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第4節 探究物體受力時怎樣運動
設計說明 本節包括兩部分內容：二力平衡和二力平衡條件。講解二力平衡時，先提出“平衡狀態”和“平衡力”這兩個概念。通過一組處于力的平衡狀態物體圖片的呈現，讓學生具體了解成對出現的平衡力的情況。 講解二力平衡條件時，要求學生通過實驗探究得出二力平衡的條件。這樣設置是讓學生先通過自然、生活現象認識“力的平衡”，然后用抽象的概念來總結“力的平衡”，接著用“力的平衡”觀念來解釋自然、生活中的一些事例，最后具體講解在什么情況下物體才會處于平衡狀態。 教學目標 【知識與技能】 1.對處于平衡狀態的物體進行受力分析，認識平衡力的概念。 2.認識到在平衡力作用下，物體能夠保持靜止或處于勻速直線運動狀態。 【過程與方法】 1.在探究實驗中處理實驗數據，并從對數據的分析處理中認識二力平衡的條件，知道狀態變化的原因。 2.應用二力平衡的知識分析、解決簡單的問題。 【情感、態度和價值觀】 由分析物體平衡狀態的受力，培養學生發現問題的能力，由驗證二力平衡的條件，培養學生動手解決問題的能力。 重點難點 教學重點 實驗探究二力平衡的條件。 教學難點 二力平衡在生產和生活中的應用。 教學方法 探究法：經歷探究二力平衡條件的過程，培養學生分析、歸納問題的能力。 對比法：通過作圖分析平衡力和相互作用力的區別。 教具、學具 教師用具：兩端有滑輪的長方形木板一塊、正方形硬紙片一片、砝碼一盒、棉線兩根、掛盤兩個。 授課時數 2課時 第1課時 二力平衡 教學過程 回顧思考 1．牛頓第一定律的內容是什么？ 2．什么叫慣性？物體在什么情況下有慣性？ 導入新課 講述：牛頓第一定律告訴我們，物體在不受外力的時候總要保持靜止狀態或勻速直線運動狀態。但是一切物體都受到力的作用，物體保持靜止或保持勻速直線運動的情況也是普遍存在的。那么這二者之間有什么聯系呢？ 出示圖片：吊在天花板上的燈、在平直公路上勻速行駛的汽車，引導學生分析它們分別處于怎樣的狀態，分別受到哪些力的作用，由此引出力的平衡的概念，繼而進入新課教學。 講授新課 一、二力平衡 1.平衡狀態 觀察教材圖7－37，分析停在樹枝上的小鳥和勻速下降的降落傘的運動狀態，再讓學生列舉出生活中的例子。 教師根據學生分析的情況，總結出上述物體都在力的作用下保持靜止狀態或勻速直線運動狀態，這樣的物體，我們就說它們處于平衡狀態。 2.平衡力 如果物體在兩個力的作用下，能保持靜止狀態或勻速直線運動狀態，這兩個力就互稱為平衡力。 受平衡力的物體雖然受力，但是這幾個力的作用效果相互抵消，就相當于不受力，即平衡力的合力為零。 教師引申：所有的平衡都是建立在二力平衡的基礎上的，二力平衡是最基本、最簡單的平衡。 二、二力平衡的條件 教師引導學生根據上述事例的分析，提出問題：物體受到兩個力的作用，一定能保持平衡狀態嗎？ 學生討論并舉例：踢出去的足球、落下的蘋果、進站的火車等。 教師：如果作用在物體上的力只有兩個，且物體處于平衡狀態，這兩個力需要滿足什么條件呢？ 引導學生回憶力的三要素，根據力的三要素猜想二力平衡應該與什么有關，小組討論并進行猜想。 讓學生根據實驗裝置，分組討論，設計實驗探究時，兩個力的大小、方向、作用點應該有什么關系？小組間交流設計實驗方案，并對自己的方案進行修改，根據修改后的方案進行實驗探究。 教師提示：實驗中首先確定研究對象：紙片。 觀察現象：紙片在什么情況下靜止，什么情況下運動。 受力分析：紙片在水平方向受到細線施加的兩個拉力。 實驗過程：(1)在兩邊托盤中放入質量相等的砝碼，使紙片受到大小相等、方向相反、作用在同一直線上的力，紙片處于靜止狀態。 (2)改變受力情況： ①改變力的方向：把紙片轉動一個小角度，使兩個拉力不在同一條直線上，松手后觀察現象。 ②改變力的大小：改變一邊托盤中砝碼的質量，使紙板受到的力大小不相等。 學生進行實驗并將實驗結果記錄在表格中。 左盤砝碼質量右盤砝碼質量紙片所受兩個力是否在同一直線上（是、否）紙片是否平衡（是、否）1[23
引導學生根據實驗記錄結果進行討論交流，分析二力平衡需要哪些條件。 師生總結得出二力平衡的條件是：作用在同一物體上的兩個力大小相等、方向相反、作用在同一直線上。 三、二力平衡條件的應用 二力平衡條件的應用可以從兩方面去掌握。 （1）根據物體處于靜止狀態或勻速直線運動狀態,可以分析出作用在物體上的力的大小和方向。 【例題】 質量是50 kg的人站在水平地面上,畫出人受力的示意圖。(g取10 N/kg) 解析：人受重力和地面的支持力。人處于靜止狀態,所以重力和支持力是平衡的。那么這兩個力一定滿足二力平衡的條件,即大小相等、方向相反,且在一條直線上。 根據人的質量,計算出人的重力。 ，方向豎直向下。支持力,方向豎直向上。 答案：如圖所示。 （2）根據物體的受力情況判斷物體的運動狀態。 物體不受力，應保持勻速直線運動或靜止狀態。物體受一個力,運動狀態發生改變,這是力產生的效果。物體受平衡力時,應保持靜止或勻速直線運動狀態。靜止的物體受平衡力時,仍然保持靜止；運動的物體受平衡力時,仍然保持勻速直線運動。 例如，火車在平直的軌道上行駛。在豎直方向上重力和支持力平衡,如果牽引力大于阻力，火車將加速；如果牽引力小于阻力，火車將減速；牽引力和阻力相等時,水平方向二力平衡,火車勻速前進。 課堂小結 1.平衡狀態和平衡力 物體如果在兩個力的作用下，能保持靜止或勻速直線運動狀態，這兩個力就互稱為平衡力，這時物體就處于平衡狀態。 2.二力平衡的條件：作用在同一物體上的兩個力大小相等、方向相反、并作用在同一直線上。 3.二力平衡條件的應用。 當堂達標 1.放在水平桌面上的物體靜止不動，與其重力互相平衡的力是（ ） A．物體對桌子的壓力 B．桌子對物體的支持力 C．地面對桌子的支持力 D．桌子對地面的壓力 答案：B 2.圖中作用在物體上的力屬于平衡力的是（ ） A B C D 答案：C 3.有甲、乙兩個物體，在力的作用下做水平直線運動，其速度—時間圖像如圖所示。由圖可知，兩物體運動過程中水平方向上的受力情況是( ) A.兩物體都受平衡力作用 B.兩物體都不受平衡力作用 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 4.一個物體只受到兩個力的作用，若這兩個力的三要素完全相同，則（ ） A．這兩個力可能是平衡力 B．這兩個力一定是平衡力 C．這個物體保持靜止狀態或做勻速直線運動 D．這個物體的運動狀態一定會改變 答案：D 5.桌面上水杯所處的靜止狀態和列車所處的勻速直線運動狀態，都是______狀態，水杯此時受到______力的作用，若水杯重為2 N，則它受到的支持力是______N。 答案：平衡 平衡 2 6.跳傘運動員在空中勻速直線下降過程中，雖然運動員受到了幾個力的作用，但我們會說跳傘運動員處于 狀態。此時，如果人和傘的總質量是80 kg，所受阻力是 N。（g取10 N/kg） 答案：平衡 800 7.在探究“二力平衡條件”的實驗中： (1)甲、乙兩組同學分別選擇器材后，設計組裝的實驗裝置如圖所示。老師指出乙組同學選擇的器材更加合理，其原因是______________________。在探究力的大小對二力平衡的影響時，通過調整_______來改變F1和F2的大小。 (2)該實驗還可以選擇如圖丙的裝置，把小卡片兩端細線繞過滑輪，并掛上鉤碼。選擇小卡片的好處是可以忽略小卡片的_______對實驗的影響。保持與大小相等，用手將小卡片扭轉到圖丁的位置，松手后，小卡片將_______(選填“能”或“不能)在此位置平衡。實驗中設計這一步驟的目的是探究二力平衡時__________________________________。 丙 丁 答案：(1)小車與桌面間的摩擦力較小，可以忽略不計 砝碼質量 (2)重力 不能 二力是否必須作用在一條直線上 板書設計 1.二力平衡：物體如果在兩個力的作用下，能保持靜止或勻速直線運動狀態，這兩個力就互稱為平衡力。這時物體就處于平衡狀態。 2.二力平衡的條件：大小相等、方向相反、作用在同一物體上、在同一直線上。 3.二力平衡條件的應用。 第2課時 習題課 教學過程 題型一 畫力的示意圖 例1 如圖，完全相同的、兩物塊疊放在水平桌面上，在水平力的作用下，、兩物塊一起向右做勻速直線運動，畫出此時物塊的受力示意圖。 解析：對進行受力分析可知，在水平力的作用下向右做勻速直線運動，處于平衡狀態，所以一定受到平衡力的作用，在豎直方向上，受到的豎直向下的重力和對它豎直向上的支持力是一對平衡力；在水平方向上,受到的水平力和施加給它的摩擦力是一對平衡力。 答案：如圖所示。 跟蹤訓練 1.如圖所示，木塊隨傳送帶一起勻速運動，作出木塊受到所有力的示意圖。 解析：因為木塊與傳送帶一起勻速運動，所以它們之間沒有發生相對運動，是相對靜止的，則木塊沒有受到摩擦力的作用，木塊只受到自身重力和傳送帶的支持力的作用，二者大小相等、方向相反，是一對平衡力，作用點可都選擇在物體的重心上。 答案：如圖所示。 2.請在圖中畫出細線懸掛的小球擺動到圖示位置時受到的力的示意圖（不考慮空氣阻力）。 解析：不考慮空氣阻力，小球擺動過程中，受到重力和繩子拉力的作用。過球心作豎直向下的重力和沿繩子斜向上的拉力。 答案：如圖所示。 題型二 有關摩擦力的計算 例2 質量為30 kg的物體在水平向東的推力和拉力作用下，沿水平地面做勻速直線運動，已知推力為200 N，拉力為100 N，求： （1）物體所受水平推力與拉力的合力合的大小和方向。 （2）物體受到地面的滑動摩擦力滑的大小和方向。 （3）若將水平向東的拉力增大到原來的3倍，則物體受到的滑動摩擦力為多少牛。 解：（1）因為物體受到的推力和拉力方向相同，作用在一條直線上，則物體受到的合力：；合力方向：水平向東。 （2）物體沿水平地面做勻速直線運動，物體受到的滑動摩擦力與推力和拉力的合力平衡，則物體受到的滑動摩擦力：， 滑動摩擦力的方向與推力和拉力的合力的方向相反，水平向西。 （3）若將水平向東的拉力增大到原來的3倍，因物體對地面的壓力大小、接觸面的粗糙程度不變，所以物體受到的滑動摩擦力不變，還是300N。 跟蹤訓練 1.有一個重為600 N的物體掛在吊車的吊鉤上，物體在起吊的過程中受到空氣的阻力為10 N，并保持大小不變，問： （1）物體勻速上升時，吊車對物體的拉力是多少？ （2）物體勻速下降時，吊車對物體的拉力又是多少？ 解：（1）物體勻速上升時，受到豎直向下的空氣阻力和重力，以及豎直向上的拉力，則根據力的平衡知識可得，吊車對物體的拉力： 。 （2）物體勻速下降時，受到豎直向下的重力，豎直向上的空氣阻力和拉力，根據力的平衡知識可得，此時吊車對物體的拉力： 。 2.一輛小車，總質量為600 kg，在水平路面上做勻速直線運動的過程中，受到的阻力是車重力的0.05。問： （1）小車所受的阻力是多大？ （2）發動機提供給小車的牽引力是多大？（g取） 解：（1）小車受到的重力：， 小車所受的阻力：。 （2）因為小車做勻速直線運動，所以發動機提供給小車的牽引力與阻力大小相等：。 當堂達標 1.如圖甲所示為一個靜止在指尖上的玩具“平衡鳥”，如圖乙所示是對這個“平衡鳥”受到的重力（）和指尖對它的作用力（）進行的受力分析，可能正確的是（ ） 甲 A B C D 乙 答案：A 2.放在水平桌面上的物體質量為5 kg，用10 N的水平拉力使物體向右做勻速直線運動，下面哪種說法正確（ ） A．物體受到向左50 N的摩擦力 B．物體受到向左10 N的摩擦力 C．物體受到向右10 N的摩擦力 D．物體受到的摩擦力等于零 答案：B 3.如圖所示，騎自行車出行郊游，是一種時尚、環保的生活方式。當我們在平直路面上勻速向前騎行時，以下說法正確的是（ ） A．自行車受到的動力大于自行車受到的阻力 B．路面受到的壓力與人受到的支持力是一對平衡力 C．人對自行車的壓力與地面對自行車的支持力是一對相互作用力 D．人和自行車受到的重力與地面對人和自行車的支持力是一對平衡力 答案：D 4.關于力與運動的關系，下列說法正確的是（ ） A．靜止的物體不受力的作用 B．運動的物體一定受到力的作用 C．力不是維持物體運動的原因 D．沒有力的作用，運動的物體會慢慢停下來 答案：C 5.跳傘運動員從飛機上跳下，降落傘打開之前，下落會越來越快，此時運動員受到的阻力 重力；當降落傘打開后，運動員勻速下落時，受到的阻力 (選填“大于”“小于”或“等于”)重力。 答案：小于 等于 6.如圖甲所示，用一水平推力將一木塊壓在豎直墻壁上，木塊豎直向下運動，其運動的-t圖像如圖乙所示，6～9 s內，木塊受到的重力與摩擦力是一對 （選填“相互作用力”或“平衡力”），15～18 s內，木塊受到的摩擦力 （選填“大于”“小于”或“等于”）重力。 答案：平衡力 大于 7.一輛質量為2 000 kg的汽車在平直的公路上勻速向西運動，如果它受到的牽引力是10 000 N，那么它受到的摩擦阻力是多少牛？方向如何？（g取10N/kg） 解：汽車受到10 000 N的牽引力在平直的公路上勻速向西運動，汽車水平方向受到的牽引力和摩擦力是一對平衡力， 則汽車受到的摩擦阻力＝＝10 000 N，方向水平向東。
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