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第5节 二力平衡的条件
A知识要点分类练 夯实基础
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、加速上升的火箭 B、减速进站的火车
C、做匀速圆周运动的卫星 D、停在地面的小汽车
知识点2 探究二力平衡的条件
3、如图3-5-1所示是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
图3-5-1
（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 。
为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在如图所示的情况下,小华下一步的操作
是 。
（5）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。
4、如图3-5-2所示,物体所受的两个力彼此平衡的是（ ）
A B C D
图3-5-2
知识点3 区别平衡力和相互作用力
5、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。
6、笔筒静止在水平桌面上,与笔筒受到的重力相互平衡的力是（ ）
A、桌子的重力 B、笔筒对桌面的压力
C、桌面对笔筒的支持力 D、地面对桌子的支持力
B规律方法综合练 提升能力
7、(2022绍兴改编)如图3-5-3所示,小敏用条形磁铁使铁钉竖直静止在空中,细线紧绷且质量不计。下列说法正确的是（ ）
图3-5-3
A、手对磁铁的压力与磁铁的重力是一对平衡力
B、铁钉受到的磁力与自身重力大小相等
C、桌面对石头的支持力和石头的重力是一对平衡力
D、细线对石头的拉力和石头对细线的拉力是一对相互作用力
8、如图3-5-4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5m/s的速度向上做匀速直线运动,丙以5m/s的速度向下做匀速直线运动。不计空气阻力,则F甲、F乙、F丙的大小关系是（ ）
甲 乙 丙
图3-5-4
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
9、小金同学在科技馆观摩自行车走钢丝表演后回家做了一个模型,把挂了一个钩码的小自行车放在钢丝上,如图3-5-5所示,下列说法正确的是（ ）
图3-5-5
A、自行车的重力与钢丝对自行车的支持力是一对平衡力
B、自行车和所挂钩码的总重力与钢丝对自行车的支持力是一对平衡力
C、自行车对钢丝的压力与钢丝对自行车的支持力是一对平衡力
D、自行车对绳的拉力与钩码的重力是一对平衡力
10、如图3-5-6所示,质量为m的物体静置于水平地面上,受到大小为mg的拉力F的作用后,该物体的运动状态是（ ）
图3-5-6
A、静止在水平地面上
B、向上做变速运动
C、在水平地面上向左做匀速直线运动
D、在水平地面上向右做匀速直线运动
11、如图3-5-7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。
图3-5-7
（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。小欢进行此实验步骤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,在此基础上他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。
自|我|提|升|练
12、【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。
图3-5-8
（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,摆锤处于非平衡状态。
（2）由题意知,摆锤相邻位置时间间隔 ，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点由静止释放,经过O点（最低点）,到达最高点B,不计空气阻力（图3-5-8）。
（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 。
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第5节 二力平衡的条件
A知识要点分类练 夯实基础
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。
【答案】 静止 匀速直线运动 平衡 平衡
【解析】【分析】【详解】物体受到几个力作用时，如果保持静止状态或匀速直线运动状态，我们就说这几个力相互平衡，物体处于平衡状态。故答案为：静止 匀速直线运动 平衡 平衡
2、下列物体处于平衡状态的是（▲）
A、加速上升的火箭 B、减速进站的火车
C、做匀速圆周运动的卫星 D、停在地面的小汽车
【答案】D
【解析】物体静止或做匀速直线运动，处于平衡状态，受平衡力作用；物体不处于平衡状态时，不受平衡力作用。
【分析】我们将物体的静止和匀速直线运动称之为平衡状态，在平衡状态下物体受力一定是平衡的，即受平衡力的作用。
【详解】A、腾空加速上升的火箭，速度在增大，运动状态不断变化，不受平衡力作用，故A不符合题意；B、减速进站的火车，速度的大小不断减小，不受平衡力作用，故B不符合题意；C、做匀速圆周运动的卫星，运动方向始终在改变，即运动状态发生了改变，所以运动的卫星受到的力不是平衡力；故C不符合题意； D、小汽车停在地面，汽车处于静止状态，受平衡力作用，故D符合题意。
故选：D。
知识点2 探究二力平衡的条件
3、如图3-5-1所示是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
图3-5-1
（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 ▲ 。
为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在如图所示的情况下,小华下一步的操作
是 ▲ 。
（5）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。
【答案】（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）相等 相反 同一直线上
【解析】【分析】【详解】（1）小华利用轻质卡片做实验，是为了忽略小卡片的重力对实验的影响。（2）保持两个方向相反的拉力作用在同一直线上，调整细线两端的钩码个数来改变拉力的大小，当两端钩码个数相等时，作用在小卡片上的两个拉力方向相反，大小相等，实验中通过改变钩码个数来改变拉力的大小。（3）为观察不在同一直线上的两个力能否平衡，可用手将小卡片旋转一定角度，并保持两个拉力方向相反，则松开手后小卡片不能保持平衡，会发生转动。（4）当小卡片平衡时，用剪刀迅速剪断小卡片，由于两个拉力不在同一物体上，所以两侧钩码落下，说明二力平衡的另一个条件是作用在同一物体上。（5）如果两个力满足：作用在同一物体上，大小相等，方向相反，并且在同一直线上的特点，那么这两个力就是一对平衡力。
故答案为（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）相等 相反 同一直线上
4、如图3-5-2所示,物体所受的两个力彼此平衡的是（▲）
A B C D
图3-5-2
【答案】 C
【解析】【分析】【详解】A、两个力不是作用在同一直线上，所以不是一对平衡力，故A选项错误；B、两个力的大小不相等，故B选项错误；C、两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在一个物体上，所以是一对平衡力，故C选项正确；D、两个力不是在同一条直线上，所以不是一对平衡力，故D选项错误。故选C。
知识点3 区别平衡力和相互作用力
5、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。
【答案】相等 相反 直线 同一 不同 灯所受的重力 电线对灯的拉力
【解析】【分析】【详解】平衡力和相互作用力的相同点是大小相等，方向相反 ,作用在同一直线上；平衡力和相互作用力的不同点是平衡力作用在同一物体上,相互作用力作用在不同物体上。电灯通过电线挂在天花板上处于静止状态，电线对灯的拉力和灯所受的重力，二力的大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，作用在同一个物体上（都作用在电灯上），所以这两个力是一对平衡力。电灯通过电线挂在天花板上，灯对电线有向下的拉力，由于物体间力的作用是相互的，则电线对灯有向上的拉力，所以灯对电线的拉力和电线对灯的拉力是一对相互作用力。
故答案为：相等 相反 直线 同一 不同 灯所受的重力 电线对灯的拉力
6、笔筒静止在水平桌面上,与笔筒受到的重力相互平衡的力是（▲）
A、桌子的重力 B、笔筒对桌面的压力
C、桌面对笔筒的支持力 D、地面对桌子的支持力
【答案】C
【解析】【分析】【详解】A、桌子的重力与笔筒所受的重力，方向都是竖直向下且大小不相等，不是一对平衡力，故A错误；B、笔筒对桌面的压力与笔筒所受的重力，方向都是竖直向下且作用点不在同一个物体上，不是一对平衡力，故B错误；C、桌面对笔筒的支持力与书所受的重力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上且作用在同一个物体上，是一对平衡力，故C正确；D、地面对桌子的支持力与笔筒所受的重力，两个力大小不相等且作用在两个物体上，不是一对平衡力，故D错误。故选：C。
B规律方法综合练 提升能力
7、(2022绍兴改编)如图3-5-3所示,小敏用条形磁铁使铁钉竖直静止在空中,细线紧绷且质量不计。下列说法正确的是（▲）
图3-5-3
A、手对磁铁的压力与磁铁的重力是一对平衡力
B、铁钉受到的磁力与自身重力大小相等
C、桌面对石头的支持力和石头的重力是一对平衡力
D、细线对石头的拉力和石头对细线的拉力是一对相互作用力
【答案】D
【解析】对铁钉受力分析可得。二力平衡的条件是：作用在同一物体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上。相互作用力的条件是：作用在两个物体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
【分析】本题考查了平衡力和相互作用力的区分，属于基础题。
【详解】A、手对磁铁的压力与磁铁的重力是一对平衡力，故A错误；B、铁钉在竖直方向上受到竖直向下的重力和细线的拉力，竖直向上的磁力，这三个力是平衡力，磁力等于重力和拉力的和，故B错误；C、桌面对石头的支持力、细线的拉力和石头的重力是一对平衡力，故C错误；D、细线对石头的拉力和石头对细线的拉力作用在两个物体上，是一对相互作用力，故D正确。故选：D。
8、如图3-5-4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5m/s的速度向上做匀速直线运动,丙以5m/s的速度向下做匀速直线运动。不计空气阻力,则F甲、F乙、F丙的大小关系是（▲）
甲 乙 丙
图3-5-4
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
【答案】A
【解析】解决本题需掌握：当物体处于静止或匀速直线运动状态时，处于平衡状态及二力平衡的条件。
【分析】解决本题的关键是能不能准确的判断什么是平衡状态。
【详解】三个物体虽然速度不同，但由于甲静止，乙、丙都是匀速运动，故都处于平衡状态，即受力平衡，不计空气阻力，则三个物体所受拉力与重力相等，即三个力大小相等。故选A。
9、小金同学在科技馆观摩自行车走钢丝表演后回家做了一个模型,把挂了一个钩码的小自行车放在钢丝上,如图3-5-5所示,下列说法正确的是（▲）
图3-5-5
A、自行车的重力与钢丝对自行车的支持力是一对平衡力
B、自行车和所挂钩码的总重力与钢丝对自行车的支持力是一对平衡力
C、自行车对钢丝的压力与钢丝对自行车的支持力是一对平衡力
D、自行车对绳的拉力与钩码的重力是一对平衡力
【答案】B
【解析】【分析】【详解】钢丝对自行车的支持力等于自行车和所挂钩码的重力的和，不等于自行车的重力，不是一对平衡力，故A错误；自行车和所挂钩码总重力与钢丝对自行车的支持力满足二力平衡的四个条件，是一对平衡力，故B正确；自行车对钢丝的压力与钢丝对自行车的支持力没有作用在同一个物体上，不是一对平衡力，故C错误；自行车对绳的拉力与钩码的重力没有作用在同一个物体上，不是一对平衡力，故D错误。故选：B。
10、如图3-5-6所示,质量为m的物体静置于水平地面上,受到大小为mg的拉力F的作用后,该物体的运动状态是（▲）
图3-5-6
A、静止在水平地面上
B、向上做变速运动
C、在水平地面上向左做匀速直线运动
D、在水平地面上向右做匀速直线运动
【答案】A
【解析】物体受到平衡力的作用，处于静止状态或匀速直线运动状态。
【分析】本题考查运动和力的关系，属于基础题。
【详解】物体的重力为G=mg,方向竖直向下，由题意知拉力F=mg,方向竖直向上，物体受力平衡，仍然静止在水平地面上。故选A。
11、如图3-5-7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。
图3-5-7
（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。小欢进行此实验步骤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,在此基础上他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。
【答案】（1）小车 作用在同一直线上 （2）不是
【解析】（1）根据图示分析可确定研究对象；二力平衡的条件之一是作用在同一条直线上；（2）静止或做匀速直线运动的物体受到平衡力的作用，当两个力满足四个条件时，才是一对平衡力，即“作用在同一个物体上、大小相等、方向相反、在同一条直线上”。
【分析】解决此类实验的关键是探究力的大小关系、方向是否在同一直线上，并且保证它们作用在同一物体上。
【详解】（1）由图知，小车在水平方向上受到两个拉力的作用，可利用小车来探究“二力平衡条件”，即研究对象是小车；将小车扭转一个角度，两个拉力不在同一直线上，放手后发现，小车将无法在此位置平衡，进行此实验的目的是探究二力平衡时，两个力必须满足的条件之一是两个力作用在同一直线上。（2）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，此时两边的拉力不在同一直线上，二力不平衡，即F1与F2不是平衡力。故答案为：（1）小车 作用在同一直线上 （2）不是
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12、【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。
图3-5-8
（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,摆锤处于非平衡状态。
（2）由题意知,摆锤相邻位置时间间隔 ▲ ，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点由静止释放,经过O点（最低点）,到达最高点B,不计空气阻力（图3-5-8）。
（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】【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
【解析】（1）小球到达最高点时只受重力和摆线的拉力作用，根据几个力平衡的概念可知不能平衡；（2）间隔时间相同，摆锤相邻位置间隔越来越大，说明速度越来越快。 （3）物体处于平衡状态时，保持静止或匀速直线运动状态；（4）两个力平衡的条件：两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
【分析】此类题目是中考中必不可少的题目，要加强练习，引导学生从实验中分析现象，归纳总结规律。
【详解】【例题】（1）摆锤到达最高点B时，所受的合力不为零，处于非平衡状态。（2）小明发现摆锤从A点运动到O点时速度越来越大，从照片中获得的证据是摆锤相邻位置间隔越来越大，根据υυ=可知，在相同时间内，运动的路程越来越长，所以速度越来越大。 【提示】（1）摆锤到达最高点B时,受拉力和重力作用,二者不在同一直线上,所以不是一对平衡力,因此,摆锤处于非平衡状态。（2）由题意知,摆锤相邻位置时间间隔相同，而摆锤间距越来越大,可知摆锤的速度越来越大。【变式】（1）小明认为摆锤经过O点时处于非平衡状态，它的依据是摆锤没有处于静止或做匀速直线运动状态。（2）如果摆锤经过0点时确实处于非平衡状态，从二力平衡的条件分析，可能的原因是拉力与重力的大小不同。
故答案为：【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
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