八年级物理第六章第23节《力的合成》《力的平衡》教案沪科版

第六章第2、3节《力的合成》、《力的平衡》（沪科版）

基本要求：

1. 认识力的作用效果，知道力的合力与分力是从力的作用效果来定义的。

2. 通过实验探究，获得在同一直线上同方向与反方向上力的合成情况。

3. 在实验探究的过程中要经历对图表的分析获得结论的过程，并能够在交流讨论中发现新的问题。

4. 在关于力的合成的探究实验中，要经历从提出问题与假设，到验证假设，到形成科学理论的过程。

5. 认识到在平衡力的作用下，物体能保持匀速直线运动状态或静止状态。

6. 对处于平衡状态的物体进行受力分析，认识平衡力的概念。

7. 在探究实验中要求学生自己处理实验数据，并从对数据的分析处理中认识二力平衡的条件，知道状态变化的原因。

8. 应用二力平衡的知识分析、解决简单的问题。

9. 在讨论与交流中感受到在力的平衡状态下物体的运动状态。

重点：同一直线上二力的合成法则；利用二力平衡的条件解决一些实际问题。

难点：对二力平衡的理解。

基本内容讲解：

我们见过的物体都受到力的作用，而且很多物体往往同时受到几个力的作用。例如，教室里的日光灯受重力和两条绳索的拉力；课桌受重力、地面对它的支持力和书本向下压的力。我们今天学习物体同时受几个力的有关情况。

1. 力的合成、合力、分力

两个小孩同时用力提起一桶水，一个大人用一个力就能提起来，大人的一个力所产生的效果跟两个小孩的两个力同时作用的效果相同。一个同学拉车，另一个同学帮助他推车，此时车受到推力和拉力，但是一个力气大的同学一个人就可以拉着车前进。力气大的同学的一个拉力产生的效果跟两个同学的拉力和推力同时作用的效果相同。

如果一个力产生的效果跟两个力共同作用所产生的效果相同，这个力就叫做那两个力的合力。

提水桶时，大人的力叫做两个小孩的力的合力。推车时，力较大的同学的拉力叫做那两个同学的推力和拉力的合力。

同样道理，众多船帆对大船产生的作用效果和发动机对大船产生的作用效果相同，发动机所产生的推力就是许多船帆的推力的合力。船帆的推力就是发动机的推力的分力。数只蚂蚁对树叶的作用效果与一只甲壳虫对树叶的作用效果完全相同，甲壳虫的力是蚂蚁力的合力，蚂蚁的力是甲壳虫力的分力。

2. 同一直线上二力的合成

物体往往同时受几个力作用。为了分析问题简化起见，用一个合力代替两个力就能使问题大大简化。那么，求两个力的合力就有着重要的现实意义。例如，两个小孩提水桶的力分别是F1和F2，F1=50牛、F2=60牛，那么，这两个力的合力应该多大，向什么方向才能产生和F1、F2共同作用的相同效果呢？拉车时，拉力F4和推力F3大小分别是100牛和120牛，那么用一个多大的拉力才能产生和F3、F4共同作用的相同效果呢？

求两个力的合力叫力的合成。也就是说，求F1和F2的合力F，求F3和F4的合力F′都叫力的合成。

在初中阶段，我们只学习力的合成的最简单的情况，即同一条直线上二力的合成。

（1）同一条直线上同方向的二力的合成

如图所示，我们把大弹簧的下端固定在铁架台上，旁边立一个刻度尺。现在，我们用一个弹簧秤拉着弹簧使其伸长，同时用另一个弹簧秤通过一根细绳也拉着弹簧使其伸长。这时弹簧受到两个向上的拉力F1和F2，它们的大小分别从两个弹簧秤的读数表示出来。读出F1和F2的大小，并记录弹簧伸长到的位置。

现在，我们用一个力拉弹簧，使它伸长到跟刚才相同的长度，读出这个拉力F多大？

实验发现F= F1+F2

通过实验可知，力F产生的效果跟力F1和F2共同作用的效果相同，所以F是F1和F2的合力

同一直线上，方向相同的两个力的合力大小等于这两个力大小之和，方向跟这两个力的方向相同。

（2）同一直线上方向相反的二力的合成

如上图所示，我们将弹簧的上端固定在铁架台上，用一个弹簧秤向下拉弹簧，拉力为F1。用一根细绳拴在弹簧下端的钩上，用弹簧秤通过细绳向上拉，拉力为F2，此时弹簧伸长。这时我们读出拉力F1和F2的大小，并记录弹簧伸长到的位置。然后我们用一个力拉弹簧，使弹簧伸长到同样的位置，请同学读出这个拉力F的大小。

实验发现F= F1—F2

拉力F的作用效果跟拉力F1和F2共同作用的效果相同，所以力F是力F1和F2的合力。

实验告诉我们，同一直线上，方向相反的两个力的合力大小等于这两个力大小之差，合力的方向跟较大的力方向相同。

3. 力的平衡

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．但是一切物体都受到力的作用，物体保持静止或保持匀速直线运动的情况也是普遍存在的．那么这二者之间有什么联系呢？

教室内的吊灯受到重力和拉力，吊灯保持静止。放在地上的水桶受重力和地面对它的支持力，水桶静止。课桌受到重力、书本对它向下压的力和地面的支持力，课桌静止。

物体受到力的作用，物体保持匀速直线运动的情况也能见到。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。

物体在受到几个力作用时，如果物体保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这几个力相互平衡。

根据这个观点，我们可以从吊灯的静止状态可知吊灯受到的重力和拉力相互平衡。

4. 二力平衡的条件

物体受到两个力的作用（或多个力的作用），如果能够保持静止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。二力平衡的情况最简单，我们先研究这种情况．当我们做教材第110页的实验进行科学探究时，我们会发现：

当两个拉力大小不等时，小车不能保持静止。这两个力不能平衡。

当两个力大小相等，力的方向互成角度时，小车也不能保持静止。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，小车也不能保持静止。这两个力不能平衡。

可见，两个力的平衡必须满足以下四个条件：两个力作用在一个物体上，大小相等、方向相反、作用在一条直线上。

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

5. 二力平衡条件的应用

二力平衡条件的应用可以从两方面去掌握．

（1）根据物体处于静止状态或匀速直线运动状态，可以分析出作用在物体上的力的大小和方向。

例题：质量是50千克的人站在水平地面上，画出人受力的示意图。

人受重力G和地面的支持力N。人处于静止状态，所以重力G和支持力N是平衡的．那么这两个力一定满足二力平衡的条件，即大小相等，方向相反，且在一条直线上。

根据人的质量，计算出人的重力G。G=mg=50千克×9.8牛／千克=490牛顿。方向竖直向下。支持力N=490牛顿，方向竖直向上。（示意图略）

再如我们利用弹簧秤测物体的重力以及利用弹簧秤测物体受到的摩擦力都是利用了二力平衡的知识。

（2）根据物体的受力情况判断物体的运动状态．

物体不受力，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，仍然保持匀速直线运动。

例如，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