第三节 二力平衡
教材任务驱动
任务一 了解平衡状态
1.平衡状态:物体保持 或 状态。
2.平衡力:物体如果在两个力的作用下处于 状态,这两个力就互称为平衡力。
任务二 探究二力平衡的条件
【探究准备】
实验中,通过调整砝码的 来改变力的大小。
【探究过程】
【设计实验与制订计划】
1.实验器材:纸板、砝码、托盘、细线、滑轮等。
2.实验装置:
3.制订实验方案
通过改变砝码的质量、拉力的方向、扭转纸板、将纸板剪成两块等操作,探究二力平衡的条件。
【进行实验与收集证据】
1.实验操作
(1)探究两个力的大小和方向的关系:
①在左右两个托盘内分别放质量相等的砝码,观察纸板的运动状态。
②把两根细线全都绕在左边的滑轮上,在两托盘内放质量相等的砝码,使两根细线都向左拉,观察纸板的运动状态。
③在右边的托盘里再加一个砝码,左盘不增加砝码,观察纸板的运动状态。
(2)探究两个力是否作用在同一直线上:控制两托盘中砝码的质量 ,把纸板扭转一个角度,使两个力不在 上,观察纸板的运动状态。
(3)探究两个力是否作用在同一物体上:控制两个力的大小 、方向 并且作用在 上,用剪刀把纸板剪开,观察两块纸板的运动状态。
2.实验现象
纸板在水平方向上所受二力的情况 纸板的运动状态是否改变
大小 方向 是否在同一直线上 是否作用在同一物体上
相等 反向 是 是
相等 同向 是 是
不相等 反向 是 是 改变
相等 反向 否 是
相等 反向 是 否
【分析与论证】
实验结论:
二力平衡的条件:作用在 物体上的两个力大小 、方向 、作用在 直线上。
【交流与评估】
1.用纸板而不用木块作为研究对象的优点是什么
(1) 摩擦阻力对实验的影响;
(2)可将纸板剪为两部分,探究二力平衡时,二力是否作用在 上。
2.实验中的平衡状态选择静止状态而不是匀速直线运动状态的原因是 。
【温馨提示】→操作注意事项
1.细线一定绕在滑轮的凹槽内,可适当加润滑油,减少摩擦力对实验产生的影响;
2.改变托盘内砝码的质量时,要轻放;
3.两侧细线要同时对纸板施加拉力。
典题疑难突破
考点一探究二力平衡的条件
【典题1】在“探究二力平衡条件”的实验中:
【实验设计】
(1)两名同学不断改进并先后设计了三种实验方案,如图甲所示,请你判断出他们改进的先后顺序: (用字母表示),这样的改进是为了减小 对实验的影响。
(2)最终确认的实验方案如图乙所示,与图甲C中方案相比,此方案中可忽略卡片 对实验的影响。
【进行实验】
(3)如果物体只受到两个力的作用,且处于静止状态或匀速直线运动状态,说明这两个力是相互平衡的,实验中要使物体处于 状态。
(4)为了探究大小不相等的两个力能否平衡,如图乙所示,在线的两端分别挂上钩码,并通过调整 改变拉力的大小。
(5)当卡片处于静止状态后,将卡片扭转一定的角度后松手,卡片将 (选填“保持静止”或“扭转回来”)。说明: 。
(6)卡片已处于静止状态,小明用剪刀把卡片从中间剪开,卡片向两边运动。设计这一步骤的目的是探究二力平衡时,两个力必须满足 。
【实验延伸】
(7)利用如图丙装置 (选填“能”或“不能”)探究二力平衡的条件,理由是 。
考点二二力平衡
【典题2】(2024·上海中考)小申坐电梯回家时,电梯匀速上升。若他对电梯的压力为F1,电梯对他的支持力为F2,他受到的重力为G,则下列判断中正确的是( )
A.F1>G B.F2>G
C.F1和F2是平衡力 D.F2和G是平衡力
【技法点拨】 1.平衡力和相互作用力的区别:
项目 平衡力 相互作用力
图 示
不同点 作用在一个物体上 作用在两个物体上
相同点 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
2.二力平衡条件的应用:
(1)求力的大小和方向:
(2)判断物体的运动状态:如果物体受到的力是平衡力,则物体处于静止或匀速直线运动状态。
【变式】(2023·广安中考节选)“玉兔二号”月球车在月球表面留下了属于中国的印记。月球车的质量为135 kg,若车受到的阻力为车重的0.2倍,则月球车在月球上匀速直线行驶时受到的牵引力为 N。(g=10 N/kg,g月=g)
【规避雷区】
易错点 误认为平衡状态与物体的运动方向有关
【易错题】将重为G的物体A挂在弹簧测力计的挂钩上,当弹簧测力计拉着物体A以大小为v1的速度向上做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数为F1;当弹簧测力计拉着物体A以大小为v2的速度向下做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数为F2,已知v1>v2。若不计空气阻力,则下列判断中正确的是( )
A.F1可能大于G B.F2可能小于G
C.F1一定大于F2 D.F1一定等于F2
【纠错】
平衡状态指静止状态或匀速直线运动状态,与物体运动的方向无关。第三节 二力平衡
教材任务驱动
任务一 了解平衡状态
1.平衡状态:物体保持 静止 或 匀速直线运动 状态。
2.平衡力:物体如果在两个力的作用下处于 平衡 状态,这两个力就互称为平衡力。
任务二 探究二力平衡的条件
【探究准备】
实验中,通过调整砝码的 质量 来改变力的大小。
【探究过程】
【设计实验与制订计划】
1.实验器材:纸板、砝码、托盘、细线、滑轮等。
2.实验装置:
3.制订实验方案
通过改变砝码的质量、拉力的方向、扭转纸板、将纸板剪成两块等操作,探究二力平衡的条件。
【进行实验与收集证据】
1.实验操作
(1)探究两个力的大小和方向的关系:
①在左右两个托盘内分别放质量相等的砝码,观察纸板的运动状态。
②把两根细线全都绕在左边的滑轮上,在两托盘内放质量相等的砝码,使两根细线都向左拉,观察纸板的运动状态。
③在右边的托盘里再加一个砝码,左盘不增加砝码,观察纸板的运动状态。
(2)探究两个力是否作用在同一直线上:控制两托盘中砝码的质量 相等 ,把纸板扭转一个角度,使两个力不在 同一条直线 上,观察纸板的运动状态。
(3)探究两个力是否作用在同一物体上:控制两个力的大小 相等 、方向 相反 并且作用在 同一条直线 上,用剪刀把纸板剪开,观察两块纸板的运动状态。
2.实验现象
纸板在水平方向上所受二力的情况 纸板的运动状态是否改变
大小 方向 是否在同一直线上 是否作用在同一物体上
相等 反向 是 是 不改变
相等 同向 是 是 改变
不相等 反向 是 是 改变
相等 反向 否 是 改变
相等 反向 是 否 改变
【分析与论证】
实验结论:
二力平衡的条件:作用在 同一 物体上的两个力大小 相等 、方向 相反 、作用在 同一 直线上。
【交流与评估】
1.用纸板而不用木块作为研究对象的优点是什么
(1) 减小 摩擦阻力对实验的影响;
(2)可将纸板剪为两部分,探究二力平衡时,二力是否作用在 同一物体 上。
2.实验中的平衡状态选择静止状态而不是匀速直线运动状态的原因是 弹簧测力计示数稳定,便于操作 。
【温馨提示】→操作注意事项
1.细线一定绕在滑轮的凹槽内,可适当加润滑油,减少摩擦力对实验产生的影响;
2.改变托盘内砝码的质量时,要轻放;
3.两侧细线要同时对纸板施加拉力。
典题疑难突破
考点一探究二力平衡的条件
【典题1】在“探究二力平衡条件”的实验中:
【实验设计】
(1)两名同学不断改进并先后设计了三种实验方案,如图甲所示,请你判断出他们改进的先后顺序: B、A、C (用字母表示),这样的改进是为了减小 摩擦力 对实验的影响。
(2)最终确认的实验方案如图乙所示,与图甲C中方案相比,此方案中可忽略卡片 重力 对实验的影响。
【进行实验】
(3)如果物体只受到两个力的作用,且处于静止状态或匀速直线运动状态,说明这两个力是相互平衡的,实验中要使物体处于 静止 状态。
(4)为了探究大小不相等的两个力能否平衡,如图乙所示,在线的两端分别挂上钩码,并通过调整 钩码个数 改变拉力的大小。
(5)当卡片处于静止状态后,将卡片扭转一定的角度后松手,卡片将 扭转回来 (选填“保持静止”或“扭转回来”)。说明: 二力平衡时,要满足两个力在同一条直线上的条件 。
(6)卡片已处于静止状态,小明用剪刀把卡片从中间剪开,卡片向两边运动。设计这一步骤的目的是探究二力平衡时,两个力必须满足 作用在同一个物体上 。
【实验延伸】
(7)利用如图丙装置 能 (选填“能”或“不能”)探究二力平衡的条件,理由是 当两个力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,作用在同一个物体上时,小卡片还是处于静止状态,照样能完成实验 。
考点二二力平衡
【典题2】(2024·上海中考)小申坐电梯回家时,电梯匀速上升。若他对电梯的压力为F1,电梯对他的支持力为F2,他受到的重力为G,则下列判断中正确的是(D)
A.F1>G B.F2>G
C.F1和F2是平衡力 D.F2和G是平衡力
【技法点拨】 1.平衡力和相互作用力的区别:
项目 平衡力 相互作用力
图 示
不同点 作用在一个物体上 作用在两个物体上
相同点 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上
2.二力平衡条件的应用:
(1)求力的大小和方向:
(2)判断物体的运动状态:如果物体受到的力是平衡力,则物体处于静止或匀速直线运动状态。
【变式】(2023·广安中考节选)“玉兔二号”月球车在月球表面留下了属于中国的印记。月球车的质量为135 kg,若车受到的阻力为车重的0.2倍,则月球车在月球上匀速直线行驶时受到的牵引力为 45 N。(g=10 N/kg,g月=g)
【规避雷区】
易错点 误认为平衡状态与物体的运动方向有关
【易错题】将重为G的物体A挂在弹簧测力计的挂钩上,当弹簧测力计拉着物体A以大小为v1的速度向上做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数为F1;当弹簧测力计拉着物体A以大小为v2的速度向下做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数为F2,已知v1>v2。若不计空气阻力,则下列判断中正确的是(D)
A.F1可能大于G B.F2可能小于G
C.F1一定大于F2 D.F1一定等于F2
【纠错】
平衡状态指静止状态或匀速直线运动状态,与物体运动的方向无关。
课堂反馈,请使用“5分钟随堂练”P4
训练升级,请使用“课时过程性评价”P71
训练升级,请使用“重难强化练”P73、P74、P76
