《力的平衡》（沪科版）教学设计

                        邾永辉

教学目标

1、知识与技能

（1）知道平衡状态是指物体处于静止或匀速直线运动状态，知道物体处于平衡状态时所受力的叫平衡力。

（2）理解二力平衡的条件，能利用平衡条件解决简单的平衡问题。

2、过程与方法

（1）经历探究二力平衡条件的实验过程，归纳、总结得出二力平衡的条件，培养学生的概括能力。

（2）通过二力平衡的条件的应用，培养学生应用物理规律解决实际问题的能力．

3、情感、态度与价值观

（1）通过探究与交流，使学生有将自己的见解公开并与他人讨论的愿望，认识交流合作的重要性，有主动与他人合作的精神。

（2）在用二力平衡知识分析解决实际问题过程中，体会物理与生活的密切联系。

教材分析：

    本节是在学生学习了牛顿第一定律的基础上，通过对保持静止状态和匀速直线运动状态的物体进行受力分析展开的，它为后面学习力学打下基础。内容由“二力平衡的条件”、“二力平衡条件的应用”两部分内容组成。教学的重点是二力平衡的条件，关键是让学生经历探究二力平衡条件的实验过程。二力平衡条件的应用是本节教学的难点，突破它的关键是通过对生活中实例的观察与分析，引导学生归纳、总结、应用二力平衡的条件。

教学重点：

    探究二力平衡的条件

教学难点：

    理解应用二力平衡条件

教学仪器：

    带滑轮的长木板、纸板、砝码若干个、细线、、弹簧测力计等。

教学方法：

    讲解、探究、归纳、应用

课时安排：

    1课时

教学过程：

[新课引入]

    牛顿第一定律告诉我们，物体在不受外力的时候，总要保持静止状态或匀速直线运动状态。但实际情况是一切物体都要受到力的作用，物体保持静止状态或匀速直线运动状态的现象也是普遍存在的。那么这二者之间有什么联系呢？今天我们就来探究在静止状态或匀速直线运动状态下，物体受力时之间的关系。

[新课教学]

一、力的平衡

1、教室内的吊灯受到重力和拉力作用，吊灯保持静止。放在水平地面上的讲台受重力和地面对它的支持力，讲台处于静止状态。（通过受力分析说明）

2、一列火车在一段平直的轨道上匀速行驶，火车受重力、支持力、水平向前的牵引力和向后的阻力作用：火车受重力、支持力作用处于相对静止状态；火车受牵引力和阻力作用处于匀速直线运动状态。（通过受力分析说明）

总结：物体在受到两个力的作用（或多个力的作用）时，如果物体保持静止状态或匀速直线运动状态，我们就说物体处于平衡状态，使物体处于平衡状态的两个力（或多个力）叫做平衡力。

二、探究：二力平衡的条件

    物体都处于平衡状态且只受二个力（或在某一方向上只受两个力的）的作用时，必须符合什么条件才能使物体平衡呢？下面我们通过桌面上的小车（或纸板）进行探究。

    探究课本P136面图7-21实验，并按以下问题观察、思考、记录。

（1）在细线的两端悬挂质量相同的钩码，纸板受到二个拉力的大小有什么关系？纸板是否静止？这两个拉力的方向如何？

（2）把纸板扭转一定的角度，或使纸板的一边与长木板平行，（使两个力的作用线不在同一直线上）此时纸板还静止吗？最终平衡时两个力的方向如何？

（3）在细线的两端再悬挂质量不相同的钩码，纸板是否静止？

（4）在纸板上任选出另外两个孔系线重复上述实验。

进行实验、收集数据：

分析与论证：当两个拉力大小不等时，纸板不能保持静止，这两个力不能平衡；当两个力大小相等，力的方向互成一定的角度时，纸板也不能保持静止，这两个力不能平衡；当两个力大小相等、方向相反，互相平行时，纸板也不能保持静止，这两个力不能平衡。

想一想，做一做：当拉力相同时，并且在同一直线上时，将纸板剪成两半，将会出现什么现象？

说明：只有作用在同一物体上的两个力，物体才能平衡。

总结：二力平衡的条件

     作用在同一物体上两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上。（同体、等值、反向、共线）

评估：纸板在水平方向还会受到摩擦阻力，但实验中这个阻力很小，与拉力相比可以忽略。

思考1：作用在一个物体上的二个力的三要素都相同，这二个力就是一对平衡力，对吗？为什么？

强调：二力平衡的前提条件是两个作用力在同一物体上。

思考2：若两个力平衡，它们的合力是多少？

分析：根据同一条直线上力的合成可知，当两个力彼此平衡时，物体受到的合力是0。

三、二力平衡条件的应用

1、根据物体的运动状态来判断物体的受力情况：

    根据物体处于静止状态或匀速直线运动状态，可以判断出作用在物体上的两个力是平衡力，进而判断所求力的大小和方向。

    应用：利用弹簧测力计测量物体受到的重力（指出弹簧测力计的示数其实是物体对测力计的拉力；它与弹簧测力计对物体的拉力是相互作用力，而弹簧测力计对物体的拉力与物体受到的重力是二力平衡。）以及利用弹簧测力计测量物体受到的滑动摩擦力大小都是利用了二力平衡的知识。

2、根据物体的受力情况来判断物体的运动状态：

    思考：火车在平直的轨道上行驶，在水平方向上受牵引力和阻力。如果牵引力大于阻力，火车将怎样运动？如果牵引力小于阻力，火车又将怎样运动？牵引力和阻力相等时，火车又将怎样运动？

    分析：火车在平直的轨道上行驶。在竖直方向上重力和支持力平衡，如果牵引力大于阻力，火车将加速；如果牵引力小于阻力，火车将减速；牵引力和阻力相等时，水平方向二力平衡，火车匀速直线前进。

    总结：物体不受力时，应保持匀速直线运动或保持静止状态。物体受一个力，运动状态发生改变，这是力产生的效果。物体受平衡力时，应保持静止或保持匀速直线运动状态。静止的物体受平衡力时，仍然保持静止；运动的物体受平衡力时，仍然做匀速直线运动。

四、一对平衡力和一对相互作用力的区别：

1、相同点：都满足大小相等，方向相反，作用在同一直线上。

2、不同点是：一对平衡力是作用在“同一”物体上的力，而一对相互作用力是分别作用在“不同”物体上的力。两个力，只要不是作用在同一物体上，就不可能是平衡力。

课堂练习：

1、一根电线下吊着一盏灯，下列各对力中是属于二力平衡的是（    ）

A．电线对灯的拉力和灯对电线的拉力

B．灯的重力和灯对电线的拉力

C．电线对灯的拉力和灯的重力

D．电线对灯的拉力和灯对地球的吸引力

分析：二力必须满足同体、等值、反向、共线四个条件才能平衡，缺一不可。选项A中二力不共体，是一对相互作用力；B中二力不共体而且是同方向；D中二力也是一对相互作用力，不共体。

答案：C。

强调：相互作用的一对力也满足等值、反向、共线，但不作用在同一物体上。

2、吊车吊着质量2吨的集装箱以0.2米／秒速度匀速上升，吊车要给集装箱多大拉力？如果集装箱变为以0.1米／秒速度匀速下降，吊车要给集装箱多大拉力？

分析：首先分析集装箱的受力情况并画出受力分析图。集装箱受到重力G和吊车对它的拉力F。集装箱做匀速直线运动，是处于平衡状态。它受到的两个力应该是彼此平衡。根据质量与重力的关系求出集装箱受到的重力，再根据两个平衡力的关系，求出拉力。

已知：m=2吨=2000千克

求：F

解：G=mg=2000千克×9.8牛顿／千克=19600牛顿

   ∵集装箱做匀速直线运动，处于平衡状态。

   ∴F=G=19600牛顿

答：吊车给集装箱的拉力大小是19600牛顿。

五、力与运动的关系：力是改变物体运动状态的原因。

1、物体的运动状态发生改变，一定受到力的作用，而且是非平衡力的作用；

2、物体受到力的作用，其运动状态不一定发生改变，如物体受到平衡力的作用。

课堂小结：

1、物体受两个力的作用或多个力的作用而平衡时，物体会保持匀速直线运动状态或静止状态，前者叫二力平衡，后者叫多力平衡。但合力都为零。

2、二力平衡的条件是作用在同一物体上的两个力，大小相等，方向相反，且作用在同一直线上，合力为零。而二力平衡只是多力平衡的最简单的一种情况。

3、用二力平衡条件判断两个力是否平衡；利用二力平衡条件求某一个力的大小和方向。

布置作业：

    课本作业第1、2题。

补充说明：

    生活中，往往会觉得向上拉一个物体需要用的力较大，向下放一个物体需要的力较小。这是涉及到其他问题造成的感觉，可让学生自己实际做一次试验，用手提着重物，悬空保持静止，匀速向上提起来，匀速地下落，体会一下用力的情况。如果可能，最好用一个弹簧测力计吊着重物来做这个试验。

    通常觉得向上提用力要大，实际上是从静止改变为向上运动的过程中（这个阶段不是平衡状态），拉力一定要比重力大。而从静止改变为向下运动的过程中（这个阶段也不是平衡状态），拉力一定比重力小。如果是要保持匀速直线运动，无论向上还是向下运动，无论速度大还是小，需要的拉力是一样大的。生活中没有这么仔细地区分不同阶段的不同感觉，所以，有些“经验”是不完全可靠的。