重力和支持力不一定是平衡力,得看物体是否静止不动哦!
一、探索静止的秘密:平衡力的拔河游戏
我们观察到铅笔盒放在桌上保持不动的状态。这是因为在铅笔盒上,重力和桌子的支持力在进行一场平衡比赛。它们就像两个小朋友在拔河,当他们的力气相当时,绳子就不会移动。
当我们提起一个课本,使用弹簧测力计测量其重力为2N,当课本静止时,拉力与重力相等,都是2N。这就是二力平衡的条件:同体、等大、反向、共线。易错的地方在于,例如吊灯,拉力和灯的重力是平衡力,但拉力和天花板的拉力并不是。
二、理解牛顿第一定律:惯性的表现
我们了解到,当物体不受力时,静止的物体将保持静止,运动的物体将保持匀速直线运动。这就像是太空中的铅笔,在无重力的情况下,它将保持直线运动。在初中阶段,我们可以简化为:力是改变运动状态的原因,而不是维持运动的原因。
为了更直观地理解惯性,我们进行一个实验:在矿泉水瓶上放一个硬纸板,然后在纸板上放一枚。快速抽走纸板,你会发现因为惯性而保持静止,掉进了瓶子里。生活中的例子如跳远助跑、汽车安全带都是利用惯性。
三、区分平衡力与相互作用力
平衡力(如铅笔盒的重力和支持力)和相互作用力(如手压桌子和桌子推手)有着明显的区别。它们的主要区别在于受力物体、力的性质和是否抵消。例如,平衡力的受力物体是同一个,而相互作用力的受力物体是两个不同的物体。平衡力的两个力可以不质,但相互作用力的两个力性质一定相同。记住这个口诀:“平衡力同体,相互力异体”。
四、家庭实验:探索二力平衡的条件
我们可以使用小车、滑轮、钩码和细线来进行一个家庭实验,探究二力平衡的条件。通过组装实验装置,挂相同钩码使小车静止,我们可以理解二力平衡需要满足的条件。当两边挂的钩码不同或者小车扭转时,小车将无法保持平衡。通过这个实验,我们可以得出结论:二力平衡需要满足四个条件缺一不可。
五、解开常见误区
我们常常会陷入一些误区,例如认为物体静止就意味着不受力或者速度为0就是平衡状态。其实大部分情况下物体静止是受到平衡力的作用,如铅笔盒受到的重力和支持力。惯性是物体的固有属性,只与物体的质量有关,与速度无关。课后作业将在下文中给出。
附加实验:使用玩具车模拟刹车情况。在快速拉动的小车上放置木块,突然刹车时木块会向前翻倒这是由于惯性造成的。我们可以通过增加木块与地面之间的摩擦力来观察摩擦力如何改变运动状态。下一讲我们将探讨书包带为什么宽?——这是压强的较量我们将带大家进行 “鸡蛋握不碎” 的实验探索!记住平衡力像 “不动的拔河”,惯性像 “物体的懒病”,通过观察身边的事物如静止的水杯行驶的自行车等可以帮助我们更好地理解这些物理原理。