3.5二力平衡的條件（教學(xué)設(shè)計(jì)）七年級科學(xué)下冊（浙教版）

3.5二力平衡的條件（教學(xué)設(shè)計(jì)）年級七年級授課時間課題3.5二力平衡的條件教學(xué)目標(biāo)科學(xué)觀念：掌握二力平衡的條件；能說明二力平衡的條件以及物體運(yùn)動狀態(tài)變化的原因；會應(yīng)用二力平衡的知識分析、解決簡單的問題；能夠區(qū)分二力平衡與相互作用力；科學(xué)思維：樹立通過實(shí)驗(yàn)研究問題的意識和習(xí)慣，能用應(yīng)用二力平衡的知識解決力學(xué)問題；探究實(shí)踐：通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，體會實(shí)驗(yàn)探究思維程序和控制變量法的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法；通過理性分析歸納物體平衡所需滿足的條件；通過運(yùn)用二力平衡條件解釋物理現(xiàn)象，正確的認(rèn)識力和運(yùn)動的關(guān)系；態(tài)度責(zé)任：培養(yǎng)學(xué)生樹立用實(shí)驗(yàn)方法解決物理問題的思想，對待實(shí)驗(yàn)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：探究二力平衡條件的實(shí)驗(yàn)，加深對二力平衡條件的理解；難點(diǎn)：二力平衡中的“二力共線”問題和二力平衡條件的實(shí)際應(yīng)用。學(xué)情分析本節(jié)內(nèi)容選自浙教版七下第三章第5節(jié)，本節(jié)內(nèi)容包括二力平衡概念、條件和應(yīng)用。它是對力的作用效果的進(jìn)一步認(rèn)識，它把物體受力情況分析與物體的運(yùn)動狀態(tài)緊密聯(lián)系在一起，是整章知識的綜合應(yīng)用。教材中，通過對日常生活中非常熟悉的圖進(jìn)行受力分析、運(yùn)動狀態(tài)的討論引入，以生活素材為基礎(chǔ)，體現(xiàn)從生活走向科學(xué)，來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。讓學(xué)生親身體驗(yàn)探究過程，通過實(shí)驗(yàn)操作和對比觀察讓他們在觀察、解決問題的過程中，理解二力平衡的條件，實(shí)現(xiàn)知識的自我構(gòu)建，并從中體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣。本節(jié)內(nèi)容擬用1課時完成教學(xué)。教學(xué)準(zhǔn)備課件、課本、活動器材等教學(xué)過程教師活動學(xué)生活動新課導(dǎo)入牛頓第一定律牛頓總結(jié)了伽利略等人的研究成果，進(jìn)一步得出：一切物體在沒有受到外力作用的時候，總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。這就是牛頓第一定律。思考：為什么有些物體受力時，也會保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)呢？新知講授一、二力平衡1.二力平衡、平衡力和平衡狀態(tài)我們知道，力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。我們身邊所有的物體無一例外地都受到力的作用，但為什么仍有許多物體的運(yùn)動狀態(tài)能夠保持不變呢？下面我們來探究一種最簡單的情形?；顒?．如圖中的吊燈和貨物各受到幾個力的作用？2．吊燈和貨物各處于怎樣的運(yùn)動狀態(tài)？吊燈受到繩子向上的拉力和向下的重力，吊燈處于靜止?fàn)顟B(tài)。貨物受到繩子向上的拉力和向下的重力，貨物處于勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。由以上活動可知：物體受力作用時，運(yùn)動狀態(tài)不一定就會發(fā)生變化。一個物體在兩個力的作用下，如果保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，就說明這兩個力是平衡的。物體在受幾個力作用時，如果保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。那么這幾個力的作用效果和不受力時的效果是一樣的，這幾個力的作用效果相互抵消，相當(dāng)于不受力。我們就說這幾個力平衡。若為兩個力，我們就說這兩個力“二力平衡”，或這兩個力是一對平衡力，我們把靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)叫做平衡狀態(tài)。2.平衡力與平衡狀態(tài)的關(guān)系注意：若物體運(yùn)動的某一刻速度為0（或某一瞬間處于靜止?fàn)顟B(tài)），下一瞬間速度不為0（或不再靜止），這說明物體沒有保持靜止?fàn)顟B(tài)，則物體受力不平衡。如被豎直向上拋向空中的物體達(dá)到最高點(diǎn)時，速度為0，但之后物體向下加速運(yùn)動，無法保持靜止?fàn)顟B(tài)，則物體受力不平衡，因此并沒有處于平衡狀態(tài)。那么，接下來我們可以先研究一下比較簡單的平衡力的情況，即當(dāng)物體受到兩個力的作用時，這兩個力滿足怎樣的條件時，才能使物體保持靜止?fàn)顟B(tài)呢？接下來我們來探究一下二力平衡的條件。二、探究二力平衡的條件1.二力平衡的條件【提出問題】當(dāng)物體受到兩個力的作用而處于平衡狀態(tài)時，這兩個力的大小、方向存在什么關(guān)系?它們在一條直線上嗎?【實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象分析】1.用如圖甲所示的裝置，在兩邊的繩套上掛等重的鉤碼，此時塑料板兩側(cè)受到的拉力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。放開塑料板后，觀察現(xiàn)象：可看到塑料板將保持靜止。分析1：塑料板左右兩側(cè)受力大小相同，方向相反，在同一條直線上，塑料板處于平衡狀態(tài)。2.如圖甲，在兩邊的繩套上掛不等重的鉤碼，此時塑料板兩側(cè)受到的拉力大小不相等、方向相反、作用在同一條直線上。放開塑料板后，可看到塑料板將會向鉤碼重（填“重”或“輕”）的一側(cè)運(yùn)動。分析2：塑料板左右兩側(cè)受力方向相反，在同一條直線上，但大小不同，塑料板不能處于平衡狀態(tài)。3.如圖乙，在兩邊繩套上掛等重的鉤碼，將塑料板稍向下移動，此時塑料板兩側(cè)受到的拉力雖然大小相等，但方向并非嚴(yán)格相反，且兩個力沒有作用在一條直線上。放開塑料板后，可看到塑料板會向上運(yùn)動。分析3：塑料板受到的兩個拉力大小相同，方向不相反，塑料板不能處于平衡狀態(tài)。4.如圖丙，在兩邊的繩套上掛等重的鉤碼，并將塑料板扭轉(zhuǎn)一個角度，使塑料板兩側(cè)繩子相互平行，此時塑料板兩側(cè)受到的拉力雖然大小相等、方向相反，卻不在一條直線上。放開塑料板后，可看到塑料板會轉(zhuǎn)動。分析4：塑料板左右兩側(cè)受力大小相同，方向相反，但不在一條直線上，塑料板不能處于平衡狀態(tài)?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】通過實(shí)驗(yàn)可以得出：作用在一個物體上的兩個力，如果大小相等，方向相反，并且作用在同一條直線上，那么這兩個力就相互平衡?！咀⒁馐马?xiàng)】（1）實(shí)驗(yàn)中的滑輪需要轉(zhuǎn)動靈活，且使用輕質(zhì)塑料片，這是為了減小阻力和重力對實(shí)驗(yàn)的影響；（2）實(shí)驗(yàn)中選擇讓塑料板處于靜止?fàn)顟B(tài)作為平衡狀態(tài)，是因?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動狀態(tài)不容易控制。故雖然上述結(jié)論是在物體靜止的情形時得出的，但它也同樣適用于物體做勻速直線運(yùn)動時的情形；（3）實(shí)驗(yàn)中將塑料板扭轉(zhuǎn)一個角度再釋放是為了使兩個力不在同一條直線上，該步驟是為了驗(yàn)證二力平衡的條件：兩個力作用在同一條直線上；（4）該實(shí)驗(yàn)采用控制變量法?？偨Y(jié)：二力平衡的條件作用在同一物體上的兩個力，如果大小相等、方向相反，并且作用在同一條直線上，這兩個力就達(dá)到二力平衡，此時物體處于平衡狀態(tài)。簡記：同體、等大、反向、共線。思考：下面四個物體所受的兩個力平衡嗎？為什么？同體、等大、反向，但不共線，二力不平衡同體、反向、共線，但不等大，二力不平衡反向、共線、等大，但不同體，二力不平衡同體、反向、共線、等大，二力平衡2.二力平衡的判斷（1）根據(jù)二力平衡條件判斷：大小相等、方向相反、作用在同一物體上、作用在一條直線上。（2）根據(jù)物體的運(yùn)動狀態(tài)判斷：物體是否處于平衡狀態(tài)，即物體是否處于靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。3.二力平衡的應(yīng)用（1）彈簧測力計(jì)原理使用彈簧測力計(jì)測量物體的重力時，彈簧測力計(jì)的示數(shù)等于物體的重力，這是依據(jù)物體受到平衡力，物體的重力等于彈簧的彈力，F(xiàn)=G。（2）運(yùn)動狀態(tài)與受力分析如用彈簧測力計(jì)向右拉物體，若物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動，則物體所受阻力和拉力相等；若物體減速運(yùn)動，則阻力大于拉力；若物體加速運(yùn)動，則拉力大于阻力?？筛鶕?jù)物體的運(yùn)動狀態(tài)對物體進(jìn)行受力分析。4.平衡力與相互作用力的區(qū)別木塊受到的桌面的支持力和花瓶受到的重力是一對平衡力木塊受到桌面的支持力和木塊對桌面的壓力是一對相互作用力平衡力相互作用力思考與討論1.將一只筆筒（連同筆）靜止放在水平桌面上。在以下幾個相關(guān)的力中，哪兩個力是一對相互平衡的力？哪兩個力是相互作用力？①筆筒受到的重力?②筆筒對桌面的壓力?③桌面對筆筒的支持力2.請由第1題說說你是如何辨別一對平衡力和一對相互作用力的。①筆筒受到的重力作用在筆筒上，②筆筒對桌面的壓力作用在桌面上，③桌面對筆筒的支持力作用在筆筒上。根據(jù)平衡力的特點(diǎn)可知，①筆筒受到的重力與③桌面對筆筒的支持力是一對平衡力；根據(jù)相互作用力的特點(diǎn)可知，②筆筒對桌面的壓力與③桌面對筆筒的支持力是一對相互作用力。課堂練習(xí)典例1關(guān)于排球運(yùn)動，下列說法正確的是（）A.運(yùn)動員發(fā)球時，手對排球的力大于排球?qū)κ值牧.排球離手后，仍能繼續(xù)向前運(yùn)動，是因?yàn)槭艿饺说耐屏.沿弧線自由飛行的排球到達(dá)最高點(diǎn)時，不受任何力D.排球落地后在水平地面滾動時，它的重力和地面對它的支持力是一對平衡力【答案】D【解析】A.運(yùn)動員發(fā)球時，手對排球的力等于排球?qū)κ值牧Γ蔄錯誤；B.排球離手后，仍能繼續(xù)向前運(yùn)動，是因?yàn)榕徘蚓哂袘T性繼續(xù)保持原來的運(yùn)動狀態(tài)，故B錯誤；C.沿弧線自由飛行的排球到達(dá)最高點(diǎn)時，受重力和空氣的阻力，故C錯誤；D.排球落地后，它受到重力和地面對它的支持力是一對平衡力，故D正確。故選D。典例2全民運(yùn)動已經(jīng)成為社會熱點(diǎn)。如圖所示，小科在水平冰面上滑冰車時，用釬子用力杵冰面，冰車加速向前滑行，但停止用力后會慢慢停下來，不計(jì)空氣阻力。對此現(xiàn)象分析正確的是（）A.冰車加速向前滑行是由于釬子給冰面的力大于冰面給釬子的力B.小科停止用力后，冰車能繼續(xù)向前滑行是因?yàn)楸囀艿綉T性力C.扔掉釬子，冰車?yán)^續(xù)滑行，冰車受到阻力和地面對冰車的支持力是一對平衡力D.停止用力后，若一切外力都消失，則小科和冰車一起向前做勻速直線運(yùn)動【答案】D【解析】A.釬子給冰面的力和冰面給釬子的力是一對相互作用力，大小相等，故A錯誤；B.小科停止用力后，冰車能繼續(xù)向前滑行是因?yàn)楸嚲哂袘T性，慣性不是力，不能說受到慣性力。故B錯誤；C.扔掉釬子，冰車?yán)^續(xù)滑行，冰車受到的重力和地面對冰車的支持力是一對平衡力，故C錯誤；D.停止用力后，若一切外力都消失，根據(jù)牛頓第一定律可知，小科和冰車一起向前做勻速直線運(yùn)動，故D正確。故選D。典例3雨滴自高空由靜止開始落下，已知雨滴在下落過程中所受的空氣阻力隨其運(yùn)動速度增大而增大，在整個下落過程中（）A.先加速下落，后減速下落B.開始下落后立即勻速運(yùn)動，最后加速下落C.先加速下落，中間勻速下落，最后減速下落D.先加速下落，后勻速下落【答案】D【解析】雨滴開始下落的時候，速度很小，阻力也小，重力的方向豎直向下，阻力的方向向上，故重力和阻力的合力方向向下，故雨滴做加速運(yùn)動，隨著速度的增加，阻力也越來越大，當(dāng)阻力增加到和重力相等的時候，雨滴做勻速運(yùn)動。故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。典例4如圖甲所示是小正同學(xué)探究二力平衡條件時的實(shí)驗(yàn)情景。（1）小正將系于小卡片（重力可忽略不計(jì)）兩端的線分別跨過左右文架上的滑輪，在線的兩端掛上鉤碼，使作用在小卡片上的兩個拉力方向相反。并通過調(diào)整來改變拉力的大小。（2）當(dāng)小卡片平衡時，小正將小卡片轉(zhuǎn)過一定角度，松手后小卡片（填“能”或“不能”）平衡，設(shè)計(jì)此實(shí)驗(yàn)步驟的目的是為了探究。（3）在探究同一問題時，小明將木塊放在水平桌面上，設(shè)計(jì)了如圖己,所示的實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們認(rèn)為小正的實(shí)驗(yàn)優(yōu)于小明的實(shí)驗(yàn)，其主要原因是。A.小卡片容易扭轉(zhuǎn)B.小卡片是比較容易獲取的材料C.容易讓小卡片在水平方向上保持平衡D.減小了摩擦力對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響【答案】（1）鉤碼個數(shù)（2）不能；不在同一直線上兩個力是否能保持平衡（3）D【解析】（1）本實(shí)驗(yàn)是通過改變鉤碼個數(shù)來改變力的大小的。（2）將小卡片轉(zhuǎn)過一定角度，卡片所受的兩個力不在同一直線，所以小卡片不能保存平衡；這樣做的目的是為了探究不在同一直線上兩個力是否能保持平衡。（3）小明將木塊放在水平桌面上，木塊在桌面上所受的摩擦力較大，對實(shí)驗(yàn)影響較大，而用小卡片懸空做實(shí)驗(yàn)，不受卡片與水平面的摩擦力的影響，故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。課堂小結(jié)1.二力平衡（1）物體受力作用時，運(yùn)動狀態(tài)不一定就會發(fā)生變化。一個物體在兩個力的作用下，如果保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，就說明這兩個力是平衡的，這兩個力是一對平衡力，即二力平衡。（2）平衡狀態(tài)：物體受到幾個力的作用處于靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，則物體所受合力為0，此時物體處于平衡狀態(tài)。2.探究二力平衡的條件實(shí)驗(yàn)：作用在一個物體上的兩個力，如果大小相等，方向相反，并且作用在同一條直線上，那么這兩個力就相互