如图乙所示）。电灯受到的力有：重力G与绳子的拉力F。
（3）匀速下落的跳伞运动员（如图并所示）。运动员受到的力有：重力G与空气的阻力F。
甲 乙

丙 丁
（4）水平匀速前进的小汽车（如图丁所示）。
在竖直方向上受到的力有：汽车的重力G、地面的支持力N；
在水平方向上受到的力有：牵引力F、空气与地面的阻力f。
归纳：牛顿第一定律是在理想状况下成立的，而在现实中，当一个物体受几个力作用时，也能保持静止或匀速直线运动状态，即运动状态不变。
2. 平衡状态与平衡力
（1）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。
（2）平衡力：使物体处于平衡状态的两个力（或多个力）叫作平衡力。
（3）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。
【例题】如图甲所示，天宫一号绕地球匀速运动一圈约1.5小时，航天员在天宫一号做实验，用软绳将小球系在铁架台上，观察到小球不动，如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．软绳对小球有拉力
B．小球的惯性比地球上小了
C．小球的运动状态不断改变，所以小球一定受到力的作用
D．小球和天宫一号一起绕地球匀速运动，小球受平衡力作用
【答案】C
【详解】A．由图知软绳松弛，没有紧绷，则没有发生形变，所以软绳对小球没有拉力，故A错误；
B．惯性大小只与质量有关，与位置无关，所以小球惯性大小不变，故B错误；
C．由于天宫一号绕地球运动，则小球绕地球运动的方向不断改变，由于力是改变运动状态的原因，所以小球一定受到力的作用，故C正确；
D．由于天宫一号绕地球运动，则小球绕地球运动的方向不断改变，不处于平衡状态，所以小球不受平衡力作用，故D错误。故选C。
【练习1】 下列情景中，物体处于平衡状态的是（ ）

A B C D
A．绕地球匀速运动的卫星 B．加速追赶猎物的猎豹
C．下落的苹果 D．匀速下降的热气球
【答案】D
【详解】A．绕地球匀速运动的卫星，运动方向改变，运动状态发生改变，处于非平衡状态，故A不符合题意；
B．加速追赶猎物的猎豹，速度大小改变，运动状态发生改变，处于非平衡状态，故B不符合题意；
C．下落的苹果，速度越来越大，运动状态发生改变，处于非平衡状态，故C不符合题意；
D．匀速下降的热气球，运动方向和快慢均不变，运动状态不发生改变，处于平衡状态，故D符合题意。
故选D。
【练习2】如图所示，用细线拴住一块橡皮再甩起来，使橡皮绕手做匀速圆周运动，橡皮的运动状态
（选填“改变”或“不变”），此时橡皮受到的一定是 （选填“平衡力”或“非平衡力”）。
【答案】 改变 非平衡力
【详解】橡皮绕手做匀速圆周运动，橡皮的速度大小不变，但方向改变，所以其运动状态改变；
橡皮的运动方向时刻变化，处于非平衡状态，所以受到非平衡力的作用。
2 二力平衡的条件
1. 实验探究：二力平衡的条件
【实验方案】如图甲所示，将小车放在光滑的水平桌面上，使小车在水平方向上受两个力的作用。采用控制变量法进行探究，分别改变这两个力的大小（通过改变砝码的质量）、方向、是否共线（通过扭转小车实现）和是否同体（通过分别拉2辆小车实现），由静止释放小车，观察小车在什么条件下会保持静止状态不变。

【实验过程】
（1）如实验装置图甲所示，将小车放在光滑的水平桌面上，安装好实验装置。在两边的托盘里分别放上质量不相等的砝码，观察小车的运动情况。
（2）如图乙所示，在两边的托盘里放上质量相等的砝码，观察小车的运动情况。
（3）将连接小车右侧托盘的细线挂于小车左侧挂钩处，使二力的方向同时向左，观察小车的运动情况（丙图）。
（4）保持两边托盘里的砝码质量相等，把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放，观察小车的运动情况（丁图）。
丙 丁 戊
（5）控制二力的大小不变，方向相反，保持二力在同一直线上，用细线把两个小车的挂钩连在一起，用剪刀把细线剪断，观察小车的运动情况（戊图）。
【实验条件和现象记录表】
交流讨论实验结果，总结二力平衡的条件。
【实验结论】二力平衡的条件。
进一步的研究表明：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。
记忆口诀：“同体、等大、反向、共线”。
【交流与评估】
（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.
（5）方案二：用小卡片探究二力平衡的条件

①该方案以小卡片为研究对象，钩码通过定滑轮对卡片施加力的作用。
②当两线端所挂钩码质量相等时，小卡片静止；当两线端所挂钩码质量不等时，小卡片运动；把小卡片转过一个角度，再松手时，小卡片转动；用剪刀把小卡片从中间剪开，再松手时，小卡片运动。
③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。
【例题】 某兴趣小组用如图所示装置探究“二力平衡的条件”，每个钩码质量均为50g。
（1）如图甲所示，在左边和右边各挂一个钩码，这时木块保持静止，说明相互平衡的两个力方向 ，大小相等。细心的同学发现，若左边挂一个钩码，右边挂两个钩码时，木块仍然保持静止状态，经过讨论，大家认为发现产生这一现象的原因是木块受到了摩擦力的作用，此时木块在水平方向受到的力 （选填“平衡”或“不平衡”）。
（2）兴趣小组决定改进实验设计，设计了如图乙实验装置，这个装置相比甲图实验装置的优点是 。
（3）再次经过讨论，又设计出了如图丙所示装置，左边和右边各挂一个钩码后，将小卡片转动一小角度，松手后，小卡片旋转后又恢复原状，这表明相互平衡的两个力需要作用在 上。
（4）为了探究猜想“只有作用在同一物体上的两个力才能平衡”，如果利用如图丙所示装置进行实验，下一步的操作是 （选填“剪开左侧绳子”、“剪开右侧绳子”或“剪开卡片”）。
【答案】（1）相反；平衡；（2）见解析（3）同一直线；（4）剪开卡片。
【详解】（1）如图甲所示，小组同学在左边和右边各挂一个钩码，这时木块保持静止，即木块处于平衡状态，受到平衡力作用，说明相互平衡的两个力方向相反，大小相等。
若左边挂一个钩码，右边挂两个钩码时，木块仍然保持静止状态，说明木块处于平衡状态，受到平衡力作用。
（2）图乙代替图甲，滚动摩擦代替滑动摩擦，可以减小摩擦力对实验的影响。
（3）将小卡片转动一小角度，两个力不在同一直线上，松手后，小卡片旋转后又恢复原状，说明相互平衡的两个力需要作用在同一直线上。
（4）为了探究猜想只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，此时剪开卡片，使一个卡片变成两个小卡片，观察两个小卡片的运动情况。
【练习1】 甲、乙两个重物（所受重力G甲