物体在受到几个力的作用时,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”
在几个力平衡中,二力平衡是最简单的,我们来研究二力平衡的情况。
2.二力平衡的条件
物体受到两个力的作用时,如果保持静止状态或匀速直线运动状态,我们就说这两个力平衡。
仍从同学所举的例子中找出实例,使学生认识到物体在两个力的作用下,并不一定就能保持静止或匀速直线运动状态。那么,物体受到两个力的作用,要使物体保持静止状态或匀速直线运动状态,这两个力要满足什么条件?
请同学们大胆猜测二力平衡的条件,并建议同学们用实验去检验自己的猜想是否正确。(对于提供的实验器材感到不能满足的,还可提出实验设计方案。)
[学生实验]:用两把弹簧秤拉扯桌上的塑料片,想一想怎样拉才能使塑料片保持静止不动?
学生进行分组实验,教师巡视、指导。
请学生利用实物投影演示实验过程,并归纳小结塑料片静止必须满足的条件。
[电脑演示]:在学生实验的基础上,用电脑显示这两个力可能出现的几种情形(二力大小不相等、二力方向不相反、二力不在一条直线上)并动态显示最终的结果(均不能保持静止状态):
对第四种情形(二力不在同一物体上)进行点拨:将塑料片从中剪断,变成两部分,这两部分能静止吗?
结论:物体在二力作用下保持静止状态的条件是这两个力必须大小相等,方向相反,并且在同一直线上。
[演示实验]:手在绳端用力F拉弹簧秤和物块,使之静止,观察弹簧秤的示数。然后用力拉弹簧秤和物块使之匀速上升,观察弹簧秤的示数,并比较两次弹簧秤示数的大小。
分析物块受的两个力的大小、两个力的方向、两个力是否在一条直线上。
通过上述演示实验,归纳:物体在二力作用下保持匀速直线运动的条件也是这两个力必须大小相等,方向相反,并且在同一直线上。
得出二力平衡条件。
[板书2]:“二、二力平衡的条件
作用在一个物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,并且在同一直线上,这两个力就彼此平衡”
将条件归纳成口决:“同物、等大、反向、同线”
思考:根据学过的同一直线上二力合成的知识,平衡的两个力的合力是多少?
回答:此时两个力的合力为零。
[板书3]:“彼此平衡的两个力合力为零”
1.力的平衡
小组讨论(四人一组):让同学充分发表自己平时生活中观察到的物理现象,举出身边一两个受力物体的实例,分析它们的受力情况及运动状态,并在投影片上画出物体所受力的示意图。
在同学们讨论的基础上,展示同学所举的实例,利用这些例子使学生认识到: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,得出“力的平衡”的概念,指出这时作用在物体上的各个力改变物体的运动状态的效果互相平衡,或者说几个力互相平衡。
[板书1]:
提问:惯性定律的内容是什么?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?
[电脑演示]:在平直公路上匀速行驶的汽车、静止在路边的人、在空中匀速下降的跳伞运动员。
提问:他们是否受到力的作用?
(二)探究实验:课本P110 活动3 物体受非平衡力作用时怎样运动
1、由静到动; 2.快到慢; 3.改变了运动方向。
学生动手操作实验,并总结其中的规律。
结论
1.静止的物体要想运动,必须受到非平衡力的作用,并且运动方向和和外力的方向相同。
2.运动的物体,若受到一个与运动方向相反的合外力的作用,它将由快到慢。
3.运动的物体,若受到一个与运动方向不在一条直线上的力的作用,运动方向将发生改变。
(一)观察:物体在力的作用下运动的变化 举几组例子,要求学生判断各组运动的特点。
(1)熟透的苹果由静止开始下落;
(2)静止的小车因受到水平向右的拉力开始运动。 答:由静到动。
(3)竖直下落的苹果,在重力的作用下,越落越快;
(4)水平向右运动的小车,由于受到水平向右的拉力,越来越快。
答:由慢到快。
(5)水平滚动的小球,由于受到摩擦力的作用,越来越慢;
(6)关闭发动机的火车,由于受到摩擦力,越来越慢。 答:由快到慢。
(7)抛出的物体,由于受到重力的作用,在空中做曲线运动;
(8)运动员用力拉住链球,链球沿圆周运动,运动方向不断变化。
答:改变了运动方向。
4、观察满足了什么条件木块静止,在什么条件下木块发生运动。
提示:通过分析放在水平桌面上物体处于静止状态所受力的情况确定研究方向。
教师在讲述了上述内容并对学生进行了必要的提示之后学生开始实验,教师在同学中间巡视,进行指导,实验结束后提问。
请同学们总结一下,作用在木块上的两个拉力,在什么条件下互相平衡?
大小相等,方向相反,作用在一条直线上。
课本P110 活动2 讨论二力平衡有关的问题:
一对平衡力的要素:同体、等值、反向、共线。
在一般情况下,物体会同时受到几个力的作用,若这几个力的作用效果相互抵消,即合力为零,就称这几个力为平衡力,等效于物体上没有受到外力的作用。
物体在平衡力作用下保持运动状态不变的例子很多。请同学们举例。
3、对小车进行受力分析:竖起方向受重力,支持力;水平方向上受两个绳的拉力,研究小车在水平方向上所受两个力的平衡问题。
2、明确研究对象:小车。
课本P109活动1 探究小车处于静止状态时的受力情况
1、介绍仪器和实验方法。
3.重力和浮力。
请同学们找出平时生活当中的二力平衡的事例。 如在空中匀速下降的降落伞、静止在地面的课桌等。 学生举出一些例子。
由事例可以看出,若同时作用在物体上只有两个力,且此二力平衡,因合力为零,就等效于物体上没有外力的作用。
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