第5节 二力平衡的条件
知识点 1 二力平衡的概念
1.物体受到几个力作用时,如果保持 或 状态,我们就说这几个力相互 ,物体处于 状态。
2.下列物体处于平衡状态的是 ( )
A.正在圆形轨道上运动的过山车
B.减速进站的火车
C.加速上升的火箭
D.在平直公路上匀速直线行驶的汽车
知识点 2 探究二力平衡的条件
3.如图3-5-1甲所示是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)小华利用轻质卡片做实验,是为了忽略卡片的 。
(2)将小卡片两边的线分别跨过滑轮,在线的两端挂上钩码(规格相同),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。
(3)当小卡片平衡时,小华将小卡片 (填“翻转”或“旋转”)一个角度,并且保持两根细线平行,松手后小卡片 (填“能”或“不能”)在此位置平衡,设计此实验步骤的目的是探究 。
(4)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示的情况下,小华下一步的操作是 。
(5)当小卡片平衡时,小华将左边滑轮的位置下调(如图乙所示),目的是研究不在
(填“水平方向”或“同一直线”)上的两个力能否平衡。
(6)综上可得,作用在同一物体上的两个力,如果大小 、方向 ,并且作用在 ,这两个力就彼此平衡。
知识点 3 区别平衡力和相互作用力
4.平衡力和相互作用力的相同点:大小 , 方向 ,作用在同一 上;平衡力和相互作用力的不同点:平衡力作用在 物体上,相互作用力作用在 物体上。电灯通过电线挂在天花板上处于静止状态,电线对灯的拉力和 是一对平衡力,灯对电线的拉力和 是一对相互作用力。
5.图3-5-2是杂技表演独轮车在某一时刻停止在地面的情景,下列分析正确的是 ( )
A.人受到的重力与独轮车对人的支持力是一对平衡力
B.人受到的重力与人对独轮车的压力是一对平衡力
C.人受到的重力与人对独轮车的压力是一对相互作用力
D.人对独轮车的压力与独轮车对人的支持力是一对平衡力
6. (2020安徽)如图3-5-3所示,一轻质弹簧(即重力不计),上端挂在铁架台的水平横杆上,下端挂一重力为G的小球并保持静止。图中分别给出了该状态下小球和弹簧的受力示意图。下列判断正确的是( )
A.G与F3是一对平衡力
B.G与F3是一对相互作用力
C.F1与F2是一对平衡力
D.F1与F2是一对相互作用力
7.如图3-5-4所示,小红穿上滑冰鞋向右用力推墙,会被墙向左推开。下列说法中正确的是 ( )
A.人先对墙施加了推力,然后墙再对人施加推力
B.墙对人的推力大于人对墙的推力
C.人对墙的推力与墙对人的推力是一对平衡力
D.人对墙的推力与墙对人的推力是一对相互作用力
8.如图3-5-5所示,“嫦娥三号”着陆器向下喷气获得反推力,以较小速度向月球表面匀速降落。着陆器匀速降落时,重力与反推力 ( )
A.施力物体相同 B.是相互作用力
C.是一对平衡力 D.其合力向下
9.如图3-5-6所示是小欢和小乐探究“二力平衡条件”时的实验情景,回答下列问题。
(1)据图分析,此实验的研究对象是 ; 小欢在实验中保持F1和F2大小相等,将小车扭转一个角度,松手后发现小车无法在原位置静止。小欢进行此实验的目的是探究二力平衡时,必须满足的条件之一是两个力 。
(2)小乐在进行上述实验时,将“扭转”错误理解为“翻转”,将车轮朝上放置,结果小车保持原位置静止,在此基础上她又将小车扭转了一定角度,小车仍然在原位置静止,则此时F1与F2
(填“是”或“不是”)平衡力。
10.如图3-5-7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。请回答:(均填“>”“<”或“=”)
(1)当货物M静止时,N G。
(2)当叉车使货物匀速上升时,N G。
(3)当叉车使货物加速上升时,N G。加速下降时,N G。
自|我|提|升
11.[例题] 为了研究摆锤的摆动,小明用细绳把摆锤悬挂起来,将摆锤从A点由静止释放,利用频闪照相技术(每隔相同时间拍摄一次)拍摄摆锤的位置如图3-5-8所示。
(1)摆锤到达最高点B时,是否处于平衡状态 (填“是”或“否”)。
(2)小明发现摆锤从A点运动到O点时速度越来越大,他从照片中获得的证据是
。
[提示] (1)摆锤到达最高点B时,受拉力和重力作用,二者 (填“在”或“不在”)同一直线上,所以 (填“是”或“不是”)一对平衡力,因此,其处于非平衡状态。
(2)由题意,摆锤时间间隔 ,而摆锤间距 ,可知摆锤的速度越来越大。
[变式] 为了研究摆锤的摆动,小明用细绳把摆锤悬挂起来,将摆锤从A点静止释放,经过O点(最低点)到达最高点B,不计空气阻力。
(1)小明认为摆锤经过O点时处于非平衡状态,他的依据是 。
(2)如果摆锤经过O点时确实处于非平衡状态,从二力平衡的条件分析,你认为可能的原因是 。
答案
第5节 二力平衡的条件
1.静止 匀速直线运动 平衡 平衡
2.D
3.(1)重力
(2)相反 钩码个数
(3)旋转 不能
不在同一条直线上的两个力能否平衡
(4)把小卡片剪成两半,观察小卡片能否平衡
(5)水平方向
(6)相等 相反 同一条直线上
4.相等 相反 直线 同一 不同 灯所受的重力 电线对灯的拉力
5.A 人受到的重力与独轮车对人的支持力大小相等、方向相反、作用在同一个物体上、作用在同一条直线上,是一对平衡力;人受到的重力与人对独轮车的压力作用在两个物体上,方向相同,既不是一对平衡力,也不是一对相互作用力;人对独轮车的压力与独轮车对人的支持力大小相等、方向相反、作用在两个物体上、作用在同一条直线上,是一对相互作用力。
6.D G是小球受到的重力,F3是横杆对弹簧的拉力,受力物体不同,不可能为一对平衡力;重力G的施力物体为地球、受力物体为小球,F3的施力物体为横杆、受力物体为弹簧,不满足相互作用力的条件;F1是弹簧对球的拉力,F2是球对弹簧的拉力,受力物体不同,不可能为一对平衡力,但F1与F2大小相等、方向相反,作用在不同物体上,作用在一条直线上,是一对相互作用力。
7.D 本题考查对平衡力和相互作用力的理解和掌握。人对墙施加了推力,同时墙对人施加推力;人对墙的推力与墙对人的推力是一对相互作用力,它们大小相等。
8.C
9.(1)小车 作用在同一直线上 (2)不是
10.(1)= (2)= (3)> <
(1)货物静止时,受到的支持力N和重力G是一对平衡力,即N=G。
(2)无论货物匀速上升还是匀速下降,都做匀速直线运动,因此受到的力是一对平衡力,即N=G。
(3)货物加速上升时,合力的方向向上,因此支持力大于重力,即N>G。
货物加速下降时,合力的方向向下,因此支持力小于重力,即N11.[例题] (1)否
(2)摆锤相邻位置间隔越来越大
[提示] (1)不在 不是
(2)相同 越来越大
[变式] (1)摆锤没有处于静止或匀速直线运动状态
(2)拉力与重力的大小不同