合力与平衡力

湖北省宜昌市第三中学　　梁　华

【教学目标】

1. 知识与技能目标：

认识合力的作用效果。

知道平衡力是合力的特殊情况，知道二力平衡的条件。

会测量简单的合力大小。

2. 过程与方法目标：

通过实验，探究作用在同一直线上的二力的合成。

通过实验，探究二力平衡的条件。

通过实验，体验“等效”原理在物理上的应用。

3. 情感、态度与价值观目标：

通过认识物体受到一个力，再到受到两个力等，体会：研究问题由简单到复杂的辩证思想。

【教学重点】

设计、探究同一直线上的二力的合成。

【教学难点】

探究平衡力是二力的合成的特例。

【实验器材】

弹簧测力计（3个）、弹簧尺、细棉线、标尺。

【教学过程】

教师引入问题：俗话说，一个和尚挑水吃……

学生会接过话题道：两个和尚抬水吃，三个和尚没水吃。

教师进一步提出问题：一个和尚与两个和尚，如果从力的作用效果上来分析，它们有什么相同之处？学生会回答：他们都把水提起来了。

引入合力，在物理上，如果一个力的作用效果与其他两个力合起来的作用效果相同，就把这一个力叫做另外两个力的合力。

这里利用了“等效原理”，简单地说，“等效原理”就是用不同的方法达到相同的目的。你在生活中还遇到过“等效原理”吗？请列举几个事例。

学生回答：吃饭和吃面条都能填饱肚子、补充能量。是不是等效原理？……教师从学生的许多举例中肯定他们的发现，当学生明白“等效原理”以后停止举例。

教师提问：你能就“合力与这两个力”提出一个探究问题吗？

学生会提出：合力与这两个力的大小有什么关系？合力与这两个力的方向有什么关系？合力与这两个力的作用点有什么关系？

学生做出适当的猜测以后，引导进行实验设计。

教师引导：当作用在同一物体上的两个力在同一直线上时，探究起来比较简单。探究力的大小和方向可以从力的作用效果来设计。力的效果有哪一些？

学生回答：力改变物体的运动状态、力改变物体的形状。

在学生讨论设计方案的基础上，进行以下实验探究：

如图所示：利用力改变物体的形状，探究合力。

实验步骤：

1. 用固定装置把实验器材固定下来。

2. 用一个弹簧测力计拉动弹簧片移动到标尺上的一个位置，分别记下标尺的位置S和弹簧测力计的读数大小F 。

3. 再用弹簧测力计1拉动弹片移动一小段距离，用弹簧测力计在同一直线上也拉动弹片移动一段距离。注意：弹簧测力计1和弹簧测力计2拉力的方向要与一个弹簧测力计的方向相同；弹簧测力计1和弹簧测力计2拉力使弹簧片移动的共同距离s要与一个弹簧测力计使弹簧片移动的距离相等。

4. 分别改变弹簧测力计1和弹簧测力计2拉力的大小，重做实验步骤③，把实验观察到的现象和结果记录下来并且填入下表：

5. 再用弹簧测力计1拉动弹片移动一大段距离（超过用一个弹簧测力计使弹簧片移动的距离），用弹簧测力计2在同一直线上反方向拉动弹片移动一段距离，直到弹簧片回到用一个弹簧测力计使弹簧片移动的距离。注意：弹簧测力计1和弹簧测力计2拉力的方向要与用一个弹簧测力计的方向相同。

6. 分别改变弹簧测力计1和弹簧测力计2拉力的大小，重做实验步骤⑤，把实验观察到的现象和结果记录下来并且填入下表：

比较实验1、2、3，你能得出什么结论？

如果两个分力的方向相同，合力的大小等于两个分力的和，合力的方向与两个分力的方向相同，合力与分力的作用点相同。

比较实验4、5、6，你能得出什么结论？

如果两个分力的方向相反，合力的大小等于两个分力的差，合力的方向与较大的分力的方向相同，合力与分力的作用点相同。

提出问题：在实验4、5、6中，如果力F1和力F2的大小相等，会怎样？

学生计算发现：合力的大小为0。

教师引入：平衡力，如果两个力的作用效果互相抵消，就说这两个力是平衡力。

教师提问：你能猜想到物体受到两个力的平衡条件是什么吗？

再请学生用以上实验验证猜想。

得到平衡力的条件：作用在同一物体上的两个力，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。

列举平衡力的生活事例：举重，放在桌子上的书包，吊灯，停在水平地面上的汽车……

进一步提出问题：物体在平衡力的作用下，运动状态会怎样？

结束新课。