师：同学们好，今天我们来学习第七章第三节的内容——力的平衡。首先，同学们跟随老师来看三张照片。第一张照片是充气艇，它现在处于静止状态，那它受到几个力的作用呢？这些力的方向和施力物体分别是怎样的？
生：充气艇受到重力和浮力的作用，重力的施力物体是地球，浮力的施力物体是水。
师：非常好。第二张照片是仙鹤，它也处于静止状态，那它受到几个力的作用呢？这些力的方向和施力物体又是怎样的？
生：仙鹤受到重力和支持力的作用，支持力的施力物体是仙鹤脚下的浅滩，重力的施力物体仍然是地球。
师：没错。第三张照片是飞机在水平方向做匀速直线运动，那飞机在水平方向受到几个力的作用呢？
生：飞机在水平方向受到牵引力和空气阻力的作用。
师：通过以上三张照片，同学们会发现，在现实生活中，有些物体虽然受到外力作用，但也能保持静止状态或匀速直线运动状态。这与我们之前学习的牛顿第一定律中物体不受力保持静止状态或匀速直线运动状态是否矛盾呢？大家思考一下。
生：（思考后）这二者之间并不矛盾，只要物体受到的外力的合力为零，力的作用效果相互抵消，就和不受力的效果一样。
师：很棒，理解得很到位。接下来我们学习两个新的概念。第一个概念是平衡状态。什么是平衡状态呢？如果物体处于静止或匀速直线运动状态，我们就说该物体处于平衡状态。那什么是平衡力，或者说什么是二力平衡呢？
生：如果物体在两个力的作用下处于平衡状态，那么这两个力就互称为平衡力或者二力平衡。
师：对。我们再来看几个二力平衡的现象。第一张图片是一只飞艇在竖直方向处于静止的平衡状态，那它所受到的力是怎样的呢？
生：它所受到的重力和浮力是一对平衡力。
师：很好。第二张照片是之前看过的充气艇，它在竖直方向处于静止的平衡状态，它受到的力又是什么情况呢？
生：它所受到的重力和浮力也是一对平衡力。
师：没错。第三张照片是飞机在水平方向处于匀速直线运动的平衡状态，此时飞机受力情况如何？
生：它所受到的牵引力和空气阻力是一对平衡力。
师：非常好。第四张照片是降落伞和运动员，他们在竖直方向做匀速直线运动，处于平衡状态，也就是匀速下降，这时他们受到的力是怎样的呢？
生：他们所受到的重力和空气阻力也是一对平衡力。
师：对。第五和第六张照片分别是仙鹤和蛋糕，它们在竖直方向处于静止的平衡状态，它们受到的力又是什么样的呢？
生：它们受到的重力和支持力是一对平衡力。
师：通过这些例子，我们更进一步了解到，处于平衡状态的物体，它所受到的外力的作用效果是相互抵消的，这与牛顿第一定律并不矛盾。那同学们想不想知道相互平衡的两个力都该满足什么样的条件呢？我们提出的问题是：二力平衡所满足的条件是什么？在之前的学习中，我们知道力的作用效果和哪些因素有关呢？
生：力的作用效果与力的大小、方向和作用点有关。
师：所以我们可以猜想和假设一下，或许这两个力大小必须相等，方向必须相反，或许这两个力要作用在同一直线上，合力为零，或许这两个力要作用在同一个物体上。接下来我们通过实验来进行验证。在实验进行之前，同学们先看这张图片，我们在实验中需要哪些器材呢？
生：首先需要小卡片，还需要带有两根直杆的铁架台，还有钩码、细绳，还有两个定滑轮。
师：那定滑轮的作用是什么呢？
生：定滑轮的作用是改变用力的方向。当把钩码挂在细绳的一端，钩码会竖直向下拉细绳，细绳就会通过定滑轮水平向左或水平向右拉小卡片。
师：这里还有一把剪刀，剪刀的作用是什么呢？老师先卖个关子，同学们在观看实验的过程中去发现它的作用吧。有没有同学会提出疑问，为什么在这个实验当中我们不使用木块和小车呢？
生：因为木块和小车必须放在水平面上，在实验过程中就有可能会产生摩擦力，在水平方向就存在三个力的作用，会给实验过程带来一些复杂性，所以选择悬空的小卡片，只要分析小卡片在水平方向所受到的两个拉力在平衡时满足什么条件就可以了。
师：非常好。接下来请同学们观看实验过程——探究二力平衡的条件。
（开始实验，描述实验步骤）
师：组装好实验器材。小卡片此时受到两个大小相等、方向相反且作用在同一直线上的两个力，此时小卡片保持平衡状态。在绳子的左端再增加一个钩码，放手后观察小卡片能否保持平衡状态。
生：放手的瞬间，小卡片受到向左的力大于受到向右的力，观察到小卡片不能保持平衡。
师：组装好实验器材，让小卡片再次保持平衡状态。改变小卡片受到的一个力的方向，放手后观察小卡片能否保持平衡状态。
生：放手的瞬间，小卡片受到的两个力方向相同，观察到小卡片不能保持平衡状态。
师：再次组装好实验器材，使小卡片保持平衡状态。旋转小卡片，使小卡片转过一定的角度，放手后观察小卡片能否保持平衡状态。
生：放手的瞬间，小卡片受到的两个力不在同一直线上，观察到小卡片不能保持平衡状态。
师：用剪刀把小卡片剪成两半，观察小卡片能否保持平衡状态。
生：观察到小卡片不能保持平衡状态。
师：大量实验表明，作用在一个物体上的两个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上的时候，这两个力就彼此平衡，这就是二力平衡的条件。
观看完实验过程，我们发现老师将这个实验分成了五个步骤。首先在第一个步骤当中，老师在细绳的两端悬挂质量相同的钩码，先让小卡片处于静止状态。当松开手以后，我们发现小卡片仍然保持静止状态，此时小卡片处于平衡状态。它所受到的 F1 和 F2 这样的两个拉力此时是一对平衡力，同学们观察到这两个力有什么特点呢？
生：它们作用在同一个物体上，因为悬挂的钩码质量相同，所以这两个力的大小也是相等的，方向是相反的，还作用在同一条直线上。
师：那以上这 4 个条件是否必须全部满足二力才可以平衡呢？接下来老师做了一些改变。在第二个步骤当中，老师在细绳的两端悬挂质量不同的钩码，同样先让小卡片处于静止状态。但是松开手以后，同学们看到了什么？
生：小卡片不能保持静止，而是向着钩码较多的方向开始运动，此时小卡片处于非平衡状态，它所受到的 F1 和 F2 这样的两个力不再是一对平衡力，原因是它们的大小不相等。
师：在第三个步骤当中，老师将挂有相同质量钩码的两根细绳放在了小卡片的同一侧。松开手以后，小卡片又是什么情况呢？
生：小卡片也不能保持静止，而是向着拉力的方向开始运动。小卡片处于非平衡状态，因为它此时所受到的 F1 和 F2 这样的两个力方向是相同的。
师：在第四个步骤中，老师在细绳的两端仍然悬挂质量相同的钩码，但是用手将小卡片旋转到了某一角度。此时 F1 和 F2 这样的两个拉力不再作用在同一直线上，松开手以后，小卡片怎么样了？