第三节 力 的 平 衡
INCLUDEPICTURE "../左2j.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../左2j.TIF" \* MERGEFORMAT 必备知识·基础练 INCLUDEPICTURE "../右j.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../右j.TIF" \* MERGEFORMAT
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1．匀速竖直下落的雨滴一定受平衡力。( )
2．荡秋千，在最高点的速度为零，人处于平衡状态。( )
3．彼此平衡的两个力的合力为零。( )
4．三要素完全相同的两个力，可能是平衡力。( )
5．小明同学用力推小车，小车没动，因为推力小于摩擦力。( )
6．物体受到非平衡力的时候运动状态不一定发生改变。( )
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目标1 会判断物体是否处于平衡状态
1．下列运动过程中，处于平衡状态的物体是( )
A．公路上匀速转弯的汽车
B．发射出去的火箭在空中上升
C．进站的火车
D．在空中匀速直线下降的跳伞运动员
目标2 会区分“平衡力”和“相互作用力”
2．(金榜原创)2021东京奥运会女子举重49公斤级决赛中中国某运动员抓举94公斤，挺举116公斤，总成绩210公斤，破奥运会纪录，为中国代表团夺得一枚金牌，这也是本届奥运会举重项目的首枚金牌。如图所示是该运动员举着杠铃稳定站立时的照片，下列说法中正确的是( )
A.杠铃对人的压力和人对杠铃的支持力是一对平衡力
B．杠铃受到的重力和人对杠铃的支持力是一对平衡力
C．人受到的重力和地面对人的支持力是一对平衡力
D.人受到的重力和人对地面的压力是一对相互作用力
3.(教材开发—P135图7－18改编)如图所示为僵持的“人象大战”，关于此情景下列说法正确的是( )
A．大象所受重力和地面对大象的支持力属于一对平衡力
B．绳子对大象的拉力和大象受到的摩擦力属于一对相互作用力
C．大象拉绳子的力与每一个人拉绳的力大小相等
D．大象静止在地面上，所以没有受到摩擦力作用
目标3 能够掌握“二力平衡的条件”的应用分析
4．如图所示，下列物体受力示意图中，物体能处于平衡状态的是( )
5．(教材开发·八全P138图7 22原创)如图所示，重为5 N的饮料瓶静止在水平桌面上，饮料瓶受到的重力和__ __是一对平衡力，该力的大小为__ __ __，方向__ __。
6．(2021·邵阳中考)木块在水平向右的拉力F作用下做匀速直线运动，请在图中画出木块在水平方向的受力示意图。
目标4 能分析、评估“探究二力平衡条件”的实验
7．(2021·合肥期中)小明利用小车、砝码(每个砝码质量相同)、较光滑的水平桌面等器材进行探究“二力平衡条件”的实验，实验装置如图所示。
(1)此实验的研究对象是 。
(2)实验中选用较光滑的水平桌面的目的是__ __。
(3)实验中小明通过调整__ __来改变拉力的大小。
(4)实验中保持F1和F2大小相等，方向相反，用手把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放，小车将不能在此位置平衡。这一步骤的目的是研究二力平衡时，两个力必须满足的条件之一是__ __。
INCLUDEPICTURE "../左2j.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../左2j.TIF" \* MERGEFORMAT 关键能力·综合练 INCLUDEPICTURE "../右j.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../右j.TIF" \* MERGEFORMAT
8．(2021·泰安中考)如图所示，木块在水平拉力F的作用下，在足够长的水平桌面上做匀速直线运动，下列说法正确的是( )
A.木块对桌面的压力和木块受到的重力是一对平衡力
B．木块受到的拉力和木块对桌面的摩擦力是一对平衡力
C．拉力F大于木块受到的摩擦力
D．撤去拉力F后，木块继续运动过程中受到的摩擦力大小不变
9．(2021·达州中考)A、B两物体叠放在水平桌面上，如图所示，当右端挂5 N的物体C时，物体A、B恰好能一起向右做匀速直线运动，若对物体B施加一个水平向左的力使物体A、B一起向左做匀速直线运动，绳与滑轮间的摩擦忽略不计，该力的大小为 __ __N。
10．(2021·新乡质检)如图所示是码头上经常见到的叉车搬运货物的情景，货物M放在叉车上，M受到重力G和支持力N的作用。则：
(1)当货物M静止时，N__ __(选填“大于”“等于”或“小于”)G。
(2)当叉车使货物匀速上升时，N__ __(选填“大于”“等于”或“小于”)G。
(3)当叉车使货物匀速下降时，N__ __(选填“大于”“等于”或“小于”)G。
11．(2021·深圳质检)在“探究二力平衡的条件”的实验中。
(1)如图甲所示，将系于小卡片两对角的线分别跨过左、右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向__ __，并通过调整__ __来改变拉力的大小。
(2)当小卡片平衡时，将小卡片转过一个角度，松手后观察__ __(选填“释放瞬间”或“最终”)小卡片能否平衡。此实验步骤可探究__ __的两个力是否平衡。
(3)为了探究二力平衡的两个力是否作用在同一个物体上，操作方法是__ __，观察小卡片能否平衡。
(4)对比如图乙所示的实验装置，如图甲所示的实验装置可减小__ __对实验的影响；对比如图丙所示的实验装置，如图甲所示的实验装置的优点是可以忽略不计__ __。
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易错角度 对物体受力分析不准确
INCLUDEPICTURE "../易错案例j.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../易错案例j.TIF" \* MERGEFORMAT 如图甲所示，水平面上重为10 N的物体在2 N的水平推力F的作用下运动了3 s，撤去推力F后，物体又运动了1 s才停下，这4 s内物体做直线运动，其运动的v t图像如图乙所示，则t＝2 s时，物体受到的摩擦力为__ __N；t＝3.5 s时，物体受到的合力大小为__ __N。
【易错点睛】
1．物体静止时，处于平衡状态，摩擦力大小等于推力。
2．物体做匀速直线运动时，仍处于平衡状态，摩擦力大小等于推力。
3．撤去推力，物体靠惯性继续滑行过程中，摩擦力大小不变。
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1．一个箱子静止放在水平面上，当箱子受到10 N水平推力时，箱子未推动，这时箱子受到的摩擦力__ __(选填“大于”“小于”或“等于”)10 N；当水平推力增大到15 N时，箱子恰好匀速运动；当水平推力增大到20 N时，木箱受到的摩擦力为__ __N，此时箱子将做__ __(选填“加速”“减速”或“匀速”)运动。
2．如图甲所示，完全相同的木块A和木块B叠放在水平桌面上，用大小为10 N的水平拉力F1拉动木块B，使木块A和木块B一起做匀速直线运动。若将A、B紧靠着放在水平桌面上，使其在原水平桌面上做匀速直线运动，如图乙所示，则F2＝__ __N。
PAGE第三节 力 的 平 衡
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INCLUDEPICTURE "../易错诊断j.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../易错诊断j.TIF" \* MERGEFORMAT
1．匀速竖直下落的雨滴一定受平衡力。(√)
2．荡秋千，在最高点的速度为零，人处于平衡状态。(×)
3．彼此平衡的两个力的合力为零。(√)
4．三要素完全相同的两个力，可能是平衡力。(×)
5．小明同学用力推小车，小车没动，因为推力小于摩擦力。(×)
6．物体受到非平衡力的时候运动状态不一定发生改变。(×)
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目标1 会判断物体是否处于平衡状态
1．下列运动过程中，处于平衡状态的物体是(D)
A．公路上匀速转弯的汽车
B．发射出去的火箭在空中上升
C．进站的火车
D．在空中匀速直线下降的跳伞运动员
【解析】公路上匀速转弯的汽车，运动方向发生了改变，处于非平衡状态，所以不是受到平衡力的作用，故A错误；发射出去的火箭在空中上升，速度大小不断变化，处于非平衡状态，所以不是受到平衡力的作用，故B错误；进站的火车，速度不断减小，处于非平衡状态，所以不是受到平衡力的作用，故C错误；在空中匀速直线下降的跳伞运动员，处于平衡状态，所以是受到平衡力的作用，故D正确。
目标2 会区分“平衡力”和“相互作用力”
2．(金榜原创)2021东京奥运会女子举重49公斤级决赛中中国某运动员抓举94公斤，挺举116公斤，总成绩210公斤，破奥运会纪录，为中国代表团夺得一枚金牌，这也是本届奥运会举重项目的首枚金牌。如图所示是该运动员举着杠铃稳定站立时的照片，下列说法中正确的是(B)
A.杠铃对人的压力和人对杠铃的支持力是一对平衡力
B．杠铃受到的重力和人对杠铃的支持力是一对平衡力
C．人受到的重力和地面对人的支持力是一对平衡力
D.人受到的重力和人对地面的压力是一对相互作用力
【解析】 杠铃对人的压力和人对杠铃的支持力，这两个力没有作用在同一个物体上，不是一对平衡力，故A错误；杠铃受到的重力和人对杠铃的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，都作用在同一个物体上，是一对平衡力，故B正确；地面对人的支持力等于人和杠铃重力的和，人受到的重力和地面对人的支持力大小不相等，所以不是一对平衡力，故C错误；人受到的重力和人对地面的压力的方向是相同的，且大小不相同，不是一对相互作用力，故D错误。
3.(教材开发—P135图7－18改编)如图所示为僵持的“人象大战”，关于此情景下列说法正确的是(A)
A．大象所受重力和地面对大象的支持力属于一对平衡力
B．绳子对大象的拉力和大象受到的摩擦力属于一对相互作用力
C．大象拉绳子的力与每一个人拉绳的力大小相等
D．大象静止在地面上，所以没有受到摩擦力作用
【解析】如题图所示，竖直方向上，大象所受重力和地面对大象的支持力，等大、反向、共线、同体，属于一对平衡力，故A正确；水平方向上，绳子对大象的拉力和大象受到的摩擦力，等大、反向、共线、同体，也属于一对平衡力，故B错误；所有人拉绳的合力与大象拉绳子的力相互抵消，所以大象拉绳子的力大于每一个人拉绳的力，故C错误；水平方向，大象受绳的拉力和地面给的摩擦力的作用，且二力相互抵消，故D错误。
目标3 能够掌握“二力平衡的条件”的应用分析
4．如图所示，下列物体受力示意图中，物体能处于平衡状态的是(C)
【解析】本题考查二力平衡条件：作用在同一物体上的两个力，大小相等，方向相反，在同一直线上。由此可知C选项正确。
5．(教材开发·八全P138图7 22原创)如图所示，重为5 N的饮料瓶静止在水平桌面上，饮料瓶受到的重力和__支持力__是一对平衡力，该力的大小为__5__N__，方向__竖直向上__。
【解析】如题图所示，饮料瓶静止在水平桌面上，处于静止状态，重力与支持力大小相等、方向相反、作用于同一直线、相同物体，属于一对平衡力；两个力的作用效果相互抵消，合力为零，所以支持力的大小为5 N，方向竖直向上。
6．(2021·邵阳中考)木块在水平向右的拉力F作用下做匀速直线运动，请在图中画出木块在水平方向的受力示意图。
答：
【解析】木块做匀速直线运动时，在水平方向上受到一对平衡力的作用，这对平衡力是拉力F和摩擦力f，这两个力的大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。
目标4 能分析、评估“探究二力平衡条件”的实验
7．(2021·合肥期中)小明利用小车、砝码(每个砝码质量相同)、较光滑的水平桌面等器材进行探究“二力平衡条件”的实验，实验装置如图所示。
(1)此实验的研究对象是小车。
(2)实验中选用较光滑的水平桌面的目的是__减小摩擦力对实验的影响__。
(3)实验中小明通过调整__砝码数量__来改变拉力的大小。
(4)实验中保持F1和F2大小相等，方向相反，用手把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放，小车将不能在此位置平衡。这一步骤的目的是研究二力平衡时，两个力必须满足的条件之一是__两个力作用在同一直线上__。
【解析】本题考查探究二力平衡的条件。
(1)实验中，研究对象是小车；
(2)实验时，将小车放在较光滑的水平桌面上，是为了减小摩擦力对实验的影响；
(3)实验中通过调整盘中砝码的数量来改变拉力的大小；
(4)将小车转过一个角度，小车两端的拉力就不在同一条直线上，小车就会转动，说明了两个力必须在同一直线上，物体才能平衡。
INCLUDEPICTURE "../左2j.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../左2j.TIF" \* MERGEFORMAT 关键能力·综合练 INCLUDEPICTURE "../右j.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../右j.TIF" \* MERGEFORMAT
8．(2021·泰安中考)如图所示，木块在水平拉力F的作用下，在足够长的水平桌面上做匀速直线运动，下列说法正确的是(D)
A.木块对桌面的压力和木块受到的重力是一对平衡力
B．木块受到的拉力和木块对桌面的摩擦力是一对平衡力
C．拉力F大于木块受到的摩擦力
D．撤去拉力F后，木块继续运动过程中受到的摩擦力大小不变
【解析】木块对桌面的压力和木块受到的重力，这两个力方向相同，并作用在两个物体上，因此这两个力不是一对平衡力，故A错误；木块受到的拉力和桌面对木块的摩擦力是一对平衡力，这两个力大小相等，方向相反，故B、C错误；因为木块受到的滑动摩擦力与压力大小及接触面的粗糙程度有关，撤去拉力F木块继续运动过程中，木块对桌面的压力及接触面的粗糙程度都没有改变，所以受到的摩擦力大小不变，故D正确。
9．(2021·达州中考)A、B两物体叠放在水平桌面上，如图所示，当右端挂5 N的物体C时，物体A、B恰好能一起向右做匀速直线运动，若对物体B施加一个水平向左的力使物体A、B一起向左做匀速直线运动，绳与滑轮间的摩擦忽略不计，该力的大小为 __10__N。
【解析】物体A、B一起向右做匀速直线运动，B水平方向上受到C物体水平向右5 N的拉力，受到桌面水平向左的滑动摩擦力，这两个力是平衡力，大小相等，所以B和桌面之间的滑动摩擦力是5 N；物体B向右和向左做匀速直线运动时，压力和接触面粗糙程度不变，滑动摩擦力大小不变，所以当用力拉着物体B向左做匀速直线运动，水平方向上受到C物体水平向右的拉力，桌面给B物体水平向右的滑动摩擦力，水平向左的拉力作用，这三个力是平衡力，所以水平向左的拉力F＝GC＋f＝5 N＋5 N＝10 N。
10．(2021·新乡质检)如图所示是码头上经常见到的叉车搬运货物的情景，货物M放在叉车上，M受到重力G和支持力N的作用。则：
(1)当货物M静止时，N__等于__(选填“大于”“等于”或“小于”)G。
(2)当叉车使货物匀速上升时，N__等于__(选填“大于”“等于”或“小于”)G。
(3)当叉车使货物匀速下降时，N__等于__(选填“大于”“等于”或“小于”)G。
【解析】货物在竖直方向上受到两个力的作用，一个是重力G，另一个是支持力N。
(1)货物静止时，货物处于平衡状态，受到的支持力N和重力G是一对平衡力，则二力的大小相等，即N＝G；
(2)(3)无论货物是匀速上升还是匀速下降，都是做匀速直线运动，货物都处于平衡状态，因此受到的力仍然是平衡力，则N＝G。
11．(2021·深圳质检)在“探究二力平衡的条件”的实验中。
(1)如图甲所示，将系于小卡片两对角的线分别跨过左、右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向__相反__，并通过调整__钩码数量__来改变拉力的大小。
(2)当小卡片平衡时，将小卡片转过一个角度，松手后观察__释放瞬间__(选填“释放瞬间”或“最终”)小卡片能否平衡。此实验步骤可探究__不在同一条直线上__的两个力是否平衡。
(3)为了探究二力平衡的两个力是否作用在同一个物体上，操作方法是__把小卡片一剪为二，变为两个卡片__，观察小卡片能否平衡。
(4)对比如图乙所示的实验装置，如图甲所示的实验装置可减小__摩擦力__对实验的影响；对比如图丙所示的实验装置，如图甲所示的实验装置的优点是可以忽略不计__卡片重力__。
【解析】本题考查探究二力平衡的条件。(1)小卡片两端通过滑轮各挂一个钩码，两个钩码由于重力通过线对小卡片施加了两个方向相反的拉力，并通过调整钩码数量来改变拉力的大小；
(2)将小卡片转过一个角度，两个拉力不在同一直线上，松手后卡片释放瞬间不能平衡，设计此实验步骤的目的是探究不在同一直线上的两个力是否平衡；
(3)把小卡片一剪为二，变为两个卡片，观察两个小卡片是否处于静止状态，可探究平衡力是否必须作用在同一物体上；
(4)图乙物体和水平桌面之间存在摩擦力，物体受到的摩擦力会对实验产生影响，所以图甲的装置可以减小摩擦力对实验的影响；对比如图丙所示的实验装置，如图甲所示的实验装置的优点是由于卡片的重力远小于钩码的重力，可以忽略不计。
INCLUDEPICTURE "../易错必究j.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../易错必究j.TIF" \* MERGEFORMAT
易错角度 对物体受力分析不准确
INCLUDEPICTURE "../易错案例j.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../易错案例j.TIF" \* MERGEFORMAT 如图甲所示，水平面上重为10 N的物体在2 N的水平推力F的作用下运动了3 s，撤去推力F后，物体又运动了1 s才停下，这4 s内物体做直线运动，其运动的v t图像如图乙所示，则t＝2 s时，物体受到的摩擦力为__2__N；t＝3.5 s时，物体受到的合力大小为__2__N。
【解析】由v t图像可知，0～3 s内物体做匀速直线运动，物体处于平衡状态，受到的摩擦力和推力是一对平衡力，二力大小相等，所以t＝2 s时，物体受到的摩擦力为2 N；3～4 s内，物体减速运动，此时已撤去推力，水平方向上只受摩擦力，由于压力大小和接触面的粗糙程度不变，所以摩擦力大小不变，仍为2 N；因竖直方向上的重力和支持力平衡，则t＝3.5 s时，物体受到的合力大小等于摩擦力，即F合＝f＝2 N。
【易错点睛】
1．物体静止时，处于平衡状态，摩擦力大小等于推力。
2．物体做匀速直线运动时，仍处于平衡状态，摩擦力大小等于推力。
3．撤去推力，物体靠惯性继续滑行过程中，摩擦力大小不变。
INCLUDEPICTURE "../触类旁通j.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../触类旁通j.TIF" \* MERGEFORMAT
1．一个箱子静止放在水平面上，当箱子受到10 N水平推力时，箱子未推动，这时箱子受到的摩擦力__等于__(选填“大于”“小于”或“等于”)10 N；当水平推力增大到15 N时，箱子恰好匀速运动；当水平推力增大到20 N时，木箱受到的摩擦力为__15__N，此时箱子将做__加速__(选填“加速”“减速”或“匀速”)运动。
【解析】本题考查二力平衡条件的应用。箱子受10 N的水平推力，箱子未动，说明箱子处于静止状态，则在水平方向上所受的推力与静摩擦力相互平衡，静摩擦力等于推力，等于10 N；当水平推力增大到15 N时，箱子恰好做匀速运动，所以此时滑动摩擦力与推力是一对平衡力，大小等于15 N，当水平推力增大到20 N时，箱子对地面的压力和接触面的粗糙程度不变，所以滑动摩擦力不变，仍为15 N；箱子受到的推力大于滑动摩擦力，箱子将做加速运动。
2．如图甲所示，完全相同的木块A和木块B叠放在水平桌面上，用大小为10 N的水平拉力F1拉动木块B，使木块A和木块B一起做匀速直线运动。若将A、B紧靠着放在水平桌面上，使其在原水平桌面上做匀速直线运动，如图乙所示，则F2＝__10__N。
【解析】木块A、B在10 N的水平拉力F1和摩擦力的作用下做匀速运动，处于平衡状态，受到平衡力作用，拉力和摩擦力大小相等，故摩擦力f＝F1＝10 N；将A、B紧靠着放在水平桌面上，做匀速直线运动，压力大小和接触面的粗糙程度不变，因此受到的摩擦力还是10 N，故仍需10 N的推力。
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