7.3力的平衡
一.二力平衡
学习之前第三节之前,我们先回顾一下第一节学的内容:
牛顿第一定律:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持静止或匀速直线运动。我们仔细想想,在地球上真的能不受外力,这是不可能的。举一个例子:
想象一下在光滑的水平面上,物体做匀速直线运动,但是此时物体受到两个力,一个是重力,一个是支持力,为什么物体受到这两个力了,还做匀速直线运动呢?
在看一下书上的例子,人象大战处于僵持状态时,也就是人、绳子、大象静止不动,此时绳子受到向左、向右的两个拉力,为什么还能静止呢?
为什么物体受到外力作用的时候,还保持静止或匀速直线运动。上面的两个例子与牛顿第一定律矛盾吗?其实并不矛盾。我们分析一下上面的两个例子。
水平匀速直线运动的木块,受到两个力,一个是重力,一个是支持力,我们一块画一下,重力竖直向下,支持力竖直向上,这两个力大小比较特殊,是相等的,方向还相反,那么这两个力的合力是零,也就意味着,物体虽然受到两个力,但是合力为零,相当于不受力。这样的话就与牛顿第一定律不冲突。同理,人象大战时,人对绳子的拉力与大象对绳子的拉力大小相同、方向相反,故合力为零,等效不受力,故处于静止状态,与牛顿第一定律不冲突。
通过上面两个例子稍微总结一下:物体如果在两个力的作用下,能保持静止或匀速直线运动状态,我们就说该物体处在平衡状态,这两个力就互称平衡力。
看到课本138页,这里也有两个例子,我们一块看一下:
匀速降落的跳伞运动员,都受到什么力?重力和降落伞对运动员的拉力,这两个力一个是竖直向下,一个是竖直向上,大小相等方向相反,抵消掉,合力为零,故做匀速直线运动,运动员处在平衡状态,重力和拉力互为平衡力;
静止的茶杯,受到重力和支持力,大小相等、方向相反,合力为零,故静止,茶杯处在平衡状态,重力和支持力互为平衡力;
二.二力平衡的条件
物体在两个力的作用下平衡,对这两个力的要求是什么呢?有三点要求,其中两点已经在上面给出了,一是力的大小,两个力的大小要相等,二是力的方向,两个力方向要相反。第三个条件是两个力在同一直线上。下面做个小实验来验证一下为什么必须在同一直线上。找一个带盖的瓶子,右手的食指放到瓶盖的右侧,左手的食指放到瓶盖的左侧,右食指向前用力,左食指向后用力,瓶盖在这两个力的作用下发生了转动,这两个力大小相等,方向相反,但是并不在同一作用线上,导致物体转动,并不处在平衡状态上。
最后总结一下:二力平衡的条件是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。
补充两点内容:
1.在探究影响滑动摩擦力因素的时候,为什么要拉着物体做匀速直线运动?物体做匀速直线运动,是一种平衡状态,合力为零,在水平方向受到的摩擦力和拉力是平衡力,两者大小相等,故此时可以通过弹簧测力计的读数读出拉力的大小,也就是物体受到的滑动摩擦力大小。
2.平衡力和相互作用力的辨析。
平衡力的要求是:作用在同一物体上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上的两个力;
相互作用力是:物体A给物体B施加一个力,物体B给物体A施加一个力,这两个力叫做相互作用力。这两个力作用在不同体上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
两者的不同就是这一对力作用在几个物体身上。
举个例子:
静止在桌子上的茶杯,受到重力、支持力,桌子受到压力,那这三力,哪两个力是平衡力,哪两个力是相互作用力。
显然重力和支持力是平衡力,都作用在茶杯上面,支持力和压力是相互作用力,茶杯给桌子施加压力,桌子给茶杯施加支持力。
练习
1.如图所示的四个力的示意图中,表示两个力彼此平衡的是( )
2.关于平衡力,下列说法正确的是( )
A. 物体只有在静止时受到的力才是平衡力
B. 作用在一条直线上的两个力,大小相等,这两个力一定是平衡力
C. 物体受到的拉力和重力大小相等,这两个力一定是平衡力
D. 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
3.关于放在水平桌面上静止的书,下列说法正确的是
A.?书对桌面的压力与桌面对书的支持力是平衡力B.?书的重力与地面对桌子的支持力是平衡力C.?书的重力与桌面对书的支持力是相互作用力D.?书对桌面的压力与桌面对书的支持力是相互作用力
4.如图所示,在测量摩擦力的实验中,用弹簧测力计拉一木块沿水平方向做匀速直线运动,下列选项中属于平衡力的是(???? )
A.木块受到的重力与木块受的支持力B.地面受的摩擦力与木块受的摩擦力C.木块受的拉力与木块受的摩擦力D.木块受的重力与木块对地面的压力
课件22张PPT。7.3力的平衡一切
物体静止的物体运动的物体不受任何力匀速直线运动状态静止状态 如果物体处在匀速直线运动状态或静止状态,那么它一定不受力吗????GGF支F支f静止在水平面上的物体静止在斜面上的物体如果物体处在匀速直线运动状态或静止状态,那它可能受力。
但是并不是所有的受力物体都处在匀速直线运动状态或静止状态。 当物体受到的力满足什么条件时,会处在匀速直线运动状态或静止状态???静止或匀速! 物体如果在两个力的作用下,能保持静止或匀速直线运动状态,我们就说该物体处在平衡状态,这两个力就互称平衡力。
静止匀速直线运动F1F1F2F2平衡状态静止状态匀速直线运动状态 物体在两个力的作用下处在平衡状态称为二力平衡二力平衡的条件二力平衡的条件:
(1)作用在同一物体上
(2)大小相等
(3)方向相反
(4)作用在同一直线上
平衡力的合力为零!静止匀速直线运动F1F1F2F2该实验中:
(1)研究对象(受力物体)是中间的纸片;绳子提供拉力。
(2)怎样改变纸片受到的拉力的大小?
通过改变砝码的数量来改变拉力的大小。
(3)如何证明平衡力必须在同一直线上?
旋转纸片,然后松手观察纸片是否处于平衡状态。
(4)如何证明平衡力必须作用在同一物体上?
把纸片剪成两半,观察小纸片的运动。
(5)当左右两侧是钩码数量不一样时,物块仍能保持静止,为什么?
物块与桌面之间有比较大的摩擦力(6)在探究二力平衡条件时,哪种实验装置最好?为什么?
纸片与桌面之间的摩擦力最小Ff用弹簧测力计水平拉动木块做匀速直线运动相互作用力:物体A给物体B施加一个力,物体B也会给物体A施加一个力,这样的两个力叫做相互作用力。
茶杯给桌子施加向下的压力
桌子给茶杯施加向上的支持力
支持力和压力是一对相互作用力F压F支一对相互作用力的性质:
(1)作用在不同物体上
(2)大小相等
(3)方向相反
(4)作用在同一直线上F压F支相同点:两个力大小相等、方向相反、作用在同一直 线上
不同点:(1)作用物体,平衡力作用在同一个物体上,
相互作用力作用在两个物体上;(2)平衡力是相互独立的,
相互作用力不独立,同时产生,同时消失。
分辨两个是平衡力还是相互作用力,主要看两个力是否作用在同一物体上。平衡力和相互作用力辨析1.如图所示的四个力的示意图中,表示两个力彼此平衡的是( )
2.关于平衡力,下列说法正确的是( )
A. 物体只有在静止时受到的力才是平衡力
B. 作用在一条直线上的两个力,大小相等,这两个力一定是平衡力
C. 物体受到的拉力和重力大小相等,这两个力一定是平衡力
D. 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
3.关于放在水平桌面上静止的书,下列说法正确的是
A.?书对桌面的压力与桌面对书的支持力是平衡力B.?书的重力与地面对桌子的支持力是平衡力C.?书的重力与桌面对书的支持力是相互作用力D.?书对桌面的压力与桌面对书的支持力是相互作用力
4.如图所示,在测量摩擦力的实验中,用弹簧测力计拉一木块沿水平方向做匀速直线运动,下列选项中属于平衡力的是(???? )
A.木块受到的重力与木块受的支持力B.地面受的摩擦力与木块受的摩擦力C.木块受的拉力与木块受的摩擦力D.木块受的重力与木块对地面的压力