8年级下册北师大版物理 第七章 第五节 二力平衡 逐字稿-4,471字

  师:同学们好,欢迎走进今天的物理课堂。首先,请同学们观看一段精彩的视频。

  (视频播放)

  师:在视频中,我们看到平衡大师利用一根羽毛支撑起了30斤的树枝,维持着这种高难度的平衡。当他将这根羽毛移走时,平衡瞬间被打破。为什么会出现这种现象呢?你们能做到吗?接下来,请和老师一起来学习本节内容,探索其中的奥秘。

  首先,请同学们观察如下两幅图,并思考:这些物体处于什么状态?物体的运动状态改变了吗?

  (学生观察思考)

  师:通过观察,大家应该知道这些物体处于静止状态,运动状态并没有发生改变。那么,运动状态不变的情况是否只有静止呢?请同学们认真观察如下两幅情境图:跳伞运动员匀速竖直下落,马路上匀速直线行驶的汽车。它们的运动状态改变了吗?

  (学生观察思考)

  师:通过观察,大家应该能够发现,这些运动的物体速度大小不变,运动方向也不变,都在做匀速直线运动,状态没有发生改变。在物理学中,我们把运动状态不变的静止状态和匀速直线运动状态统称为平衡状态。

  同学们,你们能否尝试列举出在生活中,你们认为处于平衡状态的物体呢?

  生:客厅里的吊灯、匀速直线行驶的高铁。

  师:非常好,上述物体都处于平衡状态。那它们有没有受到力的作用呢?根据本章前几节内容的学习,大家应该知道这些物体都受到了力的作用。我们把处于平衡状态的物体所受到的力称之为平衡力。

  若一个物体只受两个力的作用而处于平衡状态,这种情况叫做二力平衡。

  请同学们思考一下,上述哪些物体是处于二力平衡状态的呢?

  生:静止在桌面上的苹果受到了重力和桌面对它的支持力;匀速竖直下落的跳伞运动员,将运动员和伞看作一个整体,这个整体受到了重力和空气对它的阻力。

  师:很好,在这两个例子中,物体都处于二力平衡状态。那么,作用在一个物体上的这两个力符合什么条件才能使物体处于平衡状态呢?同学们,你们对这两个力的关系有怎样的猜想呢?在本章第一节内容中,我们学到力是有三要素的,力的三要素包括力的大小、方向和作用点。同学们不妨从力的三要素方面来对二力平衡的条件进行猜测。

  生:两个力大小要相等,方向可能要相反,可能要在同一直线上,可能要在同一个物体上。

  师:同学们的猜想很有道理,那这些猜想正确吗?怎样来进行验证呢?在物理学中,我们可以通过实验的方法来进行验证。接下来,请和老师一起走进实验探究环节,探究二力平衡的条件。

  首先,我们要确定研究对象,让它只受两个力的作用。在这里,老师选用了这样一个薄的硬纸片,在纸片的相对顶点附近开两个小孔,在小孔处各系一条轻绳,通过轻绳对这个纸片施加两个力的作用。

  然后,将绳绕在定滑轮上,在绳的两端挂上钩码,使绳对纸片分别施加向左和向右的两个力,忽略纸片受到的重力。纸片静止时,它处于二力平衡状态。此时,这两个力的大小有怎样的关系呢?接下来,我们一起来探究二力平衡时,物体所受到的两个力的大小关系。

  将轻绳的两端跨过滑轮,各悬挂一个钩码或者两个钩码,来进行实验。请同学们观察并思考:纸片会处于什么状态?此时纸片受到的两个拉力的大小有什么关系?如果我们在轻绳的另一端多悬挂一个50克的钩码,纸片还会处于平衡状态吗?请同学们认真观察老师做的演示实验,并将实验结果记录在右侧的表格中。我们这里改变的量是纸片所受到的两个力的大小关系,请同学们认真观察纸片的运动状态是否发生了改变。

  (演示实验进行)

  师:当我们将绳的两端挂上相同的钩码时,此时纸片静止,运动状态不变。当绳的两端挂上不同的钩码时,纸片的运动状态立即发生改变。如果此时将绳的两端再挂上相同的钩码,同学们认真观察,这时纸片又回到了原来的平衡状态。由此,我们可以得出结论:二力平衡时,物体所受的两个力大小相等。

  当物体处于二力平衡状态时,这两个力是否在同一直线上,方向是否相反呢?在这里,我们这样设计实验。

  首先,将纸片扭转一下,使两个力不在同一直线上,在松手的瞬间,纸片还会静止吗?重新平衡后,两个力的方向有什么特点呢?如果纸片受到的两个力方向相同,纸片还会处于平衡状态吗?在这个实验中,请同学们一定要注意,我们要控制纸片所受的两个力大小相等。请同学们认真观察老师做的演示实验,并将实验情况记录在右侧的表格中。这时大家要注意,我们改变的量是纸片受到的两个力的方向,以及这两个力是否在同一直线上。我们观察的量是在松手的瞬间,纸片的运动状态是否发生改变。

  (演示实验进行)

  师:当纸片受到的两力大小相等、方向相反且在同一直线上时,同学们可以发现纸片此时是静止的。如果我们将纸片旋转,使两个力方向相反但不在同一直线上,请同学们认真观察,在老师松手后的瞬间,纸片的运动状态立即发生改变。这是为什么呢?请同学们思考一下。在这里,纸片虽然受到的两力大小相等、方向相反,但是这两个力并不在同一直线上,因此在松手以后,纸片的运动状态立即发生改变,直到它扭转到两个力在同一直线上为止,恢复到原来的平衡状态。

  下面,老师将这个纸片下拉,使两个力成一定夹角,不在同一直线上。松手后我们发现纸片的运动状态立即发生改变。那么同学们思考一下,如果我们将纸片受到的两个力大小相等,且这两个力作用在同一直线上,让它们的方向相同,此时纸片还会静止吗?它的运动状态会不会发生改变呢?请同学们认真观察。

  (演示实验进行)

  师:这时我们看到纸片的运动状态立即发生改变。由此,我们可以得出,在二力平衡时,物体所受到的两个力方向要相反,且在同一直线上。

  那么,物体处于二力平衡状态时,物体受到的两个力一定是在同一物体上的吗?请同学们观察老师做的演示实验。此时纸片处于静止状态,当老师用剪刀将纸片剪开后,纸片不再处于静止状态。为什么呢?原来作用在一个物体上的两个力,即使大小相等、方向相反且作用在同一直线上,但现在它们作用在了两个物体上,打破了原来的平衡状态。由此,你能得出怎样的结论呢?

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