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第六章 力和运动
第四节 二力平衡
知识清单
一、二力平衡
1.平衡状态:物体在几个力的作用下处于 或 状态.
2.二力平衡:物体在两个力的作用下处于 状态.
3.二力平衡的条件
作用在 物体上的两个力,必须大小 ,方向 ,并作用在 直线上.
提示
判断两个力是否为平衡力,就是看“同体、等大、反向、共线”这四个条件是否同时具备.还要特别注意平衡力与相互作用力的区别:相互平衡的两个力作用在同一物体上,作用力与反作用力分别作用在不同的物体上.
二、二力平衡条件的应用
1.如果一个物体受到的力为平衡力,则物体处于 或 状态.
2.物体在两个力的作用下处于平衡状态时,可以根据其中一个力的大小和方向,确定另外一个力的 和 .
提示
求同一直线上二力的合力,首先判断二力的方向.方向相同,则二力相加;方向相反,则二力相减,合力的方向与二力中较大的力的方向相同.
基础演练
考点一 二力平衡
1.下列现象中,物体处于平衡状态的是( )
A.熟透的苹果从树上竖直下落 B.空中匀速水平飞行的大雁
C.“嫦娥一号”围绕月球运动 D.加速追赶猎物的猎豹
2.下列受到非平衡力作用的物体是 ( )
A.匀速直线行驶的汽车 B.用力搬一块大石头,但没有搬动
C.静止在地面上的桌子 D.从滑梯上加速下滑的小孩
3.很多的杂技表演都要讲求“平衡”,如图是一杂技表演的情景,女演员单手撑在男演员身上,二者都处于静止状态.下列各对力中属于平衡力的是 ( )
A.女演员对男演员的压力和男演员对女演员的支持力
B.男演员受到的重力和地面对男演员的支持力
C.女演员受到的重力和男演员对女演员的支持力
D.男演员对地面的压力和地面对男演员的支持力
4.2022年7月29日,我国在西昌卫星发射中心使用“长征二号丁”运载火箭,成功将“遥感三十五号”03组卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道.火箭加速升空时,火箭推力_______________(选填“大于”“等于”或“小于”)重力,当卫星绕着地球做匀速圆周运动时,卫星受到的是 (选填“平衡力”或“非平衡力”).
考点二 二力平衡的条件
5.如图所示,体操运动员静止在平衡木上时,与运动员所受重力是一对平衡力的是 ( )
A.平衡木对运动员的支持力
B.运动员对平衡木的压力
C.平衡木受到的重力
D.运动员对地球的吸引力
6.一个物体做匀速圆周运动,则此物体( )
A.一定受力,但受力不一定平衡 B.一定受力,且受力一定不平衡
C.一定不受力 D.可能受力,也可能不受力
7.如图所示,细绳下面拴一根弹簧,弹簧下面系着一个木块,当木块静止不动时,木块受到的一对平衡力是 ; 木块和弹簧间的一对相互作用力
是 .
8.在探究“二力平衡的条件”的实验中,小刚同学采用的实验装置如图甲所示,小华同学采用的实验装置如图乙所示.
(1)当物体处于静止状态或 状态时,它受到的力是相互平衡的.
(2)这两个实验装置中,你认为装置 (选填“甲”或“乙”)更科学.
(3)在装置乙中将小车旋转一定角度,松手后,发现小车旋转后又恢复原状.这说明两个力必须作用在同一 (选填“物体”或“直线”)上,物体才能平衡.
考点三 二力平衡条件的应用
9.如图所示,人坐在吊椅(椅面水平)上静止时,下列说法正确的是( )
A.人对吊椅的压力和吊环对吊椅的拉力是一对平衡力
B.人所受的重力和吊椅对人的支持力是一对平衡力
C.吊椅所受的重力和吊椅对人的支持力是一对相互作用力
D.人所受的重力和人对吊椅的压力是同一个力
10.用钢丝绳系上一个重为500N的物体,当钢丝绳拉着它匀速上升时,绳对物体的拉力是____________N;若将拉力增大,则物体速度将 (选填“增大”“不变”或“减小”);当钢丝绳拉着物体静止时,绳对物体的拉力是 ____ N.
11.如图所示,跳伞运动员在从飞机上跳下,降落伞打开之前,下落会越来越快,此时运动员受到的阻力 重力;当降落伞打开后,运动员匀速下落时,受到的阻力 _____________重力.(均选填“大于”“小于”或“等于”)
12.如图是悬挂在课桌旁的文具袋.请在图中标出文具袋重心O的大致位置,并以O为作用点画出文具袋静止时的受力示意图.
能力提升
13.一个物体同时受到两个三要素完全相同的力的作用,那么这两个力 ( )
A.一定是平衡力 B.可能是平衡力 C.一定不是平衡力 D.无法判断
14.如图所示,小红提着包站在水平地面上,下列各对力中属于平衡力的是 ( )
A.手对包的拉力与包对手的拉力
B.小红所受的重力与包对手的拉力
C.手对包的拉力与包所受的重力
D.包所受的重力与地面对小红的支持力
15.如图所示,2022年北京冬奥会高山滑雪比赛,运动员与旗门杆(弹性杆)发生碰撞,导致运动员滑行速度明显变慢且杆明显变弯.碰撞过程中,杆阻碍运动员滑行的力与运动员撞击杆的力,属于( )
A.同一个力
B.一对平衡力
C.一对相互作用力
D.同一物体受到的不满足平衡条件的两个力
16.将重为G的物体挂于弹簧测力计下,使它们先以大小为v 的速度向上做匀速直线运动,后以大小为v 的速度向下做匀速直线运动,且v >v .已知前后两次弹簧测力计的示数分别为F 、F ,若不计空气阻力,则( )
A. F 可能大于G B. F 可能小于G C. F 一定大于F D. F 一定等于F
17.上体育课,同学们在排球垫球项目时的情景如图所示,下列判断正确的是 ( )
A.垫球时,手感觉疼,说明球对手的力大于手对球的力
B.球静止在水平地面上时,球受到的重力和地面对球的支持力是一对平衡力
C.离手后升到最高处的球受到一对平衡力
D.站在水平地面的学生受到的重力和地面对她的支持力是一对相互作用力
18.如图所示,叠放在一起的A、B、C三个石块处于静止状态,下列说法正确的是( )
A. B石块受到A石块的重力和压力的作用
B. B石块受到三个力的作用
C. C石块对B石块的支持力和A石块对B 石块的压力是一对平衡力
D. A、B、C三个石块所受合力不为零
19.起重机的钢绳吊着 5×10 N 的重物,先以0.5m/s的速度匀速上升,后静止在空中,再以1m/s的速度匀速下降,在这三个运动状态下,钢绳对重物的拉力分别为F 、F 、F ,则 (均选填“>”“<”或“=”)
20.联欢会上,小明请大家做一个游戏:左脚和左侧身体紧贴墙面站立静止(如图所示),然后右脚抬离地面,若能使身体仍然保持静止不动者获胜.你认为抬起右脚后,人____________(选填“能”或“不能”)保持静止不动,原因是 _
______________________________.
21.如图所示,小钢球在光滑水平面上沿直线运动,在小钢球运动路线旁放一磁铁,小钢球将做曲线运动,此时小钢球所受的力是 (选填“平衡”或“非平衡”)力.若小钢球运动到A点时,拿走磁铁,小钢球将做 运动;你的理由是 .
22.一辆质量为1.5×10 kg的小汽车,以60km/h的速度在水平路面上匀速向南行驶时受到的牵引力为2000N,那么汽车受到的阻力为2000N,方向是 ;当它停在水平路面上时,它受到的支持力为 N,方向是 .(g取10N/kg)
23.如图所示,甲、乙两物体均在两个力的作用下处于静止状态,请在图中分别画出另一个力F .
24.某同学在妈妈的协助下,利用家中物品探究二力平衡的条件.
[实验器材]晾衣架两个、相同的矿泉水瓶若干、小卡片若干、细线、水、剪刀等.
[设计实验]如图1所示.
(1)将小卡片两侧各系一根细线,再把细线的另一端分别穿过晾衣架.
(2)将两个矿泉水瓶分别绑在细线两端,请妈妈用两手各提起一个晾衣架,按照以下步骤进行实验,观察并记录小卡片的受力及运动情况.
[进行实验]
(1)如图1所示,提起两个装有水量不等的矿泉水瓶.
(2)如图2所示,提起两个装有水量相等的矿泉水瓶,再将其中一只手逐渐放低,使小卡片倾斜至如图3所示.
(3)用剪刀把图3中的小卡片从中间剪断.
(4)更换小卡片,重新组装,如图4所示,使小卡片扭转一定的角度.
小卡片所受二力情况 小卡片的
实验 步骤 是否作用在 同一物体上 大小 方向 是否作用在 同一直线上 运动状态 是否改变
(1) 是 不等 相反 是 是
(2) 是 相等 相反 是 否
(3) 否 / / / 是
(4) 是 相等 相反 ① 是
请将表格中①的内容补充到横线上: .
[结论]上述实验表明,二力平衡的条件是:作用在同一物体上的两个力,必须大小 ,方向相反,并作用在 上.
[交流与评估]
(1)本实验中的晾衣架起到了改变拉力的 的作用.
(2)静止在水平桌面上的剪刀,它受到的 力和 力是一对平衡力.
素养培育
25.探究“作用在同一个物体上二力平衡的条件”,需要比较“平衡”和“不平衡”两种不同状态的受力情况才可以得出结论.实验室内的实验装置如图所示(定滑轮按45°角固定在桌边上).小红利用此装置做实验过程中,将木块进行扭转,小亮说:“由于定滑轮无法扭转,所以会影响实验效果.”
(1)在木块不扭转的情况下,“二力平衡”的三个条件中,对哪些平衡条件的探究存在缺陷
(2)根据实验需要改进该实验装置,简述你的改进方案.
参考答案
知识清单
一、1.静止 匀速直线运动 2.平衡 3.同一 相等 相反 同一条
二、1.静止 匀速直线运动 2.大小 方向
基础演练
1. B 2. D 3. C 4.大于 非平衡力 5. A 6. B
7.木块的重力和弹簧对木块的拉力 木块对弹簧的拉力和弹簧对木块的拉力
8.(1)匀速直线运动 (2)乙 (3)直线
9. B 10.500增大 500 =
11.小于 等于
12.如图所示.
能力提升
13. C 14. C 15. C 16. D 17. B 18. B 19.= =
20.不能 支持力和重力不在同一直线上
21.非平衡 匀速直线 小钢球在水平方向上不受力
22.水平向北 1.5× 10 竖直向上
23.如图所示.
24.[进行实验]否
[结论]相等 同一条直线
[交流与评估](1)方向 (2)重 支持
素养培育
25.(1)方向相反;作用在同一条直线上.
(2)将两侧的定滑轮一个固定,使另一个的角度可调.(答案合理均可)
[解析](1)在木块不扭转的情况下,不能探究二力是否应作用在同一条直线上;由于定滑轮位置固定,所以二力是始终作用在相反方向上,不能改变力的方向,也就不能证明平衡的二力必须方向相反.(2)由于木块受摩擦力较大,所以挂不同钩码时,也可能使木块静止,因此探究二力是否大小相等的条件也存在缺陷.针对缺陷进行改进,可以使一个定滑轮角度可调,能够改变拉力方向;可以将木块换为小车或卡片减小摩擦力对实验的影响.
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