名师导学——3.5 二力平衡的条件

3.5 二力平衡的条件
学习指要
一、知识要点
1．二力平衡
一个物体在两个力的作用下，如果保持匀速直线运动状态或静止状态，我们就说这两个力互相平衡。
2．二力平衡的条件
作用在一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，并且作用在同一条直线上，这两个力就互相平衡。也可概括成“同物、同线、等大、反向”八个字。21*cnjy*com
二、重要提示
1．力与运动状态的关系
力
运动状态
物体不受外力的作用
匀速直线运动状态或静止状态
物体受平衡力的作用
匀速直线运动状态或静止状态
物体受非平衡力的作用
运动状态发生改变
2．平衡力和相互作用力的区别
平衡力
相互作用力
作用点
同一物体
不同的两个物体
方向
相反
相反
大小
相等
相等
作用效果
处于静止或匀速直线运动状态
改变或不改变运动状态
力的变化
一个力变化，另一个力不一定变化
同时产生、同时变化、同时消失
科学广场
为什么走钢丝要摆动双臂
走钢丝是我国具有悠久历史的杂技表演之一，看过表演的人都会赞叹表演者的精湛技艺。
杂技演员踩在细细的钢丝上，可谓毫无“立足之地”，但他们却能在钢丝上如履平地，灵活地表演出各种惊险和优美的动作，不时赢得观众们的阵阵掌声。杂技演员走钢丝时，为什么不会摔下来呢?我们知道，不管什么物体，如果要保持平衡，物体的重力作用线(通过重心的竖直线)必须通过支撑面(物体与起支持作用的物体的接触面)，如果重力作用线不通过支撑面，物体就要倒下。
根据物体平衡的条件，这就要走钢丝的演员始终使自己身体的重力作用线通过支撑面——钢丝。由于钢丝很细，对人的支撑面极小，一般人很难让身体的重力作用线恰好落在钢丝上，因此随时会倒。杂技演员走钢丝时，会伸开双臂，左右摆动，这样是为了调节身体的重心，将身体的重力作用线调整到钢丝上，使身体重新恢复平衡。平时，我们也有这样的体验：当身体晃动即将倒下时，我们会立即摆动双臂使身体重新站稳。这时，我们也是靠摆动双臂来调节身体平衡的。
有的杂技演员在表演走钢丝时，手里还拿着一根长长的竹竿，或者是雨伞等其他东西。你可千万别以为这些东西是表演者多余的负担，恰恰相反，这些是表演者平衡身体的工具，它们起到了延长手臂的作用。21*cnjy*com
解题指导21*cnjy*com
【例l】如图3.5—1所示，弹簧自重不计，上端固定在天花板上，下端悬挂一个小球，处于静止状态，下列几种说法中属于相互平衡的力的是 ( )
A．天花板对弹簧的拉力和弹簧对天花板的拉力
B．球对弹簧的拉力和弹簧对球的拉力21*cnjy*com
C．弹簧对球的拉力和球受到的重力21*cnjy*com
D．球对弹簧的拉力和球受到的重力21*cnjy*com
【解析】二力平衡必须是两个力作用在同一物体上，而天花板对弹簧的拉力作用在弹簧上，弹簧对天花板的拉力作用在天花板上，此二力没有作用在同一物体上，所以不是平衡力，A错；球对弹簧的拉力作用在弹簧上，弹簧对球的拉力作用在球上，此二力没有作用在同一物体上，所以不是平衡力，B错；弹簧对球的拉力作用在球上，且方向竖直向上，球受到的重力作用在球上，且方向竖直向下，此二力是平衡力，C对D也是二力没有作用在同一物体上，D错。21*cnjy*com
【答案】C21*cnjy*com
【例2】在水平桌面上有一个物体，当小明用500牛的力向右沿水平方向推该物体时，物体静止不动。则该物体所受到的阻力 ( )
A．小于500牛 B．等于500牛
C．大于500牛 D．不能确定
【解析】 由题意可知物体处于静止状态，也就是平衡状态。对物体进行受力分析，如图3.5—2所示，物体在水平方向上受向右的推力F和向左的阻力f的作用，因为物体处于平衡状态，也就是二力平衡，两个力是一对平衡力，所以这两个力必然大小相等。
【答案】B
同步训练 A组
1．下列图中所画的两个力彼此平衡的是 ( )
2．在实验中经常会出现实验现象与理论的“不配合”，理性思考这些现象有助于提高我们的科学素养。
21*cnjy*com
(1)如图是研究二力平衡的实验装置，此时小车保持静止。若在右盘中再加入一个较小的砝码，小车理应向右运动，但实际操作时小车往往仍保持静止。你认为出现这种现象的原因是
_______________________________。
(2)当实验现象与理论之间出现“不配合”时，可取的做法是 ( )
A．否定相应的理论
B．放弃实验，直接认同相应的理论
C．查阅资料，了解理论的适用条件
3． 一个重500牛的物体，当受到500牛竖直向上的拉力时(不计空气阻力)，该物体 ( )
A．一定处于静止状态21*cnjy*com
B．一定处于匀速上升状态21*cnjy*com
C．一定处于匀速下降状态21*cnjy*com
D．以上三种状态都有可能21*cnjy*com
4．如图所示，三个质量相同的物体分别受到竖直向上的拉力作用，处于不同的状态：甲静止，乙以5米/秒的速度向上做匀速直线运动，丙以5米/秒的速度向下做匀速直线运动。F甲、F乙、F丙的大小关系是 ( )
A．F甲=F乙=F丙 B．F甲＜F乙＜F丙 C．F乙＞F甲＞F丙 D．F丙＞F甲＞F乙
5．下图是利用每秒闪光l0次的照相装置拍摄到的四个物体运动的闪光照片(图中的黑点表示物体)。其中可能受到平衡力作用的物体是 ( )
6．一个物体受到两个力的作用，且这两个力的三要素完全相同，则这两个力 ( )
A．一定是平衡力 B．一定不是平衡力
C．可能是平衡力 D．都有可能
7．如图所示，一个重为20牛的物块，在F=25牛的压力作用下，紧贴墙壁匀速下滑，则物块受到墙壁的阻力的方向和大小分别为 ( )
A．竖直向下；大小为20牛
B．竖直向上；大小为20牛
C．竖直向上；大小为25牛21*cnjy*com
D．水平向左；大小为25牛21*cnjy*com
8．下列物体中，受力不平衡的是 ( )
9．如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平拉力F的作用，F的大小与时间t的关系如图乙所示，物体的运动速度v与时间t的关系如图丙所示。由图象可知，当t=1秒时，物体处于_______状态；当t=5秒时。物体受到的阻力为_______牛。
同步训练 B组
10．下列关于排球练习时的情景分析正确的址 ( )
A．排球离开手后还能继续向上运动是由于受到惯性的作用
B．在击打排球过程中人对排球的力与排球的重力是一对平衡力
C．手击打排球的力大于排球对手的作用力
D．排球上升到最高点时受力不平衡
11．如图是小明在玩过山车时的情景。下列对此过程中小明的状况叙述正确的是 （ ）
A．质量不断改变
B．运动方向不变
C．受到重力的方向始终竖直向下
D．在运动中始终处于二力平衡状态
12．在探究“二力平衡条件”的实验中。请回答问题：
(1)甲、乙两组同学分别选择器材后，设计组装的实验装置如图①所示。老师指出乙组同学选择的器材更加合理，其原因是：___________________。
(2)在探究力的大小对二力平衡的影响时，利用了定滑轮能够改变力的方向的特点，并通过 调整________来改变F1和F2的大小。
(3)保持F1和F2相等，用手将小车扭转到图②中的位置，松手后，小车将无法在此位置平衡。实验中设计这一步骤的目的是为了探究二力平衡时，两个力必须满足哪个条件?________。
参考答案21*cnjy*com
3．5 二力平衡的条件
1．C 2．(1)小车与桌面之间存在摩擦 (2)C 3．D 4．A 5．D 6．B 7．B 8．D 9．静止 4 10．D ll．C l2．(1)小车与桌面间的摩擦较小，可以忽略不计 (2)砝码质量 作用在同一条直线上21*cnjy*com