二力平衡(提高)
【学习目标】 1、知道什么是平衡状态,平衡力;
2、理解二力平衡的条件;
3、会用二力平衡的条件解决问题。【典型例题】
类型一、基础知识
1、在“探究二力平衡的条件”实验中,小明选择了如图的装置,把小卡片两端细线绕过滑轮,并挂上钩码。
(1)实验中选择小卡片的目的是 (填“考虑”、“不考虑”)小卡片的重力;探究两个力大小关系时,应该观察细线两端所挂钩码的个数。
(2)实验中把小卡片转过一个角度,目的是使小卡片受到的两个拉力 ,但大小相等,方向相反,松手后观察小卡片是否平衡。
(3)小明利用弹簧测力计代替图中的钩码进行了探究,发现两个力的大小还有较小的差距.你认为形成差距的原因是 。
(答出一条即可)
【答案】:(1)不考虑
(2)不在同一条直线上
(3)未校零或两个滑轮的摩擦不同或存在读数误差。
【解析】:(1)实验中选择小卡片,主要为了不考虑小卡片的重力。
(2)为了探究两个平衡力是否在同一条直线上,实验中把小卡片转过一个角度,目的是使小卡片受到的两个拉力不在同一条直线上,但大小相等,方向相反,松手后观察小卡片是否平衡。
(3)在实验过程中,使用测力计进行测量,由于测力计本身未校零或滑轮的摩擦不同或存在读数误差,会造成实验结果误差。
【总结升华】此题主要通过实验来探究二力平衡的条件,首先要搞清二力平衡的条件,明确实验目的,才能够确定好的方案。
举一反三:
【变式1】请判断如图所示的四幅图中的力是否属于一对平衡力,若不是,请说明理由:
A图中的力: ; B图中的力: ;
C图中的力: ; D图中的力: 。
【答案】A:不是 受力物体不同;B:是一对平衡力;C:不是 不在同一直线上;D:不是 力的大小不等并且力不在同一条直线上。
【变式2】如图所示茶杯静止在水平桌面上,下列哪对力属于平衡力( )
A.茶杯对桌面的压力与桌面对茶杯的支持力
B.茶杯的重力与桌面对茶杯的支持力
C.桌子的重力与桌面对茶杯的支持力
D.茶杯受到的重力与茶杯对桌面的压力
【答案】B
类型二、知识应用
2、如图所示“悬空的磁环”活动中,假设甲、乙、丙三个磁环相同,中间塑料管是光滑的。当磁环都处于静止状态时,甲对乙的作用力F1和丙对乙的作用力F2的大小关系是( )
A.F1小于F2 B.F1等于F2 C.F1大于F2 D.无法比较
【思路点拨】物体处于静止,即平衡状态,所以物体受力平衡,利用力的平衡条件即可解决。
【答案】A
【解析】对乙磁环进行受力分析:
乙磁环受到的向下的力有:竖直向下的重力G、甲对乙的作用力F1;向上的力只有丙对乙的作用力F2。
又因为乙磁环处于静止状态属于平衡状态,它受到合力为零,即F2=G+F1。所以F1小于F2。
【总结升华】比较力的大小,就要对物体进行受力分析,然后根据物体的状态确定力的大小关系。
举一反三:
【变式】 如图所示,一个小孩沿水平方向用力推静止在水平地面上的小汽车,但小车仍静止,则
A.小孩对车的推力大于车受到的阻力
B.小孩对车的推力等于车受到的阻力
C.小孩对车的推力小于车受到的阻力
D.小孩对车的推力与车受到的阻力的大小关系不能确定
【答案】B
3、用钢丝绳系着一个重500N的物体,
①当钢丝绳拉着物体匀速上升时,绳对物体的拉力是多少N?
②当钢丝绳拉着物体悬在空中静止不动时,绳对物体的拉力是多少N?
③当钢丝绳拉着物体以2m/s的速度匀速下降时,绳对物体的拉力是多少N?
【思路点拨】物体做匀速直线运动或静止时,所受到的力是平衡力,不用关心运动方向。
【答案与解析】①因为物体做匀速上升时,受到的拉力与重力是平衡力,所以F=G=500N;
②因为物体静止时,受到的拉力与重力是平衡力,所以F=G=500N;
③因为物体做匀速下降时,受到的拉力与重力是平衡力,所以F=G=500N。
【总结升华】匀速直线运动没有固定的方向,所以只有看到匀速直线运动或静止就可以得出平衡力的结论。
4、如图所示,用照相机每隔相等时间自动拍得的一个球从空中下落的照片,由照片可知,以下说法错误的是( ) A.球下落的速度越来越大 B.球下落过程中受平衡力作用 C.球下落过程受非平衡力作用 D.球下落过程中运动状态不断改变【答案】B【解析】从照片上看,相等的时间内小球通过的路程不等,说明球的运动是变速的,故D正确;间距越来越大,说明球下落速度越来越大,故A也正确,既然运动状态是改变的,那么物体一定受非平衡力作用,故C也正确。【总结升华】若物体的运动状态不改变,那么它可能不受力,也可能受平衡力,但如果物体的运动状态改变,则物体肯定受非平衡力作用。举一反三:
【变式】下列说法正确的是( ) A.三个要素都相同的两个力一定是平衡力 B.物体受非平衡力的作用时,运动状态会发生改变 C.“蜘蛛人”攀爬高层时,使他上升的力是他对自己的拉力 D.游泳运动员只受水向前的力,他对水不施力【答案】B。
【解析】三要素相同的两个力方向相同,一定不是平衡力,蜘蛛人爬高层时,手受到的摩擦力是使他上升的力,游泳时人对水的力和水对人的力是相互作用力。