第5节 二力平衡的条件 同步练习（31张ppt）

(共31张PPT)
第3章 运动和力
第5节 二力平衡的条件
学习目标
1.知道物体的平衡状态——静止或匀速直线运动的状态。
2.理解二力平衡的条件，知道平衡力与相互作用力的区别与联系，会判断两个力是否为平衡力。
3.能运用二力平衡的条件及物体受力与运动状态的关系分析问题。
知识点1 二力平衡
1.教材第111页读图：物体的受力情况
图示
受力分析 挂在天花板上的吊灯，受到向下的重力和电线对它向上的拉力 货物受到向下的重力和吊机对它向上的拉力
状态 静止 匀速直线运动
吊灯
被匀速提起的货物
2.二力平衡：一个物体在两个力的作用下，如果保持静止或匀速直线运动状态，就说明这两个力是平衡的（即二力平衡）。
注意 物体保持静止或匀速直线运动的状态称为平衡状态。注意,“保持”一词也很关键。竖直上抛的物体,到达最高点时有极为短暂的“静止”,但不能保持,随即就下落,所以竖直上抛的物体在最高点的状态不能称为平衡状态。
归纳总结
物体的运动状态与受力情况的关系
典例1 下列物体受到平衡力的是( )
A.空中自由下落的苹果 B.竖直向上抛出的石子
C.做匀速圆周运动的小球 D.匀速直线下降的跳伞运动员
D
[解析]
选项 分析
A 下落的苹果的速度越来越快→速度不断变大→处于非平衡状态
B 上抛的石子→先向上减速运动，再向下加速运动→速度大小和方向都变化→处于非平衡状态
C 做匀速圆周运动的小球→速度方向不断发生变化→处于非平衡状态
D 跳伞运动员匀速直线下降→做匀速直线运动→处于平衡状态→受力平衡
例题点拨
物体是否受力平衡的判断方法
知识点2 二力平衡的条件 重点
1.实验探究：二力平衡的条件
提出 问题 二力平衡时，这两个力有什么特点？二力平衡的条件是什么？
猜想与假设 可能与两个力的大小、方向、是否作用在同一直线上有关
设计 实验 改变轻质塑料板两侧绳子拉力的大小（通过改变钩码的质量实现）、方向和是否共线（通过扭转塑料板实现）,由静止释放塑料板,观察塑料板在什么条件下会保持静止状态不变
进行实验 图示
进行实验 操作 （1）在两边的绳套上挂等重的钩码 （2）在两边的绳套上挂不等重的钩码 （3）在两边绳套上挂等重的钩码，将塑料板稍向下移动 （4）在两边的绳套上挂等重的钩码，并将塑料板扭转一个角度，使塑料板两侧绳子相互平行
现象 放开塑料板后，塑料板保持静止 放开塑料板后，塑料板将会向钩码重的一侧运动 放开塑料板后，塑料板将会向上运动 放开塑料板后，塑料板将会旋转
续表
进行实验 分析 此时塑料板两侧受到的拉力大小相等，方向相反，在同一直线上，塑料板处于平衡状态 此时塑料板两侧受到的拉力方向相反，在同一直线上，但大小不相等，塑料板不能处于平衡状态 此时塑料板两侧受到的拉力大小相等，但方向并非严格相反，塑料板不能处于平衡状态 此时塑料板两侧受到的拉力大 小相等，方向相反，但不在一条直线上，塑料板不能处于平衡状态
续表
实验记录
实验结论 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，那么这两个力就相互平衡
续表
注意 （1）实验中选用的塑料板较轻，其所受重力远小于绳子对其的拉力，因此可以忽略塑料板所受的重力，认为塑料板只受到绳子的拉力。
（2）虽然上述结论是在物体静止的情形时得出的，但它也同样适用于物体做匀速直线运动的情形。
拓展培优
右图所示的也是一种探究“二力平衡条件”的实验装置。利用这种装置进行实验时，只考虑小车在水平方向上所受的两个拉力 、 的关系，即探究当 和 满足什么条件时能使小车处于平衡状态。实验过程与上面的实验过程基本相同。
典例2 [台州仙居期中] 图中 与 是一对平衡力的是( )
A.&1& B.&2&
C.&3& D.&4&
C
[解析]
选项 是否作用在同一物体上 是否大小相等 是否方向相反 是否作用在同一条直线上 是否为一对平衡力
A √ √ √ × ×
B √ √ × × ×
C √ √ √ √ √
D √ × √ √ ×
2.平衡力和相互作用力的异同
平衡力 相互作用力
示意图
相同点 大小 相等 方向 相反，且在同一条直线上 不同点 作用对象 作用在同一物体上 分别作用在两个物体上
作用时间 二力具有独立性，当一个力消失或变化时，另一个力可能不变 同时产生、同时消失
作用效果 两个力作用在同一物体上，使物体保持平衡状态 两个力分别作用在不同的物体上，产生不同的效果
典例3 （原创题）如图所示，人沿水平方向拉牛，但没有拉动。下列说法中正确的是( )
C
A.绳拉牛的力和牛拉绳的力是一对平衡力
B.绳拉牛的力小于牛拉绳的力
C.人拉绳的力和牛拉绳的力是一对平衡力
D.人拉绳的力小于牛拉绳的力
[解析] 绳拉牛的力与牛拉绳的力是一对相互作用力，大小相等，A、B错误；人拉绳的力和牛拉绳的力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在同一个物体上，是一对平衡力，C正确，D错误。
例题点拨
判断两个大小相等、方向相反、作用在同一直线上的力是平衡力还是相互作用力，关键是看这两个力是否作用在同一物体上。
知识点3 二力平衡条件的应用
1.判断未知力的大小和方向
（1）若物体只受两个力的作用，且保持静止或匀速直线运动状态，那么这两个力一定是一对平衡力，必定满足“同体、等大、反向、共线”四个条件。若知道其中一个力，即可求出另一个力。
（2）物体在水平方向上受到一对作用力，在竖直方向上也受到一对作用力，若物体能保持静止或匀速直线运动状态，则水平方向的一对力是平衡力，竖直方向的一对力也是平衡力。若知道一个力，即可求出对应的平衡力。
2.判断物体的运动状态
若物体只受到两个力，且这两个力满足“同体、等大、反向、共线”四个条件，那么可以判断该物体一定处于静止或匀速直线运动状态。
典例4 吊车以 的速度将重为 的物体匀速向上提起，这时钢索对重物的拉力是________ ；若钢索改为以 的速度使重物匀速下降，此时钢索对重物的拉力大小是________ ，方向__________。


竖直向上
[解析] 重物匀速向上时，做匀速直线运动，受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力，拉力和重力是一对平衡力，大小相等，所以拉力大小是 ；若钢索改为以 的速度使重物匀速下降，重物仍做匀速直线运动，受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力，拉力和重力是一对平衡力，大小相等，所以拉力大小仍是 。
题型1 平衡力的辨析★★★
典例5 静止在水平桌面上的粉笔盒受到的平衡力是( )
A.粉笔盒所受的重力和粉笔盒对桌面的压力
B.粉笔盒所受的重力和桌面对粉笔盒的支持力
C.粉笔盒对桌面的压力和桌面对粉笔盒的支持力
D.粉笔盒对地球的引力和地球对粉笔盒的引力
B
[解析] 放在水平桌面上的粉笔盒处于静止状态，所受到的平衡力是粉笔盒受到的重力和桌面对粉笔盒的支持力，这两个力作用在同一物体上，大小相等，方向相反，并且在同一直线上。
一题多解
确定受力物体辨别平衡力
选项A中两个力的受力物体分别为粉笔盒和桌面；选项B中两个力的受力物体均为粉笔盒；选项C中两个力的受力物体分别为桌面和粉笔盒；选项D中两个力的受力物体分别为地球和粉笔盒。利用排除法可知B正确。
题型2 二力平衡的应用
角度1 比较力的大小★★★
典例6 如图甲所示，纸带穿过打点计时器（每隔相等时间在纸带上打下一个点）与一木块左侧相连，木块在弹簧测力计作用下沿水平桌面向右运动时，就能在纸带上打出一系列的点。图乙中①和②是打点计时器先后打出的两条纸带，与其对应的弹簧测力计的示数分别为 、 ，木块运动的速度分别为 、 ,那么( )
B
A. , B. ,
C. , D. ,
[解析] 由图乙中①和②所示的点可知，每隔相等时间在纸带上打出的点之间的距离相等，因此，两条纸带均做匀速直线运动。由于相邻两点之间的时间间隔相等，但②中打出的点之间的距离比①中的大，所以纸带②的速度比纸带①的速度大，即木块的运动速度 。以木块为研究对象，虽然 ，但木块都是做匀速直线运动，即都处于平衡状态，所以两木块所受力均为平衡力，即在水平方向上所受弹簧测力计的拉力和阻力都为一对平衡力。由于阻力大小不变，所以弹簧测力计对木块的拉力大小也不变，因此，两次弹簧测力计的示数相同，即 。
用相同时间比较路程的方法比较运动的快慢
思路点拨
角度2 判断力的方向（易错）★★★★
典例7 在图中作出沿虚线方向匀速飞翔的大雁受到的重力 和空气作用力 的示意图。
[答案] 如图所示。
[解析] 大雁正沿直线朝斜向上方向匀速飞翔，处于平衡状态，则大雁受到的重力 和空气对它的作用力 是一对平衡力， ；因为重力方向始终竖直向下，所以空气对它的作用力竖直向上，二力的作用点在重心 处，如图所示。
易错警示
误认为大雁受到的空气作用力沿虚线方向。
若物体处于平衡状态，可利用平衡力的特点及已知力的方向判断未知力的方向。
题型3 探究二力平衡的条件★★★★
典例8 [杭州西湖区期末] 在“探究二力平衡的条件”实验中，实验设计如图所示。
（1）当小车在水平桌面上处于______或匀速直线运动状态时，表明小车处于平衡状态，实验中通过改变两边的__________来改变小车受到的拉力 、 的大小。
静止
钩码质量
（2）实验中观察到，当静止的小车两边挂上不等的钩码时，小车将______（选填“运动”或“静止”），说明此时二力________（选填“平衡”或“不平衡”）。
运动
不平衡
（3）实验中，保持 、 的大小相等，将小车保持水平放置后扭转
一个角度，松手后，小车______保持静止（选填“能”或“不能”），此操作的目的是探究大小相等、方向相反但__________________的两个力是否可以平衡。
不能
不在同一条直线上