师:同学们好,欢迎来到今天的物理课堂,这节课我们继续学习二力平衡,研究力和运动的关系。先来看看本节课的学习目标:一、通过实验认识二力平衡条件;二、会用二力平衡解决实际问题。首先,我们来看一个任务:如何应用所学知识测量出手机所受的重力?我们来听听小新怎么说。

  生:可以用弹簧测力计把手机挂在弹簧测力计上,然后读数。

  师:小新提到了用弹簧测力计。这里说明一下,因为手机没办法直接挂在弹簧测力计上,所以手机外面包了一个手机壳。后面我们所说的手机受到的重力,指的是手机和手机壳受到的总重力。我们来看一看这个实验。

  (演示实验,手机在测量过程中晃动)

  师:在前面学习重力的时候,我们了解到要等到测力计与手机静止下来,示数稳定后再读数,读出来的示数就与重力大小相等。但是老师有一个疑问,测力计测出来的是对物体的拉力大小,为什么又会等于物体受到的重力大小呢?我们来看看手机的受力示意图,此时它受到地球给它的向下的重力和弹簧测力计对它的拉力。当手机处于什么运动状态的时候,这两个力大小是相等的呢?

  生:手机静止时,因为此时只受两个力,二力平衡,手机所受拉力与重力大小相等,方向相反。

  师:小新同学的解释是正确的,其实在这里我们用到了二力平衡的知识。我们前面了解到物体如果只受两个力,且运动状态不变,我们就说这两个力互相平衡。运动状态不变,除了前面提到的静止状态,还有匀速直线运动状态。生活中我们测量物体重力的时候比较多,是利用静止状态时的二力平衡。那同学们有没有试过匀速拉动时测量到底能不能测呢?我们来看看。

  如果手机现在向上做匀速直线运动,它同样只受地球给它的重力,还有弹簧测力计对它的拉力这两个力的作用。二力平衡,测力计对手机的拉力应该与它所受的重力大小相等。理论分析是如此,但是生活中我们比较少体验匀速直线运动时的二力平衡。所以接下来我们通过实验来验证一下,测力计提着物体做匀速直线运动时,拉力与重力大小相等。

  要做这个实验我们要突破两个问题。第一,要比较物体所受拉力与重力的大小。在这里我们可以这么做:首先用测力计勾住物体,使它处于静止状态,此时手机受到拉力与重力大小是相等的。然后用测力计提着物体做匀速直线运动,观察此时的拉力大小,看看是否和静止时相同,如果相同,意味着拉力与重力大小相等。

  第二个问题在于要使物体做匀速直线运动。我们先来回忆一下什么是匀速直线运动。匀速直线运动是物体沿着直线且速度不变的运动,沿着直线好解决,竖直方向或水平方向都是直线方向。那我们怎么知道手机在运动的过程中速度变不变呢?我们来看看接下来这个实验装置可不可以解决我们的问题。听说这个实验装置可以匀速提升物体,所以在这里我们待会用到它。但是听说归听说,我怎么知道它真的在做匀速直线运动呢?所以我们还用到了这个,在手机的背后有一个信号发射器,这个发射器会与手机一起移动,而在下方固定了一个信号接收器,接收器会接收发射器发射出来的信号,通过分析就可以知道发射器与接收器之间的距离,并且会把物体移动的路程随时间的变化图像呈现在计算机屏幕上。如果真的能得出路程随时间的变化,我们是不是就能够去分析物体的运动情况了呢?接下来我们用这个方法来试一下。好,那我们待会在屏幕的左边显示的是手机的移动情况,在屏幕的右边是计算机屏幕上显示的路程随时间的变化情况。横坐标代表时间,纵坐标代表路程,我们一起来看看,大家注意观察路程随时间的变化情况。

  (实验展示路程 - 时间图像为直线)

  师:好,我们看到这个时候出来的路程 - 时间图像是一条直线,同学们还记得吗?如果纵坐标所代表的数据与横坐标所代表的数据成正比,它的图线就是这样子的。也就是说这个图像表明了物体运动的路程与时间成正比,而路程与时间的比值就是速度,也就是说速度是不变的,由此我们可以判断物体在做匀速直线运动。

  那我们的第二个问题也解决了,接下来我们就用这个实验装置去进行实验。首先我们看到静止时的情况,大家留意到吗?我们屏幕右边多了一个坐标图,下方显示的是拉力随时间的变化情况,这是因为在这里我们测拉力的时候没有用到弹簧测力计,用的是力传感器,它会把测出来的力显示在屏幕上,方便我们观察。好,接下来我们看看物体静止时的情况,大家注意观察路程和拉力随时间的变化。

  (展示静止时实验数据)

  师:好,我们可以看到手机一直静止在那个地方,它的路程也是保持在13.0厘米不变,说明物体没有移动,是静止的,它的拉力示数一直保持在2.0不变。那我们看一看,把数据记录在表格中,此时物体是处于静止状态,拉力是2.0牛,因为静止的时候重力与拉力大小关系相等,所以重力的大小也是2.0牛。接着我们拉动同一个手机,让它匀速上升,看看拉力大小是否仍然等于重力。大家注意观察路程和拉力随时间的变化情况。

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《8年级下册物理 第8章 二力平衡 逐字稿-3,951字 第5版》.docx
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