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第九章 力与运动
9.1二力平衡
前面学过,物体的运动状态有很多种;其中,运动状态不变的情况有两种:静止状态以及匀速直线运动状态;
那么,物体的运动状态与物体的受力情况之间有什么关系呢?本章,我们一起来学习力与运动之间的关系。
【学习目标】
1.什么是二力平衡
2.二力平衡的条件
3.二力平衡的应用
【一、什么是二力平衡】
【读一读】阅读课本P62,掌握二力平衡;
记一记:
1.平衡状态:物体在几个力的作用下保持静止或匀速直线运动,我们就说该物体处于平衡状态。
2.二力平衡:如果物体在两个力作用下,处于平衡状态,我们就说这两个力相互平衡。(这两个力称为一对平衡力)
想一想:两个力满足什么条件时,才能是一对平衡力呢?
【二、探究二力平衡的条件】
【议一议】
如图所示,忽略卡片的重力(P63信息快递),此时卡片在两个拉力作用下处于静止状态(平衡状态),想一想,这一对平衡力满足哪些条件呢?
满足四个条件:
a.作用在同一物体上
b.大小相等
c.方向相反
d.在同一直线上
想一想:一对平衡力必须要同时满足上面四个条件吗?
探究1:一对平衡力是否一定要作用在同一物体上?
想一想:
如图,如何在保持其他三个条件不变的情况下,让这两个拉力不是作用在同一物体上呢?
如图,用剪刀把卡片从中间剪开,观察卡片是否还能保持平衡状态?
通过实验可以看出,卡片将不再保持静止,说明:一对平衡力一定要作用在同一物体上!
探究2:一对平衡力是否一定要大小相等?
想一想:
如图,如何在保持其他三个条件不变的情况下,让这两个拉力的大小不相等呢?
如图,在线的两端挂上数量不等的钩码,观察卡片是否还能保持平衡状态?
通过实验可以看出,卡片将不再保持静止,说明:一对平衡力一定要大小相等!
探究3:一对平衡力是否一定要方向相反?
想一想:
如图,如何在保持其他三个条件不变的情况下,让这两个拉力的方向不相反?
如图,将钩码挂在卡片的同一侧,观察卡片是否还能保持平衡状态?
通过实验可以看出,卡片将不再保持静止,说明:一对平衡力一定要方向相反!
探究4:一对平衡力是否一定要在同一直线上?
想一想:
如图,如何在保持其他三个条件不变的情况下,让这两个拉力不在同一直线上呢?
如图,将卡片旋转一个角度,观察卡片是否还能保持平衡状态?
通过实验可以看出,卡片将不再保持静止,说明:一对平衡力一定要在同一直线上!
想一想:能否利用如图的装置来探究二力平衡的条件?
如图,木块在竖直方向上受到支持力和重力的作用,他们是一对平衡力,在效果上相互抵消,所以可以忽略不计;
但是,木块在水平方向上除了受到两个拉力的作用,还可能会受到摩檫力的作用,此时摩檫力较大不能忽略不计;如何减小摩檫力呢?
【三、二力平衡的应用】
【读一读】阅读课本P64,了解二力平衡的应用;
测重力
找重心
测量滑动摩擦力
想一想:图中,哪一种方法更方便测量?为什么?
1.乙更方便测量;
2.不需要匀速拉动木板;
弹簧测力计静止,示数稳定,更容易读数。
一对相互作用力 一对平衡力
相同点 大小 相等 相等
方向 相反,且在同一直线上 相反,且在同一直线上
区别 作用对象 在两个物体之间 (A对B、B对A) 作用在同一物体上
力的性质 力的性质相同 (同时产生,同时消失) 力的性质不相关
【议一议】
一对平衡力与一对相互作用力两者之间有什么区别呢?
【随堂练习】
1.一本重为10N的书,静止放在水平桌面上,受到哪几个力的作用,分别为多大?几个力之间是什么关系?
思路:(对物体进行受力分析)
1.一般分别从竖直方向上与水平方向上独自进行分析;
2.灵活运用二力平衡的知识,
a.物体处于平衡状态,则一定受到的是平衡力
b.物体受到的是平衡力,则一定处于平衡状态
F牵
G
F支
f
v
3.质量为2吨的汽车在平直公路上匀速行驶时,受到的摩擦
力为车重的0.15倍,求:汽车的牵引力的大小。
2、运动员匀速下落,若伞和人总重1000牛,则伞受到的阻力f是多少?
G
=1000N
f
4.下图中,二力能平衡的是( )
5N
5N
3N
3N
2N
2N
2N
2N
A
B
C
D
B
5.起重机吊着5×104N 的重物,当重物静止时,钢丝绳的对它拉力为_______ N;当重物匀速上升时,钢丝绳对它的拉力为_______N;当重物匀速下降时,钢丝绳的拉力为_______N,此时拉力方向________ 。
5×104
5×104
5×104
竖直向上
6.一个物体同时受到两个力的作用,这两个力的三要素完全相同,那么这两个力( )
A 肯定是平衡力 B 肯定不是平衡力
C 可能是平衡力,也可能不是平衡力 D 无法确定
B
7. 一本书放在水平桌面上,下列几对力中,哪对是平衡力( )
书受到的重力和桌子对书的支持力
书受到的重力和书对桌子的压力
书对桌子的压力和桌子对书的支持力
书受到的重力和桌子受到的重力
A
8.用100N的力水平向右推一木箱,但没有推动,木箱处于______状态,水平方向受推力和_____力的作用,此力与推力是一对______ ,则此力的方向________,大小是_______。
摩擦
100N
水平向左
平衡
平衡力
F
f
9.用弹簧测力计测量滑动摩擦力时,应水平拉动木块做匀速直线运动,弹簧测力计对木块的拉力才等于木块所受的滑动摩擦力,这应用了___________的知识。
二力平衡
10.体重为490N的某同学用双手握住竖直的木杆匀速上攀,他所受的摩擦力( )
A.等于490N,方向竖直向下 B.等于490N,方向竖直向上
C.大于490N,方向竖直向下 D.小于490N,方向竖直向上
B
11.用力F=40N,按住一重10N的木块,如图所示,当木块沿竖直方向匀速下滑时, 木块受到的摩擦力的大小是( )
A、30N B、40N
C、50N D、10N
D
12.用手握住一个质量为0.5kg空瓶子,静止在手中不动。
(1)求瓶子受到的摩擦力;
(2)手握瓶子的力增大,瓶子受到的摩擦力;
(3)往瓶子加1kg的水,瓶子仍静止在手中不动,瓶子受到的摩擦力
5N
5N
15N
13.如图甲所示是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)小华将系于小卡片
(重力可忽略不计)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。
相反
钩码的数量
一、 二力平衡
(2)当小卡片平衡时,小华将小卡片转过一个角度,松手后小卡片________(选填“能”或“不能”)平衡。设计此实验步骤的目的是探究____________________________________。
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在如图甲所示情况下,小华下一步的操作是:_______________。
(4)在探究同一问题时,小明将木块放在水平桌面上,设计了如图乙所示的实验,同学们认为小华的实验优于小明的实验。 其主要原因是________。
A.减小摩擦力对实验结果的影响
B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡
D.小卡片容易扭转
不能
不在同一条直线上的两个力能否平衡
把小卡片剪开
A
14.完成课本【www】1-4题。