8.2二力平衡
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知识点一 平衡状态与平衡力
1.平衡状态:物体受到几个力作用时,如果保持 或 状态,我们就说这个物体处于平衡状态。
2.平衡力:物体处于 状态时,受到的几个力相互平衡,这几个力互称为平衡力。
拓展:当物体受到的几个力是平衡力时,从力的作用效果来看,这几个力相互抵消,物体受到平衡力等效于物体不受力,物体的运动状态保持不变。而当物体受到非平衡力时,物体的运动状态一定改变。
例1 当物体受力平衡时 ( )
A.物体的运动状态可能要发生变化
B.物体一定处于匀速直线运动状态
C.物体一定处于静止状态
D.物体有可能处于静止状态,也有可能处于匀速直线运动状态
同步变式拓展
1.下列现象中,物体处于平衡状态的是( )
A.小孩沿笔直的滑梯匀速下滑
B.在弯曲的路上汽车匀速转弯
C.熟透的苹果从树上下落
D.行驶的火车开始进站
知识点二 二力平衡的条件
1.二力平衡:一个物体受到 个力作用时保持 状态或 状态,则这两个力彼此平衡,称为二力平衡。
2.实验:探究二力平衡的条件
(1)实验装置
(2)实验装置中定滑轮的作用(改变力的方向)。
(3)研究平衡的两个力大小是否相等(分别向左、右两盘内加入质量相等的砝码,看小车能否处于静止状态;然后同时加入质量不同的砝码,看小车还能否处于静止状态)。
(4)研究平衡的两个力是否在同一直线上(将小车转动一个角度,放手后观察小车能否处于静止状态)。
(5)研究平衡的两个力是否作用在同一物体上(用两个相同的小车进行实验)。
3.实验结论:
二力平衡条件:作用在 物体上的两个力,如果大小 、方向 ,并且在 上,这两个力就彼此平衡。
巧记:同体、等大、反向、共线。
例2 如图所示是小兰利用木块、滑轮和钩码等器材“探究二力平衡的条件”实验。
(1)为了减小摩擦对实验的影响,小兰先后设计了如图甲、乙、丙、丁所示的四个实验方案,请你判断出她改进的先后顺序是 ,其中在如图乙所示的方案中,当木块静止时所受的拉力 (选填“可能”或“一定”)相等。
(2)如图丁所示是她最终确认的实验方案,若卡片的重力对实验造成了影响,主要影响的是二力平衡条件中力的 (选填“大小”或“方向”)。
(3)实验中通过调整钩码个数来改变拉力的 ,松手后观察 (选填“释放瞬间”或“最终”)小卡片能否平衡。
(4)为了探究只有作用在同一直线上的两个力才能平衡,小兰将卡片转过一个角度,松手后卡片 平衡,小洋也对同一问题进行了探究,但他在左右支架上配两个滑轮时没有安装在相同的高度(如图戊所示),你认为能否用小洋的装置进行实验 。(均选填“能”或“不能”)
同步变式拓展
2.在探究“二力平衡的条件”的实验中,小刚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。
(1)当物体处于静止状态或 状态时,它受到的力是相互平衡的。
(2)这两个实验装置中,你认为装置 (选填“甲”或“乙”)更科学。
(3)在装置乙中,将小车旋转一定角度,松手后,发现小车旋转后又恢复原状,这说明两个力必须作用在同一 (选填“物体”或“直线”)上,物体才能平衡。
知识点三 平衡力与相互作用力的区别
项目 平衡力 相互作用力
相同点 大小_______,方向_______,作用在___________上
不同点 作用在__________上 作用在__________上
一个力消失,另一个力可以存在 两个力同时存在,同时消失
两个力的性质可以不同 两个力的性质一定相同
物体一定处于平衡状态 物体不一定处于平衡状态
记忆口诀 同体、等大、反向、共线 两体、等大、反向、共线
例3 (1)一块橡皮静止在水平桌面上,下列各组力中,属于一对平衡力的是 ,属于一对相互作用力的是 。
A.橡皮的重力与桌面对橡皮的支持力
B.桌子的重力与桌面对橡皮的支持力
C.橡皮受到的重力与橡皮对桌面的压力
D.橡皮对桌面的压力与桌面对橡皮的支持力
(2)如图所示,一本书静止在水平桌面上,书上放了一块橡皮,下列各组力中,属于一对平衡力的是 ,属于一对相互作用力的是 。
A.书对桌面的压力和桌面对书的支持力
B.书所受的压力和桌面对书的支持力
C.橡皮所受的重力和书对橡皮的支持力
D.书的重力和桌面对书的支持力
同步变式拓展
3.滑滑板车是儿童喜爱的运动项目之一,如图所示是一小孩双脚站立在滑板车上沿水平地面匀速直线滑行的情景,下列说法正确的是 ( )
A.小孩站立在滑板车上,滑板车不会发生形变
B.地面对滑板车的支持力和滑板车受到的重力是一对相互作用力
C.地面对滑板车的支持力和滑板车受到的重力是一对平衡力
D.小孩对滑板车的压力和滑板车对小孩的支持力是一对相互作用力
知识点四 二力平衡条件的应用及力的合成
1.二力平衡条件的应用
(1)已知物体所处的状态,判断力的大小
若物体处于静止或匀速直线运动状态,即处于平衡状态,则根据二力平衡条件中的“等大”,判断出物体在某一方向上受到的二力的大小。
(2)已知物体所受的力,判断物体所处的状态
若物体所受的二力满足“同物、等大、反向、共线”四个条件,即符合二力平衡条件,则该物体处于平衡状态。
*2.拓展:力的合成
(1)力的合成:如果一个力对物体的作用效果跟几个力共同产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力。
(2)同一直线上二力的合成:
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①同一直线上,方向相同的两个力的合力,大小等于这两个力的大小之和。方向跟这两个力的方向相同,即
②同一直线上,方向相反的两个力的合力,大小等于这两个力的大小之差。方向跟较大的那个力的方向相同,即
例4 起重机的钢丝绳吊着 的重物,当物体以0.5m/s的速度匀速提升时,钢丝绳对重物的拉力是 N;当物体以1m /s的速度匀速下降时,钢丝绳对重物的拉力 当物体静止在半空中时,钢丝绳对重物的拉力 5×10 N;当物体加速上升时,钢丝绳对重物的拉力 5×10 N;当物体被吊着在水平方向运动时,钢丝绳对重物的拉力 (摩擦力忽略不计)。(后四空均选填“ >”“=”或“<”)
例5 一名空降兵的质量为60kg,他随身所带的装备(包括降落伞和武器)总重为200 N。在匀速下降过程中,若在竖直方向上只受空气阻力和重力的作用,则他与所带装备所受的空气阻力为(g取10 N/ kg) ( )
A.0N B.260 N
C.800 N D.400 N
同步变式拓展
4.起重机吊着重为5000 N的物体静止在空中时重物受到的拉力是 N;若以1m/s的速度匀速上升时,重物受到的拉力是 N;若以2m/s的速度匀速上升时,重物受到的拉力将 (选填“变大”“不变”或“变小”);若重物以 1m /s的速度匀速下降时,重物所受到的拉力的方向是 的,当重物接近地面时需要减速下降,减速的过程中起重机对重物的拉力 (选填“大于”“等于”或“小于”)物体的重力。
5.如图所示,一根羽毛放置在一根长木片上,并保持静止状态。下列对羽毛受到重力的分析中错误的是 ( )
A.重力大小等于木片对它的支持力
B.重力方向是竖直向下的
C.重心位置在羽毛上的b点
D.重心位置在羽毛上的a点
课时同步作业
第一阶 基础过关精练
1.关于力和运动,下列说法中正确的是 ( )
A.在平衡力作用下,物体一定静止
B.物体只要运动,就一定受到力的作用
C.物体运动的速度不变,一定没有受力
D.物体运动的速度改变时,一定受到力的作用
2.下列物体中,受到平衡力的是 ( )
A.正在腾空而起的火箭
B.自由竖直下落的石子
C.沿光滑斜面下滑的木块
D.在平直轨道上匀速直线行驶的火车
3.如图是投掷实心球的场景。下列情况中实心球受到平衡力作用的是 ( )
A.实心球在空中上升时
B.实心球停在地面上时
C.实心球从空中下落时
D.实心球在最高点时
4.如图所示,物体能处于平衡状态的是 ( )
5.滑雪运动包含了很多科学知识,如图是小雪正在滑雪的场景,下列说法正确的是 ( )
A.小雪对滑雪板的压力与小雪受到的重力是一对平衡力
B.小雪受到的重力与滑雪板对小雪的支持力是一对相互作用力
C.小雪对滑雪板的压力与滑雪板对小雪的支持力是一对相互作用力
D.小雪用滑雪杆撑地加速滑行,说明力是维持物体运动状态的原因
6.如图所示,小辉推着小车在平直道路上匀速前进,下列说法正确的是 ( )
A.小车对地面的压力和地面对小车的支持力是一对平衡力
B.小辉受到的重力与地面对他的支持力是一对相互作用力
C.小车受到的重力与小车对地面的压力是一对相互作用力
D.小车受到水平方向的推力与小车受到的阻力是一对平衡力
7.如图所示,电动平衡车是一种时尚的代步工具,当人驾驶平衡车在水平地面上做匀速直线运动时,关于平衡车的说法正确的是 ( )
A.平衡车的重力与地面对平衡车的支持力是一对平衡力
B.人对平衡车的压力与平衡车对人的支持力是一对平衡力
C.若平衡车在运动过程中所受的力全部消失,平衡车立刻停止
D.平衡车对地面的压力与地面对平衡车的支持力是一对相互作用力
8.有甲、乙两个物体,在力的作用下做水平直线运动,其速度一时间图象如图所示。由图可知,两个物体运动过程中水平方向上的受力情况是( )
A.两物体都受平衡力作用
B.两物体都受非平衡力作用
C.甲受非平衡力作用,乙受平衡力作用
D.甲受平衡力作用,乙受非平衡力作用
9.成都地铁运营长度已突破500公里,线网规模跃升至全国城市轨道交通“第四城”。乘客候车时,放在水平站台上的行李箱受到的支持力与重力是一对 力。乘客上车后应站稳,抓好扶手,是为了防止列车运动状态改变时,乘客由于具有 而跌倒。
10.一辆重为 的小汽车,当它以60km/h的速度在水平路面上匀速行驶时,受到的牵引力为2000N,那么汽车受到的阻力为 N;当它停在路面上时,它受到的支持力为 N。
11.(1)如图所示,一瓶醋静止在水平桌面上,请画出它所受力的示意图。
(2)如图所示,一只丹顶鹤正沿直线朝斜向下方向匀速滑翔,作出此过程中空气对它作用力 F的示意图。
12.匀速上升的氢气球和吊篮总重150 N,受到的空气浮力(浮力的方向始终是竖直向上)为180 N。求:
(1)在这一过程中氢气球和吊篮受到的合力是多少
(2)氢气球和吊篮受到的空气阻力是多少
(3)若氢气球和吊篮在空中运动时受到的空气浮力和阻力大小均不变,现要使氢气球和吊篮以原来的速度匀速下降,则需要在吊篮内增加重为多少的物体
第二阶 能力拓展训练
13.如图甲所示是无人机吊起重物匀速上升时的情景,此时重物和无人机受力示意图如图乙所示,下列关于平衡力和相互作用力判断正确的是 ( )
A. FB和GA是一对平衡力
B. FA和FA'是一对相互作用力
C. FA和. 是一对平衡力
D. FA'和GB是一对相互作用力
14.如图所示,甲、乙两个弹簧测力计放在水平面上并相互钩在一起,用水平拉力 F 和F 分别拉开, 两弹簧测力计静止时,下列分析正确的是 ( )
A.甲对乙的拉力和乙对甲的拉力是一对平衡力
B.甲受力平衡,乙对甲的拉力是5N,甲的示数是5N
C.乙受力平衡,甲对乙的拉力是5N,乙的示数是10N
D.甲和乙受到的合力均为零,示数均为零
15.在“探究二力平衡的条件”活动中:
(1)如果物体只受到两个力的作用,且处于 状态,说明这两个力是相互平衡的。由此,小明提出,能否利用如图甲所示的实验装置来探究二力平衡的条件
(2)小华认为,若采用小明的方案,必须测出物体所受的 和 的大小来进行比较。研究发现,在小明的方案中,只能根据相互作用的关系直接测出 的大小,在未知二力平衡条件的前提下,另一个力无法直接测量,所以这一方案无法实施下去。
(3)为此,两位同学不断改进并先后设计了三个实验方案,如图乙所示,请你判断出他们改进的先后顺序: (用字母表示)。
(4)如图丙是最终确认的实验方案。此方案中,所挂钩码的重力大小应 (选填“远大于”“远小于”或“近似于”)卡片重力,故卡片的重力可忽略不计。
第2节 二力平衡
知识点一:1.静止 匀速直线运动 2.平衡 例1:D【同步变式拓展】1. A
知识点二:1.两 静止 匀速直线运动 3.同一 相等相反 同一直线 例2:(1)乙、甲、丙、丁 可能 (2)方向(3)大小 释放瞬间 (4)不能 能
【同步变式拓展】2.(1)匀速直线运动 (2)乙 (3)直线知识点三:相等 相反 同一直线 同一物体 两个物体例3:(1)A D (2)C A
【同步变式拓展】3. D
知识点四:例4:5×10 = = > = 例5:C
【同步变式拓展】4.5000 5000 不变 竖直向上 大于5. C
【课时同步作业】1. D 2. D 3. B 4. C 5. C 6. D
7. D 8. D 9.平衡 惯性 10.2000 1.5×10
11.(1)图略 (2)图略 12.(1)0N (2)30N (3)60N13. B 14. B 15.(1)静止或匀速直线运动 (2)重力 拉力 拉力 (3)B、A、C (4)远大于