等效平衡教案(推荐8篇)
盐类水解是中学化学教学中的重点和难点。也是近年来高考的热点之一。但是同学们在实际应用中却往往不知何时考虑有关盐类水解。现将有关常见的盐类水解问题归纳如下:
(1)判断盐溶液的酸碱性时应考虑盐类水解,强酸弱碱盐溶液水解显酸性,强碱弱酸盐水解显 碱性.弱酸弱碱盐溶液的酸碱性要分析二者的水解程度,溶液可能显酸性碱性或者是中性。.(2)判断离子共存问题时应考虑盐类水解:弱碱的阳离子(如Al3+、Cu2+、Fe3+、NH4+等)与弱酸的酸根(如HCO3-、CO32-、AlO2-、F-等)在溶液中不能同时大量共存。因为两种离子都水解,分别和水电离出的H+、OH-结合互相促进水解,使两种离子数目减少。(3)根据盐溶液的PH判断相应酸的相对强弱时应考虑盐类水解:如物质的量浓度相同的三种钠盐NaX、NaY、NaZ的PH依次为7、8、9,则相应的酸HX、HY、HZ的相对强弱为HX?HY?HZ(酸越弱,其强碱盐就越易水解,故溶液的碱性就越强)。
(4)比较溶液中离子浓度的相对大小时应考虑盐类水解:如Na3PO4晶体中Na+和PO43-的物质的量之比为3:1,在其溶液中PO43-水解,则[Na+]:[PO43-]?3:1。
(5)比较溶液中离子种类多少时应考虑盐类水解:如Na2S、Na2CO3、Na3PO4的溶液中哪种溶液中含阴离子种类最多?因为三种酸根均要水解,且Na3PO4的溶液中含有的阴离子种类最多。
(6)强酸弱碱盐、强碱弱酸盐的配制时应考虑盐类水解:如实验室配置FeCl3溶液,由于FeCl3溶于水要发生水解反应:Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+,因此为了抑制其水解保持溶液澄清,是将盐先溶解于稀盐酸中,再加水稀释。同样的方法可配置CuSO4溶液等。
(7)中和滴定指示剂的选择时应考虑盐类水解:若用强碱滴定弱酸,反应达到终点后,因生成强碱弱酸盐溶液显碱性,所以选择在碱性范围内变色的指示剂----酚酞。若用强酸滴定弱碱,反应达到终点后,溶液显酸性,故要选择在酸性范围内变色的指示剂----甲基橙。(8)部分活泼金属和盐溶液的反应时应考虑盐类水解:如Mg条在常温下与水无明显反应,但是放入氯化铵(CuSO4)溶液中有气体产生。(因为氯化铵发生水解产生较多的H+)。(9)强酸弱碱盐与强碱弱酸盐混合时应考虑盐类水解:如果有难溶于水的物质生成,则发生完全双水解(如.AlCl3和Na2CO3溶液混合:2Al3++3CO32-+3H2O==2Al(OH)3↓+3CO2↑)如果没有难溶于水的物质生成则发生不完全水解.(NH4Cl和CH3COONa溶液混合H2O+ NH4++CH3COO-CH3COOH+NH3·H2O。
(10)弱酸弱碱盐的制取时应考虑盐类水解:由于弱酸弱碱盐强烈的水解,因此对应的溶液的制备不能溶液之间的反应得到,如Al2S3的制取,若在溶液中则会双水解生成Al(OH)3和H2S。
(11)加热蒸干溶液后产物的判断时应考虑盐类水解:在加热时会促进盐类的水解。加热蒸干Al2(SO4)3[Fe2(SO4)
3、KAl(SO4)
2、CuSO4]溶液和碳酸钠[Na3PO4、Na2SiO3]溶液得到原溶质(因为它们水解的产物会重新反应生成原物质)。加热AlCl3(Al(NO3)3)溶液因为水解产物之一为挥发性物质,便得另一种水解产物,此时要考虑得到的该水解产物的热稳定性。加热蒸干FeSO4溶液时,溶液中的Fe2+被氧化生成Fe3+,而Fe3+水解生成Fe(OH)3,等物质的量的Fe(OH)3,不能硫酸中和,故最后的产物为Fe2(SO4)3和Fe2O3的混合物.(12)强酸弱碱盐、强碱弱酸盐的保存时应考虑盐类水解:如,碳酸钠溶液不能储存在玻璃瓶塞
(13)热纯碱的去污原理时应考虑盐类水解:加热可以使CO32-水解程度增大,因而使溶液碱性增强,去污能力增强。
(14)净水剂的净水原理时应考虑盐类水解:明矾净水是因为明矾在水中发生如下水解:Al3++3H2O Al(OH)3+3H+,生成的Al(OH)3胶体有较强的吸附性,可以吸附杂质。(氯化铁溶液的净水及止血的原理同上)。
(15)泡末灭火器的灭火原理时应考虑盐类水解:泡末灭火器内装的是饱和硫酸铝溶液和碳酸氢钠溶液。它们分别装在不同容器中,各自存在下列水解平衡:Al3++3H2O Al(OH)3+3H+;HCO3-+H2O H2CO3+OH-当两种溶液混合时,相互促进水解使生成大量的H2CO3分解产生CO2使灭火器内的压强增大,CO2、H2O、Al(OH)3一起喷出覆盖在着火物质上使火焰熄灭。
(16)肥料的使用时应考虑盐类水解:长期使用(NH4)2SO4的土壤因NH4+的水解使土壤的酸性增强;另外草木灰(K2CO3)和氨态氮肥(硝酸铵)混用,由于CO32-和NH4+的水解相互促进,使NH4+变为NH3降低氮肥的肥效;同样草木灰(K2CO3)和过磷酸钙混用会降低磷肥的肥效。
一、等温等容下的等效平衡
(一) 等温等容时反应的前后气体体积改变 (即△n (g) ≠0)
1. 条件:
(1) 等温等容; (2) 反应的前后气体体积改变 (即△n (g) ≠0) ; (3) 同一反应从不同途径建立一些平衡态时, 如果按化学方程式中计量数关系转化成方程式同一边起始物时, 则各化学平衡起始物的量对应相同。
结论:建立的这些化学平衡等效。
2. 结果:
这些化学平衡间对应物质的各个量对应相同。 (我们将这样的等效平衡称为等同型的等效平衡, 简称等同平衡)
3. 注意:
条件 (3) 中的“若起始物的量对应相同”如变为“若起始物的量对应成比例”, 则建立的各个平衡不等效。
例1.在一恒容容器中加入2 mol A和1 mol B发生反应达到平衡时C的浓度为w mol·L-1。若维持容器的体积和温度不变, 按下列四种配比方案作为反应物, 达到平衡后, 使C的浓度仍为w mol·L-1的配比是 ( ) 。
A.4 mol A+2 mol B
B.3 mol C+1 mol D+2mol A+1 mol B
C.3mol C+1 mol D+1 mol B
D.3 mol C+1 mol D
解析:首先要确立条件:1.等温等体积;2.△n (g) ≠0。在这两种条件下要使C的浓度仍为w mol·L-1, 则建立的平衡要与原平衡为等同平衡。
(二) 等温等容且反应的前后气体体积不变 (即△n (g) =0)
1. 条件:
(1) 等温等容; (2) 反应前后气体体积不变; (3) 同一反应从不同途径建立一些平衡态时, 如果按方程式中计量数关系转化成方程式同一边起始物, 则各平衡起始物的量对应相同。
结论:建立的这些平衡等效。
2. 结果:
这些平衡间对应物质的各个量对应相同。 (我们将这样的等效平衡也称为等同型的等效平衡, 简称等同平衡)
(三) 等温等容且反应的前后气体体积不变 (即△n (g) =0)
1. 条件:
(1) 等温等容; (2) 反应前后气体体积不变; (3) 同一反应从不同途径建立一些平衡态时, 如果按方程式中计量数关系转化成方程式同一边起始物, 则各平衡间起始物的量对应成比例。
结论:建立的这些平衡也等效。
2. 结果:
这些平衡中有些量对应相同, 有些量对应成比例, 且与转化后起始物的比例相同。
各个平衡间相同的量有:各物质的百分含量, 各物质的体积和总体积, 平均相对分子质量等。
各个平衡间对应成比例的量有:各物质的物质的量, 总物质的量, 各物质的的浓度, 各物质的质量, 总物质的质量, 气体的压强, 气体的密度等。 (我们将这样的等效平衡称为等比型的等效平衡, 简称等比平衡)
例2:在一容积固定不变的密闭容器中进行反应:2A (g) +B (g) =3C (g) +D (s) , 已知将2mol A和1mol B充入该容器中, 反应在某温度下达到平衡时, C的物质的量为Wmol, C在平衡混合气体中的体积分数为n%。若维持该题条件不变, 仅从生成物开始配比, 要求达到平衡时, C的物质的量仍为Wmol。则D的起始物质的量n (D) 应满足条件是_____ (用含W的代数式表示)
解析:首先要确立条件:1.等温等体积;2.△n (g) ≠0;3.体积分数对应相同;4.C的物质的量相同。则此平衡要与原平衡为等同平衡。
特别注意:D是固体, 所以D的量的多少对平衡移动不影响, 且D的平衡量可以不等于W/3, D的量只要在平衡时大于或等于0即可, 即:n (D) 平≥0。
从生成物开始配比所以反应逆向建立平衡, 则:n (D) 平=n (D) - (3-W) /3≥0, 即得:n (D) ≥ (3-W) /3。
二、等温等压下的等效平衡
(一) 等温等压条件下的“等同平衡”
1. 条件:
(1) 等温等压; (2) 反应前后气体体积改变或不变; (3) 同一反应从不同途径建立一些平衡态时, 如果按方程式中计量数关系转化成方程式同一边起始物, 则各平衡起始物的量对应相同。
结论:建立的这些平衡等效。
2. 结果:
各个等效的平衡体系中对应量相同 (我们将这样的等效平衡称为等同型的等效平衡, 简称等同平衡)
例3.在相同温度和压强下, 对反应进行甲、乙、丙、丁四组实验, 实验开始时放入容器内各组分的物质的量见下表:
上述四种情况达到平衡后, n (CO) 的大小顺序是 ( ) 。
A.乙=丁>丙=甲 B.乙>丁>甲>丙
C.丁>乙>丙=甲 D.丁>丙>乙>甲
解析:首先要确立条件:1.等温等压;2.△n (g) =0。
其次得出转化丙、丁的起始物:
由此可知甲和丙, 乙和丁分别为等效平衡中的等同平衡。所以得到平衡后甲和丙中n (CO) 相同, 乙和丁中n (CO) 相同。又甲和乙相比, 乙中增加了n (CO2) , 乙相对于甲的平衡而言向正方向移动得多, 所以n (CO) 的增加。答案为A。
(二) 等温等压条件下的“等比平衡”
1. 条件:
(1) 等温等压; (2) 反应前后气体体积改变或不变; (3) 同一反应从不同途径建立一些平衡态时, 如果按方程式中计量数关系转化成方程式同一边起始物, 则各平衡起始物的量对应成比例。
结论:建立的这些平衡等效。
2. 结果:
这些平衡中有些量对应相同, 有些量对应成比例且与转化后起始物的比例相同。 (我们将这样的等效平衡称为等比型的等效平衡, 简称等比平衡)
各个平衡间对应相同的量有:各物质的百分含量, 各物质的浓度, 各气体的分压和总压强, 气体的密度, 气体的平均摩尔质量等。
各个平衡间对应成比例的量有:该气体的体积和总体积, 各气体的物质的量和总气体的物质的量, 各气体的质量和总质量等。
例4.图中P是可自由滑动的活塞, 关闭K, 在相同温度时, 向A容器充入1mol M (g) 和2mol N (g) , 向B容器中充入1.2mol M (g) 和2.4mol N (g) , 两容器分别发生同样的可逆反应。已知起始时容器A和B的体积均为aL, 平衡后B的体积为1.5a L。试回答:若打开K, 一段时间后重新达到平衡, 容器B的体积为_____L (连通管中气体体积忽略不计, 且不考虑温度的影响) 。
解析:K打开后的A和B作为一个整体和K关闭时的B容器, 它们在建立平衡的过程中温度和压强对应相等。则它们的平衡为等温等压条件下的“等比平衡”。
K关闭时B容器:
起始物质的量
K打开后A和B体系:
起始物质的量%%%1+1.2%%2+2.4
即:K关闭时B容器和K打开后A和B体系中对应M和N起始量的比为:
所以K关闭时B容器和K打开后A和B体系的平衡体积比也为:
1.定义
对于同一可逆反应,当外界条件一定时,无论该反应是从正反应开始,还是从逆反应开始,或是从中间状态(既有反应物又有生成物的状态)开始,只要达到平衡时反应混合物中各组分的分数(质量分数、物质的量分数或体积分数)对应相等就可达到相同的平衡状态,称为等效平衡。
通俗且言简意赅的定义应该为“相同效果的等效平衡”。相同效果指的是达平衡时反应混合物中各组成成分的含量(质量分数、物质的量分数或体积分数)对应相等。例如:
2.标志
由以上定义我们可以看出,判断同一可逆反应达到的平衡状态是否为等效平衡的标志是:达到平衡后,反应混合物中各组分的含量(质量分数、物质的量分数或体积分数)是否对应相等。
理解是否为“等效平衡”的要点:
(1)达到平衡时反应混合物中各组成成分的含量决定于什么条件?——相同物质的起始浓度、压强、温度。
(2)等效平衡的条件是什么?——保持同一物质相同的起始浓度、压强和温度。
3.意义
等效平衡的定义反映了化学平衡状态的建立与化学平衡状态建立的途径无关。
二、等效平衡的类型
1. 恒温恒容条件下的等效平衡
在恒温恒容的情况下,对于同一可逆反应,不论各反应物的起始量是多少,也不管反应物是一次加入还是分几次加入,或是分一次取出还是分几次取出,只要各物质的起始量(质量、物质的量、浓度、体积等)按化学计量数换算成方程式左右两边同一边后对应相同,则两平衡为等效平衡。
(1)对于反应前后气体分子数发生变化的可逆反应
判断方法:极限转化法。
若改变起始加入情况,只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量与原平衡相等,则两平衡等效。
特点:两次平衡时各组分百分含量、物质的量、浓度均相同。
例1 在一个固定体积的密闭容器中,加入2 mol A和1 mol B发生以下反应:2A(g)+B(g)=3C(g)+D(g),达到平衡时C的浓度为w mol·L-1。若维护容器体积和温度不变,按下列四种配比作为起始物质,达到平衡时,D的浓度也为[w3] mol·L-1的是( )
A.3 mol C+1 mol D
B.2 mol A+2 mol C
C.2 mol A+1 mol B+0.5 mol D
D.1 mol A+0.5 mol B+1.5 mol C+0.5 mol D
解析 本题建立的两个平衡是恒温恒容下的等效平衡,需要各物质的起始量相等。使用极限转化法,将把生成物全部换算成反应物或把反应物全部换算成生成物后,进行比较即可。
A项,3 mol C+1 mol D可完全转化为2 mol A+1 mol B,符合等效平衡条件;
B项,只加入一种反应物和一种生成物反应不能发生,故不成立;
C项,转化后相当于6 mol C和1.5 mol D,不符合等效平衡的条件;
D项,转化后相当于2 mol A+1 mol B或3 mol C+1 mol D,符合等效平衡条件。
答案 AD
(2)对于反应前后气体分子数不变的可逆反应
判断方法:极限转化法。
只要反应物(或生成物)的物质的量的比与原平衡相等,则两平衡等效。
特点:两次平衡时各组分百分含量相同,但物质的量和浓度同比例的变化,如H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)。
例2 在一个固定容积的密闭容器里,充入2 mol A和1 mol B发生反应,2A(g) + B(g)⇌xC(g) , 达到平衡后,C的体积分数为w%,若维持容器的体积、温度不变,按0.6 mol A、0.3 mol B和1.4 mol C为起始物质,达到平衡后C的体积分数仍为w%,则x的值为( )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
解析 同学们在做本题时一般是把它定位为恒温恒容条件下的等效平衡,将起始时C的物质的量转换成A、B的物质的量,列式如下:
2A(g) + B(g) = [x]C
2 1 [x]
始态1 2 mol 1 mol 0
始态2 0.6 mol+[2.8x]mol 0.3 mol+[1.4x]mol 0
从而得以下方程:0.6mol+[2.8x]mol=2 mol
解得[x=2],故选B。
其实本题还有一个答案,那就是C,为什么呢?若[x]的值为3,则该反应即为反应前后气体分子数不变的可逆反应,在题目条件下同样可以达到等效平衡,很多同学都忽略了这个答案。
答案 BC
2. 恒温恒压条件下的等效平衡
判断方法:极限转化法。
若改变起始加入情况,只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比相等,则两平衡等效。
特点:两次平衡时各组分百分量、c相同,但n同比例变化。
例3 恒温恒压下,向容积可变的密闭容器中充入3 L A和2 L B,发生如下反应:3A(g)+2B(g)=[xC(g)]+[yD(g)] 达到平衡时C的体积分数为m%,若维持温度,压强不变,将0.6 L A、0.4 L B、4 L C、0.8 L D作为起始物质充入密闭容器内,则达到平衡时C的体积分数仍为m%,则[x=] ,[y=] 。
解析 两平衡中C的百分含量一样,说明在恒温恒压下建立的是等效平衡。第一次充入容器内的A、B体积比为3∶2,第二次充入容器的起始物中A、B体积比也为3∶2,另两种起始物C和D的体积比只有等于[x∶y],才能完全转化为A和B,并且满足A、B体积比为3∶2。所以得[x∶y]=4∶0.8=[5n∶n]([n]为自然数)
答案 [5n n]([n]为自然数)。
例4 在某温度下,在一容积可变的容器中,反应2A(g)+B(g)⇌2C(g)达平衡时,A、B和C的物质的量分别为4 mol、2 mol、4 mol。保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量作如下调整,可使平衡右移的是( )
A. 均减半 B. 均加倍
C. 均增加1 mol D. 均减少1 mol
解析 2A(g) + B(g) ⇌ 2C(g)
原平衡: 4 mol 2 mol 4 mol
各物质的物质的量之比为4∶2∶4=1∶0.5∶1,对于A、B选项,均减半或均加倍,各物质的物质的量之比不变,因此达到的平衡是等效平衡,原平衡不移动;对于C选项,相当于原平衡等效后又加入了0.5 mol的B物质,所以平衡向正向移动;对于D选项,相当于原平衡等效后又减少了0.5 mol B物质,所以平衡向逆向移动。
答案 C
【教学目标】
1、认识杠杆尺、钩码、铁架台等实验器材,认知平衡;
2、利用实验法、观察法探究杠杆尺平衡的条件,会用合适的方式做实验记录;
3、通过分析、整理相关数据,发现杠杆等臂平衡和不等臂平衡的条件;
4、培养学生的实验操作能力,分析、归纳、概括能力等;
5、培养学生的合作意识,使学生关注生活中的平衡。
【教学重点】
能有目的地用杠杆做简单的观察实验,并做实验记录。
【教学难点】
分析、整理数据,发现等臂、不等臂平衡的条件。
【教学准备】
多媒体课件,杠杆尺,钩码,铁架台,科学实验记录表等。
【教学过程】
教学准备:
1、教师准备:杠杆尺、钩码、铁架台,课件
2、学生准备:每组一套实验仪器
3、探究实验记录表(小科学家记录本中相关部分,教材配套材料――教师补充数据记录表);
教学课时:1课时
教学过程:
一、引入新课(1分钟)
1、谈话:同学们,大家玩过跷跷板吧?跟谁玩过?
二、认识平衡与不平衡(2分钟)
看,这里有两个小朋友在玩跷跷板呢,这时的跷跷板处于一种什么状态呢?(平衡状态)你再看这也是两个小朋友在玩翘翘板呢,这时的跷跷板还处于一种平衡的状态吗?为什么?通过观察,你认为翘翘板的平衡与什么有关呢?
这里有个猫和老鼠玩翘翘板的动画,你看,老鼠竟然把猫翘起来了!你想想翘翘板的平衡还有可能跟谁有关系呢?
刚才大家说的只是一个猜想,怎么验证我们说的是正确的呢?(做实验)你们知道科学家在研究问题、解决问题的时候,采用的是什么方法吗?(猜想——验证——总结——应用),今天我们也要像科学家一样探讨跟翘翘板有关的科学知识——制造平衡(板书)
三、认识杠杆尺、钩码、铁架台等实验器材,认识杠杆尺的平衡状态与不平衡状态(2分钟)
(1)要验证自己的猜想,需要用到哪些器材呢?(杠杆尺、钩码、铁架台)
(2)师出示并介绍这几种器材。
(3)小组把杠杆尺调平衡。
四、实验探究,证实猜想
1、等臂等重实验。
①在杠杆尺左边第1格挂1个钩码,右边怎样挂能使杠杆尺平衡?
学生猜想、个别上台操作、师生共同记录实验结果。
②谁能像老师刚才那样再举个例子使杠杆尺平衡(小组合作在杠杆尺上试一试)
③刚才的平衡有什么特点呢?
小结:两边的重量一样,到支点的距离一样,就会平衡。
2、不等臂不等重实验。
①我们通过实验已经知道:等臂等重,可以平衡,现在老师要增加难度了
比如在左边的第2格挂2个钩码,右边怎样能使杠杆尺平衡?你能想出几种方法?
②小组合作,在杠杆尺上试一试 学生猜想,然后分组进行探究活动,教师巡视,观察学生探究情况。
③汇报实验数据,师生共同小结。
两边的重量不一样,到支点的距离不一样,也可以平衡。重的离支点近,轻的离支点远
五、分析实验数据,总结杠杆尺平衡的条件
同学们,通过刚才的实验探究,对于杠杆尺的平衡我们已经有了一定的认识,那么杠杆尺的平衡有没有什么规律呢?下面就请同学们对这些实验数据进行分析,看你能不能发现什么规律?
学生对实验数据进行分析、研究、讨论,探寻杠杆尺平衡的规律。
板书:平衡条件:格数×钩码数=格数×钩码数
(左边)(右边)
六、学以致用,拓展提高
1、运用刚刚发现的杠杆尺平衡规律,解决回答拓展练习“谁能行”(将两个钩码固定挂在左边第三格上,能找到多少种方法使它平衡?把实验结果记录到“小科学家记录表”上)
2、交流生活中的平衡事例。
3、游戏:
①在你的右手食指上放一把尺子,你能让它保持平衡不掉下来吗?你怎么放?把尺子的什么部位放在手指上?
②如果在尺子的一端放上一块橡皮,你还能想办法不让它掉下去吗?(另一端也放上橡皮;手指离放橡皮的一端近一点。)
4、这节课有什么收获?
《二力平衡》教案 篇1
(一)教学目的
1、掌握二力平衡的条件。
2、会应用二力平衡的条件解决简单的问题。
(二)教具
滑轮、硬纸片、钩码、细绳、剪子。
(三)教学过程
一、复习提问
1、牛顿第一定律的内容是什么?
2、什么叫惯性?物体在什么情况下有惯性?
二、引入新课
教师: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?
三、力的平衡
教师:请大家思考,你见过的哪些物体受到力的作用并保持静止状态?(学生思考并回答)
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。
教师: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。
教师: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。
教师:请大家按照这样的说法叙述上述各例中的物体的运动状态及它们个自受到的力之间的关系。(学生叙述)
四、二力平衡的条件
教师:二力平衡的情况最简单,我们先研究这种情况。
教师演示课本图96所示实验并讲解这个木块受两个拉力。
当两个拉力大小不等时,木块不能保持静止。这两个力不能平衡。(演示)
当两个力大小相等,力的方向互成角度时,木块也不能保持静止。这两个力不能平衡。(演示)
当两个力大小相等、方向相反,互相平行时,木块也不能保持静止。这两个力不能平衡。(演示)
教师提问:要使木块静止,这两个力应该满足哪些条件?(学生回答)
我们使这两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上,重复刚才的实验。(演示)
我们发现木块处于静止状态,此时,这两个力是平衡的。(演示)
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。
五、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,画出人受力的图示。
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=g=50千克×10牛/千克=500牛顿。方向竖直向下。支持力N=500牛顿,方向竖直向上。(图示略)
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,水平方向二力平衡,火车匀速直线前进。
六、总结
力和运动的关系可以粗略地概括如下。
维持运动不需要力的作用,因为物体有惯性,只有改变物体的运动状态时才需要力。但是物体在平衡力的作用下,运动状态不会改变。
物体保持静止或匀速直线运动的条件是什么呢?从理论上说,物体不受力或受平衡力时就可以保持静止或匀速直线运动。而实际上物体是没有不受力的,所以物体受平衡力时就保持静止或匀速直线运动。
七、作业
习题5、6、7。
(四)说明
本节课有三个重要环节。由物体处于平衡状态给出什么是平衡力;二力平衡的条件;研究平衡力和二力平衡条件的重要意义有两方面,根据运动状态分析力的情况和根据受力情况判断运动状态。
建议老师们突出这三个环节,使学生有非常清晰的思路,以免学生把平衡力和二力平衡的条件混为一谈。
注:教材选用人教版九年义务教育初中物理第一册。
《二力平衡》教案 篇2
(一)教学目的
1.掌握二力平衡的条件.
2.会应用二力平衡的条件解决简单的问题.
(二)教具
滑轮、硬纸片、钩码、细绳、剪子.
(三)教学过程
一、复习提问
1.牛顿第一定律的内容是什么?
2.什么叫惯性?物体在什么情况下有惯性?
二、引入新课
教师: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?
三、力的平衡
教师:请大家思考,你见过的哪些物体受到力的作用并保持静止状态?
(学生思考并回答)
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.
教师: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.
教师: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.
教师:请大家按照这样的说法叙述上述各例中的物体的运动状态及它们个自受到的力之间的关系.
(学生叙述)
四、二力平衡的条件
教师:二力平衡的情况最简单,我们先研究这种情况.
教师演示课本所示实验并讲解这个木块受两个拉力.
当两个拉力大小不等时,木块不能保持静止.这两个力不能平衡.
(演示)
当两个力大小相等,力的方向互成角度时,木块也不能保持静止.这两个力不能平衡.
(演示)
当两个力大小相等、方向相反,互相平行时,木块也不能保持静止.这两个力不能平衡.
(演示)
教师提问:要使木块静止,这两个力应该满足哪些条件?
(学生回答)
我们使这两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上,重复刚才的实验.
(演示)
我们发现木块处于静止状态,此时,这两个力是平衡的.
(演示)
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.
五、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,画出人受力的图示.
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=g=50千克×10牛/千克=500牛顿.方向竖直向下.支持力N=500牛顿,方向竖直向上.(图示略)
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,水平方向二力平衡,火车匀速直线前进.
六、总结
力和运动的关系可以粗略地概括如下.
维持运动不需要力的作用,因为物体有惯性,只有改变物体的运动状态时才需要力.但是物体在平衡力的作用下,运动状态不会改变.
物体保持静止或匀速直线运动的条件是什么呢?从理论上说,物体不受力或受平衡力时就可以保持静止或匀速直线运动.而实际上物体是没有不受力的,所以物体受平衡力时就保持静止或匀速直线运动.
八、作业
(四)说明
本节课有三个重要环节.由物体处于平衡状态给出什么是平衡力;二力平衡的条件;研究平衡力和二力平衡条件的重要意义有两方面,根据运动状态分析力的情况和根据受力情况判断运动状态.
建议老师们突出这三个环节,使学生有非常清晰的思路,以免学生把平衡力和二力平衡的条件混为一谈.
《二力平衡》教案 篇3
(一)教学目的
1。掌握二力平衡的条件。
2。会应用二力平衡的条件解决简单的问题。
(二)教具
滑轮、硬纸片、钩码、细绳、剪子。
(三)教学过程 一、复习提问
1。牛顿第一定律的内容是什么?
2。什么叫惯性?物体在什么情况下有惯性?
二、引入新课
教师: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?
三、力的平衡
教师:请大家思考,你见过的哪些物体受到力的作用并保持静止状态?
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。
教师: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。
教师: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。
教师:请大家按照这样的说法叙述上述各例中的物体的运动状态及它们个自受到的力之间的关系。
(学生叙述)
四、二力平衡的条件
教师:二力平衡的情况最简单,我们先研究这种情况。
教师演示课本图9—6所示实验并讲解这个木块受两个拉力。
当两个拉力大小不等时,木块不能保持静止。这两个力不能平衡。
(演示)
当两个力大小相等,力的方向互成角度时,木块也不能保持静止。这两个力不能平衡。
(演示)
当两个力大小相等、方向相反,互相平行时,木块也不能保持静止。这两个力不能平衡。
(演示)
教师提问:要使木块静止,这两个力应该满足哪些条件?
(学生回答)
我们使这两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上,重复刚才的实验。
(演示)
我们发现木块处于静止状态,此时,这两个力是平衡的。
(演示)
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。
五、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,画出人受力的图示。
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=g=50千克&ties;10牛/千克=500牛顿。方向竖直向下。支持力N=500牛顿,方向竖直向上。(图示略)
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,水平方向二力平衡,火车匀速直线前进。
六、总结
力和运动的关系可以粗略地概括如下。
维持运动不需要力的作用,因为物体有惯性,只有改变物体的运动状态时才需要力。但是物体在平衡力的作用下,运动状态不会改变。
物体保持静止或匀速直线运动的条件是什么呢?从理论上说,物体不受力或受平衡力时就可以保持静止或匀速直线运动。而实际上物体是没有不受力的,所以物体受平衡力时就保持静止或匀速直线运动。
七、作业
习题5、6、7。
《二力平衡》教案 篇4
教学目标
知识目标:
1.知道什么是力的平衡和二力平衡的条件。
2.会应用用二力平衡条件去分析解决、解决简单的问题。
能力目标:
1. 培养学生的观察能力。
认真观察什么是力的平衡及物体受到两个力作用时的平衡;观察物体受两力平衡时力的特点。
2.培养学生的分析归纳能力。
通过观察实验引导学生分析归纳物体平衡所需满足的条件。
3.注意发展学生的逻辑思维能力。
运用二力平衡条件解释物理现象时,往往同时要用到相互作用力的知识,在表达过程中要注意发展学生的逻辑思维能力。
情感目标:
二力平衡条件是从实验中总结出来的,在教学过程中应注意培养学生树立用实验方法解决物理问题的思想,对待实验实事求是的科学态度和严谨的科学作风。
教学建议
教材分析
教材首先从生活中的静止和匀速运动现象提出了牛顿第一定律所没有解决的问题:物体受外力作用时,也能保持静止或匀速直线运动状态.从而建立了平衡状态、平衡力的概念;并进一步指出最简单的受外力平衡的情况是二力平衡,随后通过实验分析总结出二力平衡的条件.得出二力平衡条件以后,利用同一直线上二力合成的知识得出物体受到的这两个力的合力为零.使学生的认识从理论上提高一步,同时初步建立平衡力的合力为零的印象.再联系具体事例,让学生应用二力平衡条件进行分析,培养学生应用知识解决实际问题的能力.最后教材通过“想想议议”使学生进一步完善“运动和力的关系”的知识体系.
二力平衡的条件是初中物理教学的重点,本节的重点是研究总结物体平衡的规律,规律教学应首先通过观察提出问题,然后通过实验研究问题,再对实验结果概括、总结得出规律.因此做好实验是本节课的重点和关键.
教法建议
1.本节是对牛顿第一定律的进一步深化理解,充分展示其在物理学中的重要作用.所以要从牛顿第一定律中“不受外力”的特殊现象出发,针对已经建立的规律提出质疑,激发学生探索自然规律的兴趣,培养学生勤思勤问的良好品质.
2.平衡条件的得出是本节的重点知识,不能只强调结论,而要加强过程教学.做好二力平衡条件的实验是使学生掌握知识的关键.为了更容易从实验得出平衡条件的二力共线的结论,可采用如图9-3-1所示的实验装置.取一块薄木板在边缘开几个小孔,用细线系住任意两个孔,细线的两端跨过桌边的滑轮悬挂钩码.
3.平衡条件的应用是对教学的检验,要训练学生的口头表达能力.
4.最后的小结应由学生对牛顿第一定律进一步加以补充,使其更完整.
教学设计示例
教学重点:学生认知结构中建立二力平衡条件的过程;应用二力平衡条件解释实际问题。
教学难点:二力平衡条件的应用
教具:滑轮、钩码、细绳、木板
教学过程:
一、引入
方法1 :复习提问引入
牛顿一定律的内容是什么?
是不是只有不受力的物体才能保持静止、才能做匀速直线运动?请同学们举例说明。
引导:物体受外力作用时,也可能会保持静止状态或做匀速直线运动。引出平衡态的概念,进行新课教学。
方法2 : 现象引入
课堂演示:静止在桌面上的物体、匀速行驶的电动汽车
或录像片段: 在平直轨道上匀速行驶的火车、匀速步行的学生、静止在地面上的汽车
提出问题:上述物体保持静止状态和做匀速直线运动是否受到外力?请你再举出几个静止和做匀速直线的物体,分析它们受到的力。
引出平衡态的概念,进行新课教学。
二、新课教学
1.平衡状态
由上面学生举出的例子定义平衡状态。指出这时作用该物体上的几个力改变物体运动状态的效果互相平衡,或者说几个力互相平衡。物体受力平衡时最简单的情况是受两个力作用。
过渡:物体受力作用时满足什么条件才能保持平衡?
2. 二力平衡条件
方法1:通过演示实验得出二力平衡的条件。
介绍实验装置如图9-3-1所示,用细线系住木板上的任意两个孔,细线的两端跨过桌边的滑轮各悬挂一个相同质量的钩码。
引导学生观察与思考下面问题。
木板是否静止?木板静止时受到的两个拉力的大小有什么关系?方向有什么关系?
把木板扭转一下,使两个力的作用线不在同一直线上,木板还能静止吗?重新平衡后,两个力的方向有什么特点?
在细线的两端悬挂质量不相同的钩码,木板还能静止吗?
任选其它两个孔重复上述实验。
引导学生根据观察结果自己得出结论。可在教师引导下由多名同学互相补充使其完善。
方法2:学生探究性学习(学生分组实验,研究二力平衡的条件)。
教师介绍实验装置同上。
教师明确实验目的:观察分析总结满足什么条件木板静止?
学生探究性实验
学生讨论、进行归纳总结。
教师引导:根据力的合成的知识,彼此平衡的两个力的合力是多少?
3. 二力平衡条件的应用
方法1:通过练习使学生掌握二力平衡条件的应用
请学生画出图9-3-2中物体受力的示意图,并分析物体是否受到平衡力,哪一对力是二力平衡。
1) 静止悬挂的电灯。
2) 静止在桌面上的茶杯。
3) 匀速运动的拖车。
方法2:对基础较好的学生,可由学生自己举例自己分析受力情况。
应用二力平衡的条件解决问题,首先要判断被研究的物体是不是处于静止或匀速直线运动状态,只有物体处于静止状态或匀速直线运动状态才可以应用这个条件。对于能够应用二力平衡条件的物体,要分析它受到几个力的作用,方向如何。如水平面上拖车做匀速直线运动时,竖直方向的二力平衡,水平方向的二力也平衡。在学生分析中要注意纠正学生认识上的简单化和片面性。
一、巩固练习
1.放在水平桌面上的书所受力中,属于平衡力的是 [ ]
A.书对桌面的压力与书所受的重力;
B.书对桌面的压力与桌面对书的支持力;
C.书所受的重力与桌面对书的支持力;
D.书对桌面的压力加上书的重力与桌面对书的支持力.
2.起重机的钢丝绳吊着重物,比较在重物静止时,重物匀速上升时,重物匀速下降时钢丝绳对重物的拉力大小,则( )
A. 重物匀速上升时,拉力最大
B. 重物静止时,拉力最大
C. 重物匀速下降时,拉力最大
D. 上述三种情况,拉力一样大
二、总结、扩展
让学生讨论课本“想想议议”中的问题,总结力和运动的关系,使学生进一步理解保持静止或匀速直线运动的条件。
对于基础比较好的同学,在总结运动和力的关系之后,可让学生分析一对平衡力与相互作用力的区别。
三、布置作业
阅读课文,完成书后练习。
板书设计
探究活动
【课题】实验分析二力平衡的条件
【组织形式】学生活动小组
【活动流程】
提出问题;猜想与假设;制订计划与设计实验;进行实验与收集证据;分析与论证;评估;交流与合作。
【参考方案】教师提供实验工具,实验分析二力平衡的条件,并思考其应用。
【备注】
1、写出探究过程报告。
2、发现新问题。
《二力平衡》教案 篇5
(一)教学目的
1.知道什么是力的平衡,初步掌握二力平衡的条件.
2.会应用二力平衡的知识分析、解决简单的问题.
3.通过实验培养学生的观察能力、分析综合能力、判断能力.
(二)重点与难点
二力平衡的条件及应用
(三)教学过程
1.引入新课
问:牛顿第一定律的内容是什么?
答:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持静止状态或匀速直线运动状态.
问:物体处于静止状态或匀速直线运动状态,是否就一定不受力呢?
放在桌上的书是静止的,它受到重力和支持力.在平直马路上匀速行驶的汽车,受到牵引力和阻力.可见,物体在受到外力作用时,也可能处于静止或匀速直线运动状态.
力可以改变物体的运动状态,几个力作用在物体上,为什么没有改变物体的运动状态呢?这是因为作用在物体上的各个力改变物体运动状态的效果互相平衡.也就是说这几个力互相平衡.
2.新课教学
[板书1]三、二力平衡
1.力的平衡:物体在受到几个力作用时,如果保持静止状态或匀速直线运动状态,我们就说这几个力互相平衡.
物体的.平衡状态:静止或匀速直线运动状态.
物体受两个力作用保持平衡的情况最简单,我们先来研究这种情况.
问:物体受两个力作用一定就能保持静止或匀速直线运动状态吗?举例说明.
答:不一定.如放在光滑斜面上的书,要沿斜面向下滑.汽车或电梯起动时,速度越来越快.
物体受到的两个力,要满足什么条件才能平衡呢?我们通过实验来研究.
[板书2]
2.二力平衡的条件
[实验1]研究二力平衡的条件
将光滑木板放在水平桌面上,木块放在木板上.(木板为45厘米×60厘米,板上安装2个定滑轮,3个羊眼圈.木块上安4个挂钩.如图1所示)在木块挂钩1、2上拴好细绳并跨过滑轮,绳下端各挂若干钩码如图2所示.
研究对象:木块.
受力分析:水平方向受到绳施加的两个拉力.
观察木块在什么条件下静止,什么条件下发生运动.
提示:力的三要素:大小、方向、作用点.
(1)二力大小不相等,左端挂1个钩码,右端挂2个钩码.放手后木块由静止开始向右运动.
(2)二力大小相等.左、右两端各挂1个钩码.放手后,木块保持静止.
问:是否只要两个力大小相等,就可以互相平衡呢?
[实验2]如图3所示,把两根细绳的一端分别拴在木块的挂钩1、4上,另一端各穿过羊眼圈2、3后分别挂1个钩码.放手后,木块由静止开始运动.
看来两个力只是大小相等,方向不相反,是不能互相平衡的.如果两个力大小相等,方向也相反,是否就可以平衡呢?
[实验3]装置与图3相同,将两根细绳的一端分别拴在木块挂钩3、4上,另一端各穿过羊眼圈1、2后分别挂1个钩码.放手后,木块由静止发生转动.
小结:作用在木块上的两个力要想互相平衡必须满足三个条件:(1)大小相等,(2)方向相反,(3)在同一直线上.
请同学们自己做一个实验研究二力平衡的条件.
[实验4]每个同学桌上有2个弹簧秤,一块塑料板,板上有几个洞.用两个弹簧秤拉这块塑料板,想一想怎样拉才能使塑料板保持静止不动?
学生进行实验,教师巡视、指导,用投影仪打出实验的投影片.
请一位同学归纳、总结一下要使塑料板保持静止(处于平衡状态),作用在塑料板上的两个力必须满足的条件是什么?
答:大小相等,方向相反,并且在同一直线上.
[板书3]作用在一个物体上的两个力,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.
大量实验表明物体在二力作用下保持匀速直线运动的条件也是这两个力必须大小相等,方向相反,并且在同一直线上.
请同学们用力的示意图把塑料板上受到的两个力画出来.
教师打出相应的投影片.(可用复合片)
问:根据同一直线上二力合成的知识,彼此平衡的两个力的合力是多少?
答:彼此平衡的两个力的合力为零.
[板书4]彼此平衡的两个力的合力为零.
力的平衡在日常生活中有许多实际应用,应会根据平衡状态,找出平衡力;根据物体受力情况,判断它是否处于平衡状态.
[板书5]3.二力平衡条件的应用
例1.(1)吊在空中重5牛的电灯(如图4),静止不动时,电线对它的拉力是多大?
(定)研究对象:电灯.
(析)受力分析:重力、拉力.
(判)运动状态:静止.
(找)两个力的关系:互相平衡.(大小相等,方向相反,在同一直线上.)
结论:拉力是5牛,方向竖直向上.
请同学们分析下面的事例.
(2)放在桌上的书.(重力、支持力)
(3)匀速下落的跳伞运动员.(重力、阻力)
(4)平直马路上匀速行驶的汽车.(牵引力、阻力)
例2.汽车行驶时受到的牵引力为F,受到的阻力为F.
(1)当F>f时,汽车做什么样的运动?
(2)当F=f时,汽车做什么样的运动?
(3)当F<f时,汽车做什么样的运动?
研究对象:汽车.
受力分析:水平方向受牵引力F,阻力F.
两个力的关系:F>f,两个力不互相平衡,F合=F-F.
运动状态:不能处于平衡状态.
结论:汽车在F合作用下将做加速运动.
当F=f,F<f时汽车将做什么样的运动,请同学们分析.
例3.如图5所示,物重6牛,弹簧秤向上拉示数为牛,水平地面给物体的支持力是多大?
答:支持力是2牛.
3.布置作业
(1)思考题:课本第108页“想想议议”.
(2)书面作业:课本第108页练习1-4.
(3)做做看:课本第112页巧找重心.
(四)教法说明
1.讲述物理规律的课,一般分四步进行:(1)观察现象提出问题;(2)通过实验研究问题;(3)分析、概括得出规律;(4)运用规律分析解决问题.在教学中要重视科学、方法的教育,体现物理学是以实验为基础的科学.使学生懂得按照研究、解决科学问题的过程,来认识、处理问题会更有效.
2.教法上采用边提问,边实验,边讨论,边总结的方法,引导学生参与知识形成的全过程.在教学中结合一个个新问题的提出和解决,使学生领会提出问题的思路,解决问题的方法.通过有序地进行观察、分析的训练,培养学生的观察、实验能力,分析、概括能力.
3.对传统的二力平衡实验装置进行改进,使演示的现象更直观、鲜明,便于从实验现象导出结论.为使更多的学生能看清现象,可在实验装置后放一面与水平面成45度角的平面镜.
注:教材选用人教版九年义务教育初中物理第一册.
《二力平衡》教案 篇6
教学目标
知识目标:了解二力平衡的概念,掌握二力平衡的条件,理解物体在平衡力作用下的运动,作出二力平衡的图示。
技能目标:培养学生对物体进行受力分析的能力。
情感目标:激发兴趣,使学生能在轻松的愉快中具有更强力的探索问题的。
教学难点
物体的受力分析。
教学重点
二力平衡的概念及条件。
教具准备
弹簧、铁架台、钩码,课本图2-22的装置、细线。
教学过程
一、复习提问(以师生谈活式形式进行)
力是物体对物体的作用,要有力的作用,至少要有两个物体,这两个物体中,其中一个是施力物体,另一个是受力物体,你能否准确地分析。下面举几个例子,请同学们说出它们的施力物体,受力物体各是什么和力的方向是怎样?①粉笔盒的重力。②手把粉笔盒提起来的力。③用手通过绳子在桌面上水平拉小车的力。④人推墙壁的力。以上问题通过学生讨论分析,然后各人把答案写出来,再教师分分析,同学有错进行订正。
二、讲授新课
1、边演示边问
①用手拿起一只钩码,然后放开,钩码就往下落,这是为什么?(学生回答,这是由于钩码受到重力作用的缘故)。
②演示再将这只钩码挂在固定的铁架台的弹簧上,问学生,钩码现在还受到重力吗?为什么不落下来?启发学生分析此时钩码的受力情况,再把同学位正确的分析结果填在下表中。
力的名称 施力物体 受力物体 力的方向 受力物体的状态
重力 地球 钩码 竖直向下 保持静止
拉力 弹簧 钩码 竖直向上 保持静止
2、根据上表,要求每个学生独立分析吊在电线上的电灯泡的受力情况。
3、再要学生分析放在水平桌面上的一本书的受力情况。
4、教师和学生一起以上几个例子并得出:一个物体,受到二个力的作用,如果保持静止状态,我们就说这两个力相互平衡。
二、二力平衡条件
一个物体受到两个力的作用时应满足什么条件才能平衡。
1、问题:
(1)只要两个力的大小相等就能平衡对吗?
(2)只要两个力的方向相反就能平衡,对吗?
(3)只要两个力在同一直线上就能平衡对吗?
(4)只要两个力同时满足上面的任意两个条件就能平衡,对吗?
2、按书本图2-22演示
(1)在静止的小车上加上两个大小相等的水平同方向的力,看小车的状态有无变化。
(2)在静止小车的一直线上加上方向相反的大小不同的力时,小车的状态怎样。
(3)在小车上加上大小相等,方向相反的力,然后将小车扭转一个角度,则小车的状态怎样变化?以上实验问学生看到小车的状态发生了什么变化?(学生回答:小车从静止变为运动或转动)。
(4)再演示静止的小车在水平方向上加上二个力时,小车仍然处于静止状态。通过全体学生讨论分析这两个力具有什么特征,共同得出二力平衡的条件。作用在一个物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,作用在同一直线上,这两个力就彼此平衡。
3、举例
(2)电灯泡用电线悬挂在天花板上不动,下列叙述中是平衡力的是——,不是平衡力的是——-;原因是什么?
a.灯泡的重力和电线的重力。
b.灯泡的重力和灯泡对电线的拉力。
c.灯泡的重力和灯泡对地球的吸引力。
d.灯泡的重力和电线对灯泡的拉力。
e.灯泡对电线的拉力和电线对灯泡的拉力。
(3)作用在一个物体上的二个力的三要素都相同,这二个力就是一对平衡力,对吗?为什么?
针对以上问题的讨论再次二力平衡条件。要特别强调作用在物体上的二力平衡,必须要同时具备四个条件,即在同一物体,同一直线,大小相等,方向相反,缺一不可。
4、如果在已经作匀速成直线的小车上再加一对平衡力时,小车的运动状态是否发生变化?作图与学生一起分析:
①F1的作用是什么?②F2的作用是什么?(是阻碍小车的运动速度加快),所以小车仍然作匀速成直线运动。
,物体在平衡力的作用下,总保持匀速直线运动状态或静止状态。
三、巩固练习。
1、静止在水平桌面上的一本书重1.5牛顿?它受到哪几个力的作用,这几个力的关系怎样?请作出这些力的图示。
2、在书图2-22的演示中,除了水平方向的二个力外,还受到哪些力的作用,它们共有几对平衡力?请用力的示意图将小车受到的力都表示出来。
3、起重机的钢绳吊着400千克的货物,当货物以0.4米/秒的速度匀速上升时,钢绳对货物的拉力为多少?当货物以0.2米/秒的速度匀速下降时钢绳对货物的拉力为多少?
四、布置作业
1、课本30页第①、②、③题。
巩芸
【教学目标】: 一.知识与技能:;
1、能够识别两种平衡状态——静止和匀速直线运动
2、理解二力平衡条件,会用二力平衡条件解决简单问题 二.过程与方法:
1、通过研究二力平衡条件的实验,培养学生观察和实验能力;
2、通过对二力平衡条件的应用,培养学生分析问题、解决问题的能力。
三.情感、态度与价值观:
通过利用二力平衡条件解释实际问题的过程,激发用所学知识解释生活现象的兴趣。
【教学重点】:二力平衡条件
【教学难点】:用二力平衡条件解决简单问题 【教具】:演示
滑轮、钩码、细绳等 【教学设计】
(一)引入新课
回顾复习牛顿第一定律的内容。(板书:不受力——静止或匀速直线运动)生活中你发现有静止或做匀速直线运动的物体吗?(请学生例举一些)提问:他们受到力的作用吗?
学生回答:受到力的作用。(请学生说出受到了哪些力?)提问:牛一定律说不受力时物体保持静止状态或做匀速直线运动状态,而在现实中物体受了力仍会保持静止状态或做匀速直线运动状态,(板书:受力——静止或或匀速直线运动)这是怎么会事?你想得通吗?
(二)新课教学
原来,牛顿第一定律是在理想状况下,而在现实中我们把物体受了力仍保持静止或做匀速直线运动的状态,称为平衡状态,所受力称为平衡力。(板书)
现在请大家说出你身边的平衡力。(学生先讨论,后抽学生回答)平衡力中二力平衡是最基础的,既物体受到二个力的作用而平衡,我们先研究二力平衡,即:两个力满足什么条件才能平衡?
1、做一做:探究——二力平衡的条件(教师前期准备:实验器材、活动记录单。)
学生根据实验目的和提供的器材,分小组讨论设计实验。第一步:设计探究物体平衡时二力的大小关系。第二步:设计探究物体平衡时二力的方向关系。第三步:设计探究物体平衡时二力是否在同一直线上。第四步:设计探究物体平衡时二力是否在同一物体上。抽1-2个小组同学说出方案。学生做实验,收集证据。
2、学生汇报刚才的实验情况,最终得出了什么结论?(提问:刚才的实验是怎么做的?看到什么现象?得出什么结论?)学生回答。
结论:作用在一个物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,并在同一条直线上,则这两个力就相互平衡。
(三)拓展:(教者总结点拨)一对平衡力和相互作用的力的比较 【练习巩固】:
1.1、下列情况,两力平衡了吗?为什么
F1=5N
F2=5N F2=5N A F1=5N C
F2=5N F1=5N D
F1=3N B F2=5N 2.某工人用100N的水平推一放在水平地面上的木箱没有推动,则木箱受到的阻力为_______N;改用150N的力推也没有推动,木箱受到的阻力为_______N。
3、起重机以1m/s的速度匀速吊起一个重物,钢丝绳对重物的拉力是6000N。若起重机吊着这个物体以2m/s的速度匀速下降,这时钢丝绳对重物的拉力是()
A、12000N
B、6000N
C、3000N
化学平衡状态与条件息息相关, 而与建立平衡的途径无关。对于同一可逆反应, 当外界条件一定时, 该反应无论从正反应开始, 还是从逆反应开始, 或是正逆反应同时进行, 只要达到平衡时条件保持不变, 加入物质的量满足一定的配比, 则可达到同一平衡状态, 称为“等效平衡”, 此时平衡混合物中各物质的质量分数相等。
等效平衡中有一类特殊的平衡, 不仅任一相同组分的质量分数均相等, 而且其物质的量均相等, 这类平衡又称为等同平衡。
二、判断等效平衡的方法———极端转化法
(1) m+n≠p+q, 反应前后气体分子数发生改变
恒温恒容时, 终极端转化后, 一侧物质的物质的量浓度与原平衡相同, 两平衡等效。
恒温恒压时, 终极端转化后, 一侧物质的物质的量浓度的比值与原平衡相同, 两平衡等效。
(2) m+n=p+q, 反应前后气体分子数不变
无论是恒温恒容还是恒温恒压, 只要终极端转化后, 一侧物质的物质的量浓度的比值与原平衡相同, 两平衡等效。
三、等效平衡的应用
(一) 条件的相互推断
【例1】某温度下, 向某密闭容器中加入1molN2和3molH2, 使之反应合成, 平衡后测得NH3的体积分数为φ (NH3) 。若T不变, 只改变起始加入量, 使反应平衡后NH3的体积分数仍为φ (NH3) 。若N2、H2、NH3的加入量用X、Y、Z表示应满足:
1.T、V恒定时
(1) 若X=0, Y=0, 则Z=。
(2) 若X=0.75, Y=, Z=。
(3) X、Y、Z应该满足的一般条件的表达式为。
2.T、P恒定时
(1) 若X=0, Y=0, 则Z=。
(2) 若X=0.75, 则Y=, Z=。
(3) X、Y、Z应满足的一般条件是。
解析:1.T、V恒定时
(1) 若X=0, Y=0时, 将1mol N2和3mol H2全部折算为NH3时应为2mol, 故此时的Z=2mol。
(2) 若X=0.75mol时, 由化学计量数可知Y=3 X=3×0.75mol=2.25mol, 把0.75mol N2和2.25mol H2全部折算为NH3时应为1.5mol, 所以Z=2-1.5=0.5mol。
(3) 依化学方程式得Zmol NH3全部折算为N2和H2时, 其物质的量分别为Z/2mol和3Z/2mol, 则X、Y、Z满足的条件为Y=3 X, X+Z/2=1, Y+3Z/2=3。
2.T、P恒定时
(1) 若X=0, Y=0, 由等温等压下等效平衡建立的条件可知, Z值应为大于零的任意数, 即Z>0。
(2) 若X=0.75mol时, 由化学计量数可知Y=3 X=3×0.75=2.25mol, Z的取值应大于或等于零, 即Z≥0。
(3) X、Y、Z应满足的条件为Z≥0, Y=3 X (其中X、Y不为0时, Z才取0) 。
(二) 确定平衡的移动方向
【例2】某温度下, 在一容积可变的容器中, 反应2A (g) +B (g) 幑幐2C (g) 达到平衡时, A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol、4mol。保持温度和压强不变, 对平衡混合物中三者物质的量作如下调整, 可使平衡右移的是 () 。
A.均减半B.均加倍C.均增加1mol D.均减少1mol
解析:选项A、B中三者比例与原平衡比例相同, 为等效平衡, 平衡不移动。C可设想为两步加入, 第一步加入1mol A、0.5mol B、1mol C此时平衡不移动, 第二步加入0.5mol B, 平衡向右移动。D可设想为:第一步减少1mol A、0.5mol B、1mol C, 此时平衡不移动, 第二步再减少0.5mol B平衡向左移动, 答案为C。
(三) 判断平衡时的转化率变化
【例3】t℃时, 在一密闭容器中充入2mol A和3mol B, 发生如下化学反应:aA (g) +B (g) 幑幐C (g) +D (g) , 平衡后测知各物质浓度有如下关系:{c (A) }a×c (B) =c (B) ×c (D) , 然后在温度不变的情况下, 扩大容器容积至原来10倍, 结果A的百分含量始终不变, 则这时B的转化率是 () 。
A.60%B.40%C.4%D.无法确定
一、近三年新课标高考中涉及“等效平衡”的试题的呈现特点
1.考查频率有所降低,分值比例也有所下降
据统计,2010年有四份新课改区的高考试卷中的四道题涉及到了“等效平衡”知识点,与之相对应的2011年只有一份试卷一道题,2012年有三份试卷三道题。考查多以选择题的形式出现,且一般不像过去那样整个题目都考查“等效平衡”,往往是和其它平衡移动的相关知识夹杂在一起,只有一个选项或某一个填空涉及“等效平衡”,所占分值比例大大降低。比如:2010年北京卷第12题和江苏卷第14题均只有部分选项涉及“等效平衡”,2011和2012年高考试卷中的本类试题也多是如此,只有2012年高考天津卷第6题考查的内容、形式比较单一,只涉及到“等效平衡”知识点。
2.考查内容比较基础,考查方式也有变化
近几年的高考试题中对于“等效平衡”的考查基本没有出现旧高考中的“等效平衡”与化学计算相结合的试题,基本只涉及到对“等效平衡”基本概念的考查,难度明显降低了。
例1 (2010年江苏卷?14)在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:
(已知N2(g)+3H2(g)?2NH3(g) △H=-92.4kJ·mol-1):
下列说法正确的是( )
A.2c1>c3 B.a+b=92.4
C.2P2 解析 本题主要考查的是“等效平衡”的相关知识,内容全面基础,是一道风格平实的优秀试题。在等温等容时,若起始物质的量不同,则转化率也不同,也不成倍数关系,应该是2c1 例2 (2010年山东卷?28)一定温度下,向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g),发生反应Ⅱ:H2(g)+I2(g)?2HI(g)。相同温度下,若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,则 是原来的2倍。 a.平衡常数 b.HI的平衡浓度 c.达到平衡的时间 d.平衡时H2的体积分数 答案 b 点拨 以上两题均只是对“等效平衡”常见形式的判断和对建立“等效平衡”之后的结果分析,基本不涉及化学计算,因此属于中等难度的基础题。这也是因为新课标教材重新引入平衡常数后,以往需要用“等效平衡”才能解释的平衡移动方向类问题也可以通过更简单的平衡常数的比较来判定的缘故。 3.对“等效平衡”思想的考查依然较为集中 虽然,跟以前的高考试题相比,对“等效平衡”知识点的直接、集中的考查不再常见,但仍有很多有关平衡移动的试题可以用“等效平衡”的思想快速地加以解决。因此,熟练掌握“等效平衡”对新课标时期的化学学习仍有极为现实的意义。 二、新课标学习中对“等效平衡”的处理方法 1.重视对“等效平衡”知识点中相关化学思想的培养与运用 在三类“等效平衡”中,均需运用“极限转换”思想,这也被称为“一边倒”思想或“极端假设法”思想,这是判断与运用“等效平衡”的基础。此外,“过程设计”的思想不仅在等效平衡中用到,许多非等效平衡也能用“过程设计”的思想加以解决。比如上述例1的2010年江苏卷?14题的C项,先模拟两个和乙一样的容器,分别达到平衡,即为“等效平衡”,然后模拟两容器合并并压缩,即可分析出2P2>P3的正确结果。显然,熟练掌握并运用“等效平衡”的相关思想有助于更好地解决化学平衡移动的相关问题。 2.细分“等效平衡”的几种情况,厘清相关概念和模型的细微区别 同学们普遍反映该知识点难学、难懂、更难以灵活运用。根据多年的教学实践,依据平衡建立的条件及平衡状态的特点,笔者将其分为:全等平衡、等效平衡、相似平衡,这样便于接受与理解。这三种平衡建立的条件、特点分析如下。 (1)全等平衡 条件:①恒温恒容;②起始配比完全相同(含极限转化后) 特点:①“五定”相同(c、mol%、v%、m%、[M]);②n、V也相同 示例:恒温恒容条件下,对于反应2SO2+O2?2SO3,以下四种配比,所建平衡为全等关系: a: 2 mol SO2+1 mol O2; b: 2 mol SO3; c: 1.5 mol SO2+0.75 mol O2+0.5 mol SO3; d: 1 mol SO2+0.5 mol O2+1 mol SO3。 (2)相似平衡 条件:①恒温恒容;②n前=n后;③起始配比的比值相同(含极限转化后) 特点:①“四定”相同(mol%、v%、m%、[M]);②n、c为倍数关系 示例:恒温恒容条件下,对于反应H2(g)+I2(g)?2HI(g),以下四种配比,所建平衡为相似关系: a: 1 mol H2+1 mol I2; b: 4 mol HI; c: 0.5 mol H2+0.5 mol I2; d: 0.125 mol H2+0.125 mol I2+0.25 mol HI。 (3)等效平衡 条件:①恒温恒压;②起始配比的比值相同(含极限转化后) 特点:①“五定”相同(c、mol%、v%、m%、[M]);②n、v为倍数关系 示例:恒温恒压条件下,对于反应2SO2 + O2?2SO3,以下四种配比,所建平衡为等效关系: a: 2 mol SO2+1 mol O2; b: 4 mol SO3; c: 0.25 mol SO2+0.125 mol O2+0.25 mol O2; d: 0.5 mol SO2+0.25 mol O2+0.5 mol SO3。 3.注重对“等效平衡”概念外延的拓展与分析 从近三年新课改高考试题对该知识点的考查可以看出,试题非常注重将“等效平衡”与化学平衡常数、反应热、转化率、化学反应速率等知识结合起来考查。 例3 (2011年江苏卷·15)700℃时,向容积为2 L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O,发生反应:CO(g)+H2O(g)?CO2+H2(g)反应过程中测定的部分数据见下表(表中t2>t1): 下列说法正确的是 。 A.在t1min内的平均速率为v(H2)=[0.40t]mol·L-1·min-1 B.保持其它条件不变,起始时向容器中充入0.60 mol CO和1.20 mol H2O,到达平衡时n(CO2)=0.40 mol C.保持其它条件不变,向平衡体系中再通入0.20 mol H2O,与原平衡相比,达到新平衡时CO转化率增大,H2O的体积分数增大 D.温度升至800℃,上述反应平衡常数为0.64,则正反应为吸热反应 【等效平衡教案】推荐阅读: 复习电离平衡教案11-03 二力平衡的教案06-29 二力平衡经典教案11-12 高中化学 平衡常数 教案06-06 大班体育教案 椅子游戏(平衡 跳跃)06-07 《有趣的平衡》小学数学六年级下册教案设计07-11 平衡诗歌欣赏06-23 平衡计分卡介绍10-24 户外体育活动案例平衡07-16 生态平衡的作文10-05