苏科版初二物理下册 第9章《力与运动》9.1 二力平衡(辅导讲义)(含答案)

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名称 苏科版初二物理下册 第9章《力与运动》9.1 二力平衡(辅导讲义)(含答案)
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资源类型 教案
版本资源 苏科版
科目 物理
更新时间 2023-01-15 05:25:01

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第九章 力与运动
9.1二力平衡
1.力的平衡定义:①物体在受到几个力作用时,如果能保持静止状态或匀速直线运动状态,我们就说这几个力平衡。
②静止状态或匀速直线运动状态可称为平衡状态。
③当物体受到两个力的作用而处于平衡状态时称为二力平衡。相互平衡的两个力的合力为零。
2. 二力平衡条件:二个力作用在同一物体上、大小相等、方向相反、并且在同一条直线上。(用力的三要素去记!)
3.平衡力与相互作用力比较:
相同点:①大小相等;②方向相反;③作用在一条直线上。
不同点:平衡力作用在一个物体上可以是不同性质的力;相互力作用在不同物体上是相同性质的力。
4.实验:探究二力平衡的条件
(1)实验目的:探究二力平衡的条件
(2)实验设计及改进过程:
甲乙丙丁
改进过程:
方案甲→方案乙:减小摩擦力对实验的影响。
方案乙→方案丙:消除摩擦力对实验的影响。
方案丙→方案丁:减小受力物体重力对实验的影响
最终选择丁方案进行实验。
(3)实验器材:弹簧测力计,定滑轮,小卡片,质量相同的钩码,细绳(如图丁)
(4)实验步骤:
①验证平衡力大小相等:将系在小卡片(重力可忽略不计)两对角上的细线分别跨过左右支架上的滑轮,并在细线的两端挂上相等重力的钩码,小卡片保持静止;
②验证平衡力方向相反:使作用在小卡片上的两个拉力方向相反,卡片保持静止,使作用在小卡片上的两个拉力相同,卡片不能保持静止;
③验证平衡力作用在同一条直线上:当小卡片平衡时,将小卡片转过一个角度,松手后小卡片不能平衡;
④验证平衡力作用在同一物体上:将小卡片从中间剪开,钩码向两侧滑落。
(5)实验结论:相互平衡的两个力作用在同一物体上、大小相等、方向相反、并且在同一条直线上。
典型例题
类型一 探究二力平衡条件的实验
例1如图甲是小华同学“探究二力平衡条件”时的实验情景。
(1)小华将小卡片(重力可忽略不计)两边的线分别绕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_______来改变拉力的大小;
(2)小华将卡片扭转一定角度,如图乙所示。松手后发现卡片又恢复图甲原状。这说明两个力必须作用在_______,物体才能平衡;
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小华下一步操作是______;
(4)小刚用如图丙所示的装置进行“探究二力平衡条件”,将木块放在水平桌面上。同学们认为小华的实验优于小刚的实验,其主要原因是_______。
A.减少了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
(5)为了验证小华的结论,小刚同学将卡片往上拉到一定距离,如图丁所示。松手后发现卡片又恢复图甲原状,小刚的方法_______(选填“能”或“不能”)得到(2)中结论。
类型二 判断是否为平衡力
例2如图,小华做家务劳动时,用平行于水平地面的力推桌子,但桌子没有被排动。下列叙述中的两个力属于一对平衡力的是( )
A.人对桌子的推力与桌子对人的推力
B.桌子受到的重力与桌子对地面的压力
C.桌子受到的重力与地面对桌子的支持力
D.桌子对人的推力与地面对桌子的摩擦力
例32022年4月16日上午,神舟十三号载人飞船平安返回地面,返回舱直立落地,如下图所示,堪称完美。下列说法正确的是( )
A.返回舱所受的重力与地面对返回舱的支持力是一对平衡力
B.返回舱所受的重力与返回舱对地面的压力是一对平衡力
C.返回舱对地面的压力与地面对返回舱支持力是一对平衡力
D.返回舱对地面的压力与空气对返回舱的浮力是一对平衡力
例4如图所示,是运动员举着杠铃保持静止的情景。下面所述的两个力是一对平衡力的是( )
A.运动员受到的重力和地面对他的支持力
B.杠铃受到的重力和运动员对它的支持力
C.杠铃受到的重力和它对运动员的压力
D.运动员受到的重力和他对地面的压力
类型三 对平衡状态的理解
例5如下图所示,下列物体能处于平衡状态的是( )
A. B. C. D.
例6下列情景中,处于平衡状态的是( )
A.绕地匀速运动的卫星 B.匀速下降的运动员C.下落的苹果 D.加速奔跑的猎豹
例7 在下列事例中,处于平衡状态的是( )
A.弯道行驶的汽车 B.荡到最高点的秋千 C.匀速上行电梯上的人 D.加速升空的火箭
类型四辨别相互作用力和平衡力
例82022年北京冬奥会的吉祥物冰墩墩深受大家喜爱,网友都直呼一墩难求。如图所示,是放在水平桌面上静止的冰墩墩,下列说法正确的是( )
A.冰墩墩受到的重力和冰墩墩对桌面的压力是一对相互作用力
B.冰墩墩受到的重力和桌面对冰墩墩的支持力是一对相互作用力
C.冰墩墩对桌面的压力和桌面对冰墩墩的支持力是一对平衡力
D.冰墩墩受到的重力和桌面对冰墩墩的支持力是一对平衡力
典型例题
类型一 探究二力平衡条件的实验
例1如图甲是小华同学“探究二力平衡条件”时的实验情景。
(1)小华将小卡片(重力可忽略不计)两边的线分别绕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_______来改变拉力的大小;
(2)小华将卡片扭转一定角度,如图乙所示。松手后发现卡片又恢复图甲原状。这说明两个力必须作用在_______,物体才能平衡;
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小华下一步操作是______;
(4)小刚用如图丙所示的装置进行“探究二力平衡条件”,将木块放在水平桌面上。同学们认为小华的实验优于小刚的实验,其主要原因是_______。
A.减少了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
(5)为了验证小华的结论,小刚同学将卡片往上拉到一定距离,如图丁所示。松手后发现卡片又恢复图甲原状,小刚的方法_______(选填“能”或“不能”)得到(2)中结论。
【答案】钩码的数量同一直线上将卡片沿中间剪开,看卡片能否平衡 A 不能
【详解】
(1)[1]实验中,保持两个拉力在同一直线上,调整细线两端的钩码数量来改变拉力的大小。
(2)[2]小卡片转过一个角度,小卡片两端的拉力就不在一条直线上,松手后发现卡片不能保持平衡状态,这说明两个力必须作用在同一直线上,物体才能平衡。
(3)[3]为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,需要将卡片沿中间剪开,看卡片能否平衡。
(4)[4]小华实验用的小卡片重力小,悬在空中不受摩擦力影响;小刚实验用的木块放在水平桌面上,木块和桌面之间存在摩擦力,摩擦力是不能消除的,实验要受到摩擦力影响,所以还是小华的实验方案好,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
(5)[5]如图丁,将卡片位置改变后,此时两个力虽然不在同一条直线上,但同时两个力的方向也不是相反的,不符合控制变量法的要求,所以小刚的方法不能得到结论。
类型二 判断是否为平衡力
例2如图,小华做家务劳动时,用平行于水平地面的力推桌子,但桌子没有被排动。下列叙述中的两个力属于一对平衡力的是( )
A.人对桌子的推力与桌子对人的推力
B.桌子受到的重力与桌子对地面的压力
C.桌子受到的重力与地面对桌子的支持力
D.桌子对人的推力与地面对桌子的摩擦力
【答案】C
【详解】
A.人对桌子的推力作用在桌子上,施力物是人,桌子对人的推力作用在人身上,施力物是桌子,所以这两个力是一对相互作用力,而不是一对平衡力,故A不符合题意;
B.桌子受到的重力作用在桌子上,桌子对地面的压力作用在地面上,两个力不是作用在同一物体上,不是一对平衡力,故B不符合题意;
C.桌子受到的重力作用在桌子上,方向竖直向下,地面对桌子的支持力作用在桌子上,方向竖直向上,桌子处于静止状态,所以竖直方向上的两个力是一对平衡力,故C符合题意;
D.桌子对人的推力作用在人身上,地面对桌子的摩擦力作用在桌子上,两个力不是作用在同一物体上,不是一对平衡力,故D不符合题意。
故选C。
例3 2022年4月16日上午,神舟十三号载人飞船平安返回地面,返回舱直立落地,如下图所示,堪称完美。下列说法正确的是()
A.返回舱所受的重力与地面对返回舱的支持力是一对平衡力
B.返回舱所受的重力与返回舱对地面的压力是一对平衡力
C.返回舱对地面的压力与地面对返回舱支持力是一对平衡力
D.返回舱对地面的压力与空气对返回舱的浮力是一对平衡力
【答案】A
【详解】
A.一对平衡力要同时满足4个条件:两个力要作用在同一个物体上、大小相等、方向相反、在同一条直线上;返回舱所受的重力和地面对返回舱的支持力,满足一对平衡力的4个条件,故A正确;
B.返回舱所受的重力的受力物体是返回舱,返回舱对地面的压力的受力物体是地面,两个力不是作用在同一个物体上,故B错误;
C.返回舱对地面的压力与地面对返回舱的支持力是一对相互作用力,两个力分别作用在不同的物体上,故C错误;
D.返回舱对地面的压力的受力物体是地面,空气对返回舱的浮力的受力物体是返回舱,两个力分别作用在不同的物体上,故D错误。
故选A。
例4如图所示,是运动员举着杠铃保持静止的情景。下面所述的两个力是一对平衡力的是()
A.运动员受到的重力和地面对他的支持力
B.杠铃受到的重力和运动员对它的支持力
C.杠铃受到的重力和它对运动员的压力
D.运动员受到的重力和他对地面的压力
【答案】B
【详解】
A.运动员举着杠铃保持静止,运动员受到重力、杠铃对运动员的压力以及地面对运动员的支持力的作用,所以运动员受到的重力和地面对运动员的支持力大小并不相等,即不是一对平衡力,故A错误;
B.杠铃受到的重力和运动员对它的支持力,大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在同一个物体上,是一对平衡力,故B正确;
C.杠铃受到的重力,受力物体是杠铃,它对运动员的压力,受力物体是运动员,两个力的受力物体不同,所以不是一对平衡力,故C错误;
D.运动员受到的重力,受力物体是运动员,运动员对地面的压力,受力物体是地面,两个力的受力物体不同,所以不是一对平衡力,故D错误。
故选B。
类型三对平衡状态的理解
例5如下图所示,下列物体能处于平衡状态的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】
A.由图知,二力不在同一直线上,不是一对平衡力,物体不能处于平衡状态,故A不符合题意;
B.由图知,这两个力符合平衡力的条件,大小相等,方向相反,作用在一条直线上,作用在同一个物体上,因此是一对平衡力,物体能处于平衡状态,故B符合题意;
C.由图知,二力作用在两个物体上,不是一对平衡力,物体不能处于平衡状态,故C不符合题意;
D.由图知,二力的大小不相等,则二力不是一对平衡力,物体不能处于平衡状态,故D不符合题意。
故选B。
例6下列情景中,处于平衡状态的是( )
A.绕地匀速运动的卫星 B.匀速下降的运动员 C.下落的苹果 D.加速奔跑的猎豹
【答案】B
【详解】
物体受到平衡力作用时能保持平衡状态,即静止状态或匀速直线运动状态。
A.绕地匀速运动的卫星,运动方向不断发生变化,处于非平衡状态,故A不符合题意;
B.匀速下降的热气球,处于平衡状态,故B符合题意;
C.下落的苹果,速度的大小时刻变化,处于非平衡状态,故C不符合题意;
D.加速奔跑的猎豹,速度的大小时刻变化,处于非平衡状态,故D不符合题意。
故选B。
例7 在下列事例中,处于平衡状态的是()
A.弯道行驶的汽车 B.荡到最高点的秋千 C.匀速上行电梯上的人 D.加速升空的火箭
【答案】C
【详解】
A.弯道行驶的汽车其运动方向时刻在变,运动状态发生改变,处于非平衡状态,故A不符合题意;
B.荡到最高点的秋千时瞬时静止,但始终受到竖直向下重力的作用,即受力不平衡,处于非平衡状态,故B不符合题意;
C.竖直匀速上行的电梯运动状态不变,处于平衡状态,故C符合题意;
D.加速升空的火箭其速度越来越大,运动状态发生改变,处于非平衡状态,故D不符合题意。
故选C。
类型四辨别相互作用力和平衡力
例82022年北京冬奥会的吉祥物冰墩墩深受大家喜爱,网友都直呼一墩难求。如图所示,是放在水平桌面上静止的冰墩墩,下列说法正确的是( )
A.冰墩墩受到的重力和冰墩墩对桌面的压力是一对相互作用力
B.冰墩墩受到的重力和桌面对冰墩墩的支持力是一对相互作用力
C.冰墩墩对桌面的压力和桌面对冰墩墩的支持力是一对平衡力
D.冰墩墩受到的重力和桌面对冰墩墩的支持力是一对平衡力
【答案】D
【详解】
A.冰墩墩受到的重力竖直向下,冰墩墩对桌面的压力也竖直向下,而且它们不是同种性质的力,故不是相互作用力,故A错误;
BD.冰墩墩受到的重力和桌面对冰墩墩的支持力都作用在冰墩墩上,且大小相等、方向相反,在同一直线上,因此这是一对平衡力,而一对相互作用力一定作用在两个物体上,故B错误,D正确;
C.冰墩墩对桌面的压力和桌面对冰墩墩的支持力,作用在两个物体上,且大小相等,方向相反,在同一直线上,因此它们是一对相互作用力,不是平衡力,故C错误。
故选D