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物理八年级下册8.2 二力平衡集体备课ppt课件
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这是一份物理八年级下册8.2 二力平衡集体备课ppt课件，共30页。PPT课件主要包含了二力平衡，实验记录，悬挂着的电灯，匀速上浮潜水艇，匀速降落的运动员，静止状态平衡状态，桌面上的书，静止的轮船，相互的，减速上升后加速下降等内容，欢迎下载使用。
【自主预习】阅读教材，完成以下问题：1．物体受到几个力作用时，如果保持静止状态或匀速直线运动状态，我们就说这几个力平衡或物体处于平衡状态，二力平衡最是简单的平衡状态。2．二力的平衡条件：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。 3. 分析下列物体的受力情况：（1）放在桌子上静止的花瓶，受到竖直向下的重力和桌面对它竖直向上的支持力，二力平衡；（2）在水平道路上做匀速直线运动的汽车，水平方向受到方向相反的牵引力和阻力，二力平衡；在竖直方向上，汽车受到竖直向下的重力和路面对它竖直向上的支持力，二力平衡。4. 悬挂着的吊灯重力为2N，则吊线对它的拉力大小为2 N，方向是竖直向上的。5. 水平路面上有一辆向左运动的汽车，在水平方向上受到汽车发动机的牵引力和阻力。（1）若牵引力等于阻力，则二力平衡（选填“平衡”或“不平衡”），车向左做匀速直线运动；（2）若牵引力大于阻力，二力不平衡（选填“平衡”或“不平衡”），车向左做加速直线运动；（3）若牵引力小于阻力，二力不平衡（选填“平衡”或“不平衡”），车向左做减速直线运动。
探究一、二力平衡的条件【想一想】牛顿第一定律告诉我们，一切物体在不受外力作用时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。能不能反过来说，凡是保持静止状态或匀速直线运动状态的物体都没有受到外力呢？
1. 物体的受力分析【进行分析】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杯子受到的力有：重力G与桌面的支持力F。
（2）悬挂的电灯电灯受到的力有：重力G与绳子的拉力F。
（3）匀速下落的跳伞运动员运动员受到的力有：重力G与空气的阻力F。
（4）水平匀速前进的小汽车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）叫做平衡力。（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。
3. 实验探究：二力平衡的条件【想一想】二力平衡时，二力的大小、方向、作用点应该有什么关系?它们在一条直线上吗?下面通过实验探究二力平衡的条件。
【实验设计】如图，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。
【实验器材】木板、小车、砝码、细线、定滑轮、弹簧测力计、等质量小盘2个。
【进行实验并收集数据】（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）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（乙图）。（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（丙图）。（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（丁图）。
【分析与论证】（1）比较表中实验序号1与2可知，要使小车保持静止，必须使两托盘中砝码的质量相等，说明二力平衡的条件之一是两个力的大小相等。（2）比较表中实验序号2与3可知，当二力方向相反时，小车静止；当二力均向左拉，即方向相同时，小车的运动状态改变，说明二力平衡的条件之一是两个力方向相反。（3）比较表中实验序号2与4可知，当把小车扭转一个角度，使二力不在同一条直线上时，小车运动状态发生了改变。而小车重新恢复到原来的静止状态时，二力在同一条直线上，说明二力平衡的条件之一是两个力作用在同一条直线上。（4）比较表中实验序号2与5可知，当二力作用在同一物体上时，小车静止；当二力作用在不同物体上时，小车的运动状态改变，说明二力平衡的条件之一是两个力作用在同一物体上。
（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1】不计空气阻力，下列物体处于平衡状态的是（ ）A. 在空中自由下落的石块 B. 在圆形跑道上匀速跑步的运动员C. 竖直向上抛出的篮球 D. 沿笔直斜坡匀速上行的汽车
【例题2】如图甲所示是小明同学设计组装的“探究二力平衡的条件”实验装置。（1）实验中，小明将系于小车两端的线分别跨过桌面左右两端的滑轮，在线两端的小盘上放上砝码，通过调整 来改变F1和F2的大小；（2）实验中，保持F1和F2大小相等，用手将小车扭转一个角度，松手后，小车将______（选填“转动”或“保持静止”），设计这一步骤是为了探究两个力是否__________；（3）小华同学设计组装了如图乙所示的实验装置，比较甲、乙两种实验装置，_____的实验装置更合理，原因是该设计减小了_____对实验的影响。
探究二、二力平衡的条件的应用力的平衡在日常生活中有许多实际应用，主要包括以下两方面：一是会根据平衡状态找出平衡力，利用二力平衡条件求其中一个力的大小方向。二是已知两个力的大小、方向及作用点，根据二力平衡的条件来判断物体的运动状态（平衡状态或非平衡状态）。
1. 求力的大小和判断力的方向 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。
【进行分析】（1）分析静止在水平面上的物体的受力情况因物体静止，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，所以支持力的大小等于重力的大小F=G，支持力的方向竖直向上。
（2）用弹簧测力计测量物体所受重力的原理因为物体静止，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，所以物体重力的大小等于拉力的大小G=F。
2.判断物体的运动状态（平衡状态或非平衡状态） 【分析】以在水平路面上向左运动的小车为例进行分析，水平路面上运动的小车受到的力有：（1）在竖直方向上受到的力有：重力G、地面支持力N，是一对平衡力。（2）在水平方向上有汽车发动机的牵引力F和地面与空气的阻力f。
①若牵引力等于阻力F=f，则二力平衡，小车向左做匀速直线运动；②若牵引力大于阻力F＞f，二力不平衡，小车向左做加速直线运动；③若牵引力小于阻力F＜f，二力不平衡，小车向左做减速直线运动。（以上均选填“匀速”、“加速”或“减速”）
3. 找重心：利用二力平衡，可以找不规则物体的重心，例如前边讲的悬挂法找薄板的重心。
4. 运动和力的关系物体受到平衡力的作用，运动状态不发生改变，即保持静止状态或匀速直线运动状态。物体受到非平衡力的作用，运动状态发生改变，即运动的速度或方向发生改变（均选填“发生”或“不发生”）。
5. 区别“平衡力”和“相互的力”【分析】一本书静止在水平桌面上时，分析书、桌面的受力情况。如图甲所示，水平桌面上的一本书所受重力G和桌面对书的支持力F是一对平衡力。如图乙所示，书对桌面的压力F ' 和桌面对书的支持力F是一对相互作用力。
电灯受的拉力F 与重力G 二力平衡
受平衡力作用处于静止状态
【例题3】有一盏悬挂着的电灯，质量为0.5kg，求电灯受到的各个力的大小及方向。
已知：m=0.5kg解：G=mg=0.5kg×9.8N/kg=4.9NF=G=4.9N答：电灯受到拉力4.9牛
【例题4】如图所示，用线将灯悬挂在天花板上，当灯静止时，灯所受拉力的平衡力是（ ）A．线所受的重力 B．灯所受的重力 C．灯对线的拉力 D．线对天化板的拉力
匀速上升运动状态 ——平衡状态
举出一些生活中在两个力的作用下保持平衡状态的现象。
1．下列描述的现象中，不属于运动状态改变的是（ ）A．小华坐在滑轮车上从坡上快速的滑下来B．人造同步通讯卫星绕地球匀速转动C．物体从光滑的斜面上滑下来D．神舟五号飞船在返回地面的最后时刻，弹射出缓冲降落伞，使飞船匀速直线下降到指定地点
2. 下列物体中，正在受到平衡力作用的是（ ）A．竖直向上抛出的橡皮 B．随观光电梯一起匀速上升的游客C．沿光滑斜坡滚下的小球 D．正在匀速转向行驶的汽车
5．一架遥控无人机悬停在空中，旋翼快速转动给气体施加向下的力，从而获得向上的升力，说明物体间力的作用是 ，当无人机匀速直线升空（不考虑空气阻力）时，无人机受到的升力 悬停时受到的升力；若此时由于故障，旋翼停止转动，无人机将 。
6．如图，小强用形状不规则的薄板、重垂线、大头针、直尺和记号笔等器材找寻重心位置。观察图甲、乙中的实验过程及现象，他判断薄板的重心在l1、l2的交点处。该实验的原理是： 。若薄板质量为200g，则拉力的大小为 N（取g=10N/kg）。
7．如图所示，绳子拉着小球，使小球在水平面做匀速圆周运动。不考虑空气阻力，g=10N/kg。（1）画出小球所受重力和小球对绳子拉力的示意图； （2）若小球质量为100g，则小球所受重力为 N；（3）小球受力 （选填“平衡”或“不平衡”），你的依据是 。
【自主预习】阅读教材，完成以下问题：1．物体受到几个力作用时，如果保持静止状态或匀速直线运动状态，我们就说这几个力平衡或物体处于平衡状态，二力平衡最是简单的平衡状态。2．二力的平衡条件：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。 3. 分析下列物体的受力情况：（1）放在桌子上静止的花瓶，受到竖直向下的重力和桌面对它竖直向上的支持力，二力平衡；（2）在水平道路上做匀速直线运动的汽车，水平方向受到方向相反的牵引力和阻力，二力平衡；在竖直方向上，汽车受到竖直向下的重力和路面对它竖直向上的支持力，二力平衡。4. 悬挂着的吊灯重力为2N，则吊线对它的拉力大小为2 N，方向是竖直向上的。5. 水平路面上有一辆向左运动的汽车，在水平方向上受到汽车发动机的牵引力和阻力。（1）若牵引力等于阻力，则二力平衡（选填“平衡”或“不平衡”），车向左做匀速直线运动；（2）若牵引力大于阻力，二力不平衡（选填“平衡”或“不平衡”），车向左做加速直线运动；（3）若牵引力小于阻力，二力不平衡（选填“平衡”或“不平衡”），车向左做减速直线运动。
探究一、二力平衡的条件【想一想】牛顿第一定律告诉我们，一切物体在不受外力作用时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。能不能反过来说，凡是保持静止状态或匀速直线运动状态的物体都没有受到外力呢？
1. 物体的受力分析【进行分析】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杯子受到的力有：重力G与桌面的支持力F。
（2）悬挂的电灯电灯受到的力有：重力G与绳子的拉力F。
（3）匀速下落的跳伞运动员运动员受到的力有：重力G与空气的阻力F。
（4）水平匀速前进的小汽车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）叫做平衡力。（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。
3. 实验探究：二力平衡的条件【想一想】二力平衡时，二力的大小、方向、作用点应该有什么关系?它们在一条直线上吗?下面通过实验探究二力平衡的条件。
【实验设计】如图，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。
【实验器材】木板、小车、砝码、细线、定滑轮、弹簧测力计、等质量小盘2个。
【进行实验并收集数据】（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）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（乙图）。（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（丙图）。（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（丁图）。
【分析与论证】（1）比较表中实验序号1与2可知，要使小车保持静止，必须使两托盘中砝码的质量相等，说明二力平衡的条件之一是两个力的大小相等。（2）比较表中实验序号2与3可知，当二力方向相反时，小车静止；当二力均向左拉，即方向相同时，小车的运动状态改变，说明二力平衡的条件之一是两个力方向相反。（3）比较表中实验序号2与4可知，当把小车扭转一个角度，使二力不在同一条直线上时，小车运动状态发生了改变。而小车重新恢复到原来的静止状态时，二力在同一条直线上，说明二力平衡的条件之一是两个力作用在同一条直线上。（4）比较表中实验序号2与5可知，当二力作用在同一物体上时，小车静止；当二力作用在不同物体上时，小车的运动状态改变，说明二力平衡的条件之一是两个力作用在同一物体上。
（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1】不计空气阻力，下列物体处于平衡状态的是（ ）A. 在空中自由下落的石块 B. 在圆形跑道上匀速跑步的运动员C. 竖直向上抛出的篮球 D. 沿笔直斜坡匀速上行的汽车
【例题2】如图甲所示是小明同学设计组装的“探究二力平衡的条件”实验装置。（1）实验中，小明将系于小车两端的线分别跨过桌面左右两端的滑轮，在线两端的小盘上放上砝码，通过调整 来改变F1和F2的大小；（2）实验中，保持F1和F2大小相等，用手将小车扭转一个角度，松手后，小车将______（选填“转动”或“保持静止”），设计这一步骤是为了探究两个力是否__________；（3）小华同学设计组装了如图乙所示的实验装置，比较甲、乙两种实验装置，_____的实验装置更合理，原因是该设计减小了_____对实验的影响。
探究二、二力平衡的条件的应用力的平衡在日常生活中有许多实际应用，主要包括以下两方面：一是会根据平衡状态找出平衡力，利用二力平衡条件求其中一个力的大小方向。二是已知两个力的大小、方向及作用点，根据二力平衡的条件来判断物体的运动状态（平衡状态或非平衡状态）。
1. 求力的大小和判断力的方向 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。
【进行分析】（1）分析静止在水平面上的物体的受力情况因物体静止，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，所以支持力的大小等于重力的大小F=G，支持力的方向竖直向上。
（2）用弹簧测力计测量物体所受重力的原理因为物体静止，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，所以物体重力的大小等于拉力的大小G=F。
2.判断物体的运动状态（平衡状态或非平衡状态） 【分析】以在水平路面上向左运动的小车为例进行分析，水平路面上运动的小车受到的力有：（1）在竖直方向上受到的力有：重力G、地面支持力N，是一对平衡力。（2）在水平方向上有汽车发动机的牵引力F和地面与空气的阻力f。
①若牵引力等于阻力F=f，则二力平衡，小车向左做匀速直线运动；②若牵引力大于阻力F＞f，二力不平衡，小车向左做加速直线运动；③若牵引力小于阻力F＜f，二力不平衡，小车向左做减速直线运动。（以上均选填“匀速”、“加速”或“减速”）
3. 找重心：利用二力平衡，可以找不规则物体的重心，例如前边讲的悬挂法找薄板的重心。
4. 运动和力的关系物体受到平衡力的作用，运动状态不发生改变，即保持静止状态或匀速直线运动状态。物体受到非平衡力的作用，运动状态发生改变，即运动的速度或方向发生改变（均选填“发生”或“不发生”）。
5. 区别“平衡力”和“相互的力”【分析】一本书静止在水平桌面上时，分析书、桌面的受力情况。如图甲所示，水平桌面上的一本书所受重力G和桌面对书的支持力F是一对平衡力。如图乙所示，书对桌面的压力F ' 和桌面对书的支持力F是一对相互作用力。
电灯受的拉力F 与重力G 二力平衡
受平衡力作用处于静止状态
【例题3】有一盏悬挂着的电灯，质量为0.5kg，求电灯受到的各个力的大小及方向。
已知：m=0.5kg解：G=mg=0.5kg×9.8N/kg=4.9NF=G=4.9N答：电灯受到拉力4.9牛
【例题4】如图所示，用线将灯悬挂在天花板上，当灯静止时，灯所受拉力的平衡力是（ ）A．线所受的重力 B．灯所受的重力 C．灯对线的拉力 D．线对天化板的拉力
匀速上升运动状态 ——平衡状态
举出一些生活中在两个力的作用下保持平衡状态的现象。
1．下列描述的现象中，不属于运动状态改变的是（ ）A．小华坐在滑轮车上从坡上快速的滑下来B．人造同步通讯卫星绕地球匀速转动C．物体从光滑的斜面上滑下来D．神舟五号飞船在返回地面的最后时刻，弹射出缓冲降落伞，使飞船匀速直线下降到指定地点
2. 下列物体中，正在受到平衡力作用的是（ ）A．竖直向上抛出的橡皮 B．随观光电梯一起匀速上升的游客C．沿光滑斜坡滚下的小球 D．正在匀速转向行驶的汽车
5．一架遥控无人机悬停在空中，旋翼快速转动给气体施加向下的力，从而获得向上的升力，说明物体间力的作用是 ，当无人机匀速直线升空（不考虑空气阻力）时，无人机受到的升力 悬停时受到的升力；若此时由于故障，旋翼停止转动，无人机将 。
6．如图，小强用形状不规则的薄板、重垂线、大头针、直尺和记号笔等器材找寻重心位置。观察图甲、乙中的实验过程及现象，他判断薄板的重心在l1、l2的交点处。该实验的原理是： 。若薄板质量为200g，则拉力的大小为 N（取g=10N/kg）。
7．如图所示，绳子拉着小球，使小球在水平面做匀速圆周运动。不考虑空气阻力，g=10N/kg。（1）画出小球所受重力和小球对绳子拉力的示意图； （2）若小球质量为100g，则小球所受重力为 N；（3）小球受力 （选填“平衡”或“不平衡”），你的依据是 。
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