第2节 二力平衡
平衡状态
1.下列物体处于平衡状态的是 ( )
A.飞机加速上升
B.汽车关闭发动机后速度逐渐变慢
C.匀速下落的雨滴
D.小球在光滑的水平面上做匀速圆周运动
2.物体受到几个力的作用时,如果保持 或 状态,我们就说这几个力相互平衡,物体处于平衡状态。
二力平衡的条件
3.如图所示,物体挂在弹簧测力计上,处于静止状态。下列说法正确的是 ( )
A.弹簧测力计对物体的拉力与物体对弹簧测力计的拉力是一对平衡力
B.物体受到的重力与物体对弹簧测力计的拉力是一对相互作用力
C.物体受到的拉力与物体受到的重力是一对平衡力
D.弹簧测力计对物体的拉力大于物体受到的重力
4.如图所示,小车在水平方向上受到两个力的作用,我们通过观察小车在水平方向上受到不同的两个力作用时,小车是否处于静止状态来探究二力平衡需要满足哪些条件。
(1)把小车放在较 (选填“光滑”或“粗糙”)的水平桌面上,对实验结论的得出更有利。
(2)向两吊盘中加砝码,当两吊盘中的砝码质量 (选填“相等”或“不相等”)时,小车静止。
(3)保持两吊盘中的砝码质量相等,将小车在桌面上旋转一个角度后松手,小车会转动,直到两边的细线 。
(4)如果将两边的吊盘挂在小车同一端的同一挂钩上(即沿同一方向拉小车),可以发现小车不会静止,这是为了表明小车受到的二力若平衡,必须满足 这一条件而设计的一个步骤。
(5)通过上述过程可知:作用在 上的两个力,只有当大小相等、方向相反,且作用在同一条直线上时,这两个力才彼此平衡。
二力平衡条件的应用
5.汽车在水平路面上匀速直线行驶,与汽车的重力相平衡的是 ( )
A.汽车受到的牵引力
B.汽车受到的阻力
C.汽车对路面的压力
D.路面对汽车的支持力
6.茶杯静止在水平桌面上,下列各对力中属于平衡力的是 ( )
A.茶杯所受的重力和桌面对茶杯的支持力
B.茶杯所受的重力和茶杯对桌面的压力
C.茶杯对桌面的压力和桌面对茶杯的支持力
D.桌子所受的重力和地面对桌子的支持力
1.关于平衡力,下列说法中正确的是 ( )
A.物体在平衡力的作用下一定保持静止状态
B.运动的物体在平衡力的作用下一定保持匀速直线运动状态
C.物体受到重力和拉力的作用,这两个力方向相反,它们一定是平衡力
D.作用在物体上的两个力的三要素完全相同,则这两个力一定是平衡力
2.在平直的地面上有一辆汽车匀速前进,如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.汽车对地面的压力和地面对汽车的支持力是一对平衡力
B.汽车受到的重力和地面受到的压力是一对相互作用力
C.汽车受到的重力和地面对汽车的支持力是一对平衡力
D.地面对汽车的支持力和汽车受到的阻力是一对平衡力
3.如图是一辆静止在水平面上的小车,在其支架的杆上固定一个质量为m的小球。关于杆对小球作用力的描述,下列说法中正确的是 ( )
A.力的方向竖直向上,大小为mg
B.力的方向沿杆斜向上,大小为2mg
C.力的方向垂直于杆向上,大小为mg
D.力的方向沿杆和竖直方向之间的某一方向,大小为2mg
4.吊车以2 m/s的速度将1×104 N的重物竖直向上匀速提起,这时钢索对重物的拉力大小是
N,若吊车改为以4 m/s的速度使重物匀速下降,则钢索对重物的拉力是 N,方向 。
5.在平直的地面上,一个人用20 N水平方向的拉力,拉动小车向东做匀速直线运动,小车所受阻力的大小等于 N,阻力的方向向 (选填“西”或“东”)。
6.(科学探究)在“探究二力平衡的条件”的实验中,小明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。
甲 乙
(1)小明将系在小木块两端的线分别跨过左、右支架上的滑轮,在线的两端挂上钩码,使作用在小木块上的两个拉力方向相反,并通过调整 来改变拉力的大小,探究物体平衡的条件。
(2)如图乙所示,要想探究相互平衡的两个力是否要作用在同一个物体上,接下来的操作应是 。
(3)同学们认为小华的实验方案优于小明的实验方案,其主要原因是 (填字母)。
A.卡片是比较容易获取的材料 B.卡片容易扭转
C.容易让卡片在水平方向上保持静止 D.减小了阻力对实验结果的影响
(4)由力和运动的关系可知,当物体受力平衡时, (填字母)。
A.物体一定处于静止状态
B.物体的运动状态一定发生变化
C.物体可能处于静止状态,也可能处于匀速直线运动状态
【详解答案】
课堂达标
1.C 2.静止状态 匀速直线运动 3.C
4.(1)光滑 (2)相等
(3)在同一条直线上 (4)方向相反 (5)同一物体
5.D 6.A
课后提升
1.B 解析:物体在平衡力的作用下,处于静止状态或匀速直线运动状态,故A错误;运动的物体在平衡力的作用下,一定保持匀速直线运动状态,故B正确;物体受到的拉力可能小于或大于重力,所以拉力和重力不一定是平衡力,故C错误;若二力的三要素完全相同,则力的方向相同,所以两个力一定不是平衡力,故D错误。故选B。
2.C 解析:汽车对地面的压力和地面对汽车的支持力,这两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上,但作用在不同的两个物体上,它们是一对相互作用力,故A错误;汽车受到的重力和地面受到的压力,这两个力方向相同,不是一对相互作用力,故B错误;汽车受到的重力和地面对汽车的支持力,这两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一个物体上,是一对平衡力,故C正确;地面对汽车的支持力的方向是竖直向上的,汽车受到的阻力沿水平方向,不在同一直线上,它们不是一对平衡力,故D错误。故选C。
3.A 解析:小球静止在杆的底端,所以小球处于平衡状态,受到平衡力的作用。在竖直方向上,小球受到竖直向下的重力,根据二力平衡的条件可知,必然有一个力来平衡这个重力,所以可以确定杆给小球一个竖直向上的力,这个力的大小和重力大小相等,为mg。故A正确。故选A。
4.1×104 1×104 竖直向上 解析:被钢索吊着的重物,受到竖直向上的拉力F和竖直向下的重力G的作用,重物静止或匀速上升或匀速下降时,都处于平衡状态,拉力和重力都是一对平衡力,大小相等、方向相反,所以两种情况中,钢索对重物的拉力大小都为F=G=1×104 N,方向都是竖直向上。
5.20 西 解析:用20 N水平方向的拉力,拉动小车向东做匀速直线运动,小车受到的拉力与阻力是一对平衡力,大小相等,方向相反,则f=F=20 N;拉力方向向东,所以阻力方向向西。
6.(1)钩码个数 (2)将卡片从中间剪开 (3)D (4)C
解析:(1)小木块左、右两侧受到的拉力分别等于细线两端所挂钩码的重力,可以通过调整钩码的个数来改变拉力的大小。(2)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,下一步就是验证作用在不同物体上的两个力是否能平衡,做法就是把卡片变成两个物体,最简单的方法就是用剪刀将卡片从中间剪开,观察两个更小的卡片是否平衡。(3)小华实验用的卡片重力小,可以忽略,悬在空中不受阻力的影响;小明实验用的小木块放在水平桌面上,和桌面之间存在摩擦力,摩擦力是不能消除的,实验会受到摩擦力的影响,所以小华的实验方案更好,故选D。(4)由牛顿第一定律可知,物体不受力时,保持静止状态或匀速直线运动状态。现实生活中,绝对不受力的物体是不存在的,但当物体受平衡力时,同样可以保持静止状态或匀速直线运动状态,当物体受非平衡力时,运动状态将发生改变,故选C。