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第六章 力与运动
第六节 二力平衡
情 境 导 入
第六节
二力平衡
想一想
由牛顿第一定律可知:当物体不受力时,总保持原来的运动状态不变。能不能反过来说,凡是保持静止状态或匀速直线运动状态的物体都没有受到外力呢?
在我们周围的一些物体在力的作用下总是保持静止或匀速直线运动状态。
饮料杯处于静止状态
跳伞运动员匀速降落
新 课 探 究
第六节
二力平衡
一、平衡状态
想一想 分析常见物体的受力情况
支持力 N
重力 G
杯子受到的力:重力 G 与桌面支持力 N。
①静止在桌面上的杯子
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课堂小结
3
支持力 N
重力 G
阻力 f
牵引力 F
在水平方向上:
牵引力 F、空气与地面的阻力 f
在竖直方向上:
汽车所受的重力 G、地面的支持力 N
想一想 分析常见物体的受力情况
②水平面上做匀速直线运动的小汽车
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平衡状态
物体受到几个力作用时,如果保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这几个力相互平衡,这几个力就叫作平衡力。这个物体所处的状态就叫作平衡状态。
①平衡状态的两种情况:静止状态或匀速直线运动状态。
②二力平衡:物体只受两个力时的平衡状态叫二力平衡。
静止的花瓶
平直公路上匀速行驶的汽车
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二、同一直线上二力的合成
3
如果一个力单独作用的效果与几个力共同作用的效果相同,这个力就叫作那几个力的合力;那几个力就叫这个力的分力。
在物理学中,求几个力的合力的过程叫作力的合成。
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分力在一条直线时,求合力,如图:
两个分力方向相同时,合力同向,大小等于两分力之和;
两个分力方向相反时,合力方向同“大”,大小等于两分力之差。
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三、二力平衡的条件
下面通过实验探究二力平衡的条件。
物体受两个力时可以处于平衡状态,例如人站在地面上受两个力的作用:重力与支持力。当人处于平衡状态时,这二力之间有怎样的关系呢?
①两个力的大小可能要相等
②两个力的方向可能要相反
③两个力可能要在同一直线上
④两个力可能要作用在同一物体上
支持力 N
重力 G
猜想与假设
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设计实验
2. 实验装置如图所示。
3. 明确研究对象——小车。
对小车进行受力分析,小车水平方向所受的拉力大小与托盘中钩码质量的多少有关。换句话说,拉力的大小可以通过质量的多少来改变。
1. 实验器材:
小桌、小车、托盘、钩码。
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②把两个托盘放在小车的同侧,加入相等的钩码,放手后观察小车运动状态的变化。
①通过两边分别加质量不同的钩码和质量相同的钩码,放手后观察两次小车运动状态的变化。
实验方法
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③在两托盘中加相等的钩码,使小车静止,用手旋转小车至某一角度,使两个力不作用在同一直线上,放手后观察小车运动状态的变化。
④用两个相同的小车分别系住一个托盘,用手按住,保证二力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,放手后观察小车运动状态的变化。
实验方法
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进行实验与收集数据
①探究二力平衡与两力的大小关系
控制二力作用在同一小车上、方向相反、沿同一条直线,两边分别加质量不同的钩码和质量相同的钩码,放手后观察两次小车运动状态的变化。
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②探究二力平衡与两力方向之间的关系
用手按住小车不动,把两个托盘放在小车的同侧,加入相等的钩码,放手后观察小车运动状态的变化。
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课堂小结
在两托盘中加相等的钩码,使小车静止,用手旋转小车至某一角度,使两个力不作用在同一直线上,放手后观察小车运动状态的变化。
③探究二力平衡与两力是否沿同一直线的关系
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④探究两力平衡与两力是否作用在同一物体上之间的关系
用两个相同的小车分别系住一个托盘,用手按住,保证二力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,放手后观察小车运动状态的变化。
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分析与论证
1. 操作①中,钩码质量不同时,小车两边受到的拉力大小不同、方向相反、在一条直线上,小车由静止变为运动;钩码质量相同时,小车不动,其运动状态没有改变。
2. 操作②中,静止的小车虽然受到两个大小相等的力的作用,但是由于方向相同,小车不是保持静止状态,而是由静止变为运动。
3. 操作③中,小车发生转动,运动状态发生改变。
4. 操作④中,放手后两个小车的运动状态都发生了改变,由静止变为运动。
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作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,并且作用在同一直线上,这两个力就彼此平衡。
实验结论:
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四、力与运动的关系
力作用在物体上,并不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。
物体的运动状态发生改变,是指物体不能保持静止状态或匀速直线运动状态。
当出现下列情形之一时,则物体的运动状态就发生改变:
① 物体的速度大小发生变化;
② 物体的速度方向发生变化;
③ 物体的速度大小或方向发生变化。
当堂达标
第六节
二力平衡
1.如图所示,放手后纸片不能保持静止,这样的操作是为了探究物体在平衡状态下所受的两个力( )
A.大小是否相等
B.方向是否相反
C.是否作用在同一物体上
D.是否作用在同一直线上
D
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当堂达标
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课堂小结
2.如图为研究二力平衡条件的实验装置,下列关于这个实验的说法错误的是( )
A.为了减小摩擦,应选用尽量光滑的水平桌面
B.为使实验效果明显,应选用质量较大的小车
C.调整两边的托盘所放的钩码数量,可以改变力的大小
D.将小车扭转一个角度,是为了改变力的作用线的位置
B
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当堂达标
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课堂小结
3.小明用平行于水平地面的力推箱子,没有推动,下列描述属于平衡力的是( )
A.人推箱子的力和箱子对地面的摩擦力
B.人推箱子的力和箱子推人的力
C.箱子对地面的压力和地面对箱子的支持力
D.箱子受到的重力和地面对箱子的支持力
D
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4.在体育测试中,小明同学掷实心球的场景如图所示,图中 a 点是球刚离开手的位置,球从 a 点上升到最高点 b 后下落到地面 c 点,然后滚动到 d 点停止。下列说法正确的是( )
A.球从 a 点上升到 b 点,是因为球受到手的推力作用
B.球在 b 点的速度为零
C.若球在 b 点受到的力全部消失,则球做匀速直线运动
D.球从 c 点运动到 d 点停止,说明物体运动需要力来维持
C
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当堂达标
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5.关于运动和力,下列分析正确的是( )
A.判断一个物体是运动还是静止,与参照物的选择有关
B.滑动摩擦力的大小只与压力有关,与接触面的粗糙程度无关
C.正在匀速行驶的汽车所受的力如果全部消失,汽车将处于静止状态
D.坐在教室里的同学所受的重力和他对凳子的压力是一对平衡力
A
课 堂 小 结
第六节
二力平衡
①大小相等
②方向相反
③作用在同一个物体上
④作用在同一条直线上
保持静止状态或匀速直线状态。
物体不受力或受平衡力(合力为零)作用时,其运
动状态不会改变。
求几个力的合力的过程
平衡状态:
二力平衡
力与运动的关系:
力的合成:
二力平衡的条件
二力同向:F=F1+F2 合力方向同向
二力反向:F=F1-F2 合力方向同“大”