第2节
二力平衡
例题
【例题1】下列运动过程中,处于平衡状态的物体是( )
A.在空中自由下落的苹果
B.竖直向上抛出的石子
C.沿光滑斜坡滚动的小球
D.在空中匀速直线下降的跳伞运动员
【例题2】下列四种情形中,属于二力平衡的是( )
【例题3】
)在下列事例中,受平衡力作用的物体是( )
A.正在圆形轨道上运动的过山车
B.减速进站的火车
C.腾空而起正在加速上升的火箭
D.在马路上匀速直线行驶的汽车
【例题4】如图所示为研究二力平衡条件的实验装置,下列关于这个实验的叙述错误的是( )
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
【例题5】某人沿水平方向用50
N的力推着一辆车在水平路面上匀速向西运动。下列说法正确的是( )
A.车受到的阻力小于50
N,方向向东
B.车受到的阻力等于50
N,方向向西
C.车受到的阻力等于50
N,方向向东
D.车受到的阻力大于50
N,方向向西
练习
【练习1】如图所示,下列说法正确的是( )
A.小鸟受到的重力与小鸟对树枝的压力是一对平衡力
B.小鸟对树枝的压力与树枝对小鸟的支持力是一对平衡力
C.小鸟受到的重力与树枝对小鸟的支持力是一对平衡力
D.小鸟受到的重力与树枝受到的重力是一对平衡力
【练习2】
如图所示,跳伞运动员和伞在空中匀速直线下降,已知人和伞的总重为750
N,则人和伞受到的阻力大小为 N,方向是 。?
【练习3】
如图所示,体操运动员静止在平衡木上时,与运动员所受重力是一对平衡力的是( )
A.平衡木对运动员的支持力
B.运动员对平衡木的压力
C.平衡木受到的重力
D.运动员对地球的吸引力
【练习4】下图是向空中抛出实心球到实心球落地而停止运动的场景。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
B.实心球从空中下落
C.实心球在地上越滚越慢
D.实心球停在地面上
【练习5】作用在某一物体上的两个力,如果这两个力的三要素完全相同,则这两个力( )
A.一定是平衡力
B.可能是平衡力
C.一定不是平衡力
D.无法确定
出门测
1.小华静止站在水平地面上,下列说法正确的是( )
A.他对地面的压力和他所受到的重力二力平衡
B.他对地面的压力和地面对他的支持力二力平衡
C.他受到的重力和地面对他的支持力是相互作用力
D.他对地面的压力和地面对他的支持力是相互作用力
2.如图所示,火车在行驶过程中有时需要改变轨道,俗称火车变轨,火车变轨实际是( )
A.平衡力作用的结果
B.非平衡力作用的结果
C.因为火车受到惯性力作用的结果
D.因为火车具有惯性
3.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
4.如图所示,三个钩码的重力均为1
N,用三根轻绳连接悬挂着,那么a绳受到的拉力为
N,b绳受到的拉力为
N,c绳受到的拉力为 N。?
5.科学研究表明:空气对运动物体的阻力与物体速度的大小有关,物体速度越大,其受到的空气阻力越大。若不考虑雨滴质量的变化和风速的影响,雨滴由云层向地面下落的过程中,其运动情况是先做
运动,后做
运动。(均选填“加速”“减速”或“匀速”)?
6.起重机的钢绳吊着5×103
N
的重物,先以0.5
m/s的速度匀速上升,后静止在空中,再以1
m/s的速度匀速下降,在这三个运动状态下,钢绳对重物的拉力分别为F1、F2、F3,则F1 F2 F3。(均选填“>”“<”或“=”)?
7.实验小组要探究二力平衡的条件。实验中每个钩码重力相同,摩擦力忽略不计。
(1)如图甲所示的装置,当左右两端同时各挂两个钩码时,小车静止,此时F1、F2的方向 ,大小 ;当左右两端同时取下一个钩码时,如图乙所示,小车仍静止,此时F3 F4;当右端再挂上一个钩码时,如图丙所示,小车将做变速运动,此时F5
F6。?
(2)在图甲实验的基础上,将小车扭转一个角度,松手后,观察小车的情况,这样做可以探究什么问题?
(3)对比甲、乙、丙三次实验,当小车静止时,水平方向上受到两个力的大小关系如何?还能看出小车受非平衡力作用时,运动状态将怎样?
8.如图所示,所受重力为G的文具盒放在水平桌面上,请画出文具盒的受力示意图。
9.阅读下列材料,按要求回答问题。
亚洲极限运动锦标赛上,有“神奇小子”之称的张智勇力压众多好手,勇夺BMX小轮车街区赛的第三名。
小轮车是指车轮半径为20英寸的自行车。车身一般采用合金材料制成,可以承受从几米高的地方快速落下的冲力。车把可以转动360度,前后轮都装有供脚踩的“火箭筒”等。BMX(小轮车)运动是近年来兴起的一项极富挑战性的新型体育运动。本次比赛属于平地花式赛,它最基本的动作有后轮点地跳、前轮点地跳、擦轮、定车、飘、过桥等。赛场上,运动员首先用力蹬车加速上升,越过最高坡道,而后又疾驰而下,跨过不同坡道,不断上升、下降,最终冲向终点。比赛过程中,优秀运动员一次可跨越几个坡道。
(1)运动员用力蹬车可加速上升,表明力可以
,到达坡道最高点时车仍要继续向前运动,这是因为车具有
。?
(2)运动员骑车离地飞跃到最高点时,受力
(选填“平衡”或“不平衡”)。
家庭作业第2节
二力平衡
学习目标
知道平衡状态是指物体处于静止或匀速直线运动状态。
知道物体处于平衡状态时所受的力叫平衡力，最简单的平衡情况是二力平衡。
能利用平衡条件解决简单的平衡问题。
知识点全解全练
一、二力平衡的条件
1、平衡力和平衡状态
（1）思考
桌面上的花瓶、天花板上悬挂的吊顶、在平直道路上匀速行驶的汽车，它们为什么会保持静止或匀速直线运动状态呢？
（2）分析
这是因为虽然物体受力，但所受几个力的作用效果相互抵消，相当于不受力，我们说这几个力相互平衡。
（3）平衡力概念
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。
2、实验：探究二力平衡的条件
（1）设计实验：如图所示，把小车放在光滑的水平桌面上，向挂在小车两端的托盘里加砝码，观察小车在什么条件下会保持运动状态不变。
【学霸笔记】
（2）进行实验：
①组装好实验装置。
②往两托盘里放质量不相等的砝码，观察小车的运动情况。
③往两托盘里放质量相等的砝码，观察小车的运动情况。
④保持其他条件不变，把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放，观察小车的运动情况。
（3）实验记录
小车在水平方向所受二力情况
小车运动状态是否改变
大小
方向
是否在一条直线上
不相等
相反
是
改变
相等
相反
是
不改变
相等
相反
否
改变
（4）总结归纳
分析实验记录可知，要使小车静止或做匀速直线运动，则两托盘里所放砝码的质量要相等，即小车两边受到的拉力要相同，且此时两个拉力应在同一条直线上。
（5）得出结论
作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一条直线上，这两个力就彼此平衡。
（6）实验改进
为了弥补教材实验的不足——只有一个小车，不能探究二力作用在不同物体上的情况，实验改进如下：把教材实验器材中的小车改成硬纸板，同时增加一把小剪刀，便于把一个物体变成两个物体；并且把硬纸板支撑起来，使它不与桌面接触，可进一步降低摩擦阻力对实验的影响。
（7）实验注意事项
①实验中通过改变砝码数量来探究相互平衡的二力大小是否相等。
②通过扭转小车，松手后观察小车的运动情况来探究相互平衡的二力是否在同一条直线上。
【学霸笔记】
③桌面要尽量光滑，从而减小摩擦阻力对实验的影响。
④实验选用小车，而不选择木块的原因，是减小摩擦对该实验造成的影响。
⑤定滑轮的作用是改变力的方向。
⑥实验之所以选择静止状态的物体进行研究，是因为匀速直线运动状态的物体不好控制。
（8）实验方法：控制变量法。
例1：在探究“二力平衡的条件”的实验中，小明采用的实验装置如图甲所示。
（1）实验过程中，要求桌面水平放置，且表面是
（填“光滑”或“粗糙”）的。
（2）将系于小车两端的线挂上托盘，并在托盘中加砝码，分别跨过两定滑轮，使作用在小车上的两个拉力方向相反，并通过调整
来改变拉力的大小。当小车平衡时，将小车水平转过一个角度，松手后小车不能保持平衡，这样的操作是为了探究相互平衡的二力是否
。
（3）小明发现用图甲装置无法完成全部探究过程，又设计了图乙所示的装置。在卡片平衡时，用剪刀将卡片从中间剪开，并观察随之发生的现象，由此可以得到二力平衡的又一个条件是
。
二、二力平衡条件的应用
1.具体应用
（1）根据物体处于平衡状态，可以由一对平衡力中的一个力的大小和方向确定另一个力的大小和方向。
（2）根据物体的受力情况判断物体所处的状态。
例2：一根绳子吊着重物，当以1m/s的速度匀速上升时，所用的拉力是100N，然后又以2m/s的速度匀速下降，此时绳子对重物的拉力为（不计空气阻力）（
）
A.100N
B.200N
C.300N
D.50N
【学霸笔记】
2.运动和力的关系
例3：关于物体受力与运动的关系，下列说法正确的是（
）
A.物体受平衡力作用也能做曲线运动
B.物体受非平衡力作用一定做曲线运动
C.做曲线运动的物体若只受一个力作用，力的大小和方向可能都不变
D.做曲线运动的物体若只受一个力作用，力的大小可能不变但方向定改变
3.二力平衡和相互作用力的比较
一对相互作用力
一对平衡力
图例
静止在水平桌面上的物体对桌面的压力F压与桌面对物体的支持力F支是一对相互作用力
静止在水平桌面上的物体所受的重力G与桌面对物体的支持力F支是一对平衡力
相同点
大小
相等
方向
相反，且在一条直线上
不同点
作用对象
分别作用在两个物体上
作用在同一个物体上
作用时间
同时产生、同时消失、同时变化，不分先后
没有时间关系
作用效果
分别作用在两个的物体上，一般产生的效果不同
两个力共同作用在一个物体上，使物体保持平衡状态
【学霸笔记】第2节
二力平衡（答案）
例题
【例题1】解析:物体受到平衡力作用时能保持平衡状态,即静止状态或匀速直线运动状态。A项中在空中自由下落的苹果,下落速度越来越快,不是平衡状态;B项中竖直向上抛出的石子,上升速度越来越小,不是平衡状态;C项中沿光滑斜坡滚动的小球,速度越来越快,不是平衡状态;D项中在空中匀速直线下降的跳伞运动员,处于匀速直线运动状态,是平衡状态。
答案:D
【例题2】解析:A项中两个力虽然大小相等、方向相反、在同一直线上,但是两个力作用在两个物体上,故不是平衡力;B项中两个力大小相等、方向相反、在同一直线上,还作用在同一物体上,故是一对平衡力;C项中很显然,图中两个力大小不等,故不是平衡力;D项中图中两个力虽然大小相等、方向相反、作用在同一物体上,但两个力不在同一直线上,故不是平衡力。
答案:B
【例题3】解析:圆形轨道上运动的过山车运动速度和运动方向都在变化,减速进站的火车和腾空而起正在加速上升的火箭速度在变化,都不是处于平衡状态,受力不平衡,A、B、C都不正确;在马路上匀速直线行驶的汽车做匀速直线运动,处于平衡状态,受平衡力的作用,D正确。
答案:D
【例题4】解析:应该把小车放在光滑的水平桌面上,这样可以保证小车不受桌面的摩擦力作用;为使实验效果明显,应选用质量较小的小车;调整两边的托盘所放的钩码数量,可以改变力的大小;实验中保持二力相等,用手拉小车扭转一个角度,松手后,小车将无法在此位置平衡。实验中设计这一步骤的目的是探究二力平衡时是否必须作用在同一条直线上。
答案:B
【例题5】解析: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。物体处于静止状态或匀速直线运动状态,则受力平衡。因为车在50
N力的作用下,在水平路面上匀速向西运动,则车在水平方向受到的推力和阻力是一对平衡力,故车受到的阻力等于50
N,方向向东。
答案:C
练习
【练习1】解析:二力平衡中的“二力”必须满足“大小相等、方向相反、作用在同一物体上、作用在同一直线上”,即“同体、等值、反向、共线”。A中的重力与压力方向都是向下,不满足“反向”,也不满足“同体”,A错;B中压力的受力物体是树枝,支持力的受力物体是小鸟,不满足“同体”,B错;C满足二力平衡条件,C正确;D中是小鸟重力与树枝的重力,不满足“反向”“同体”这些条件,D错。
答案:C
【练习2】解析:本题考查了平衡力的应用。跳伞运动员和伞在空中匀速直线下降,可知在竖直方向上受平衡力的作用,即重力(跳伞运动员和伞的总重)和阻力大小相等、方向相反,故阻力的方向是竖直向上,大小等于750
N。
答案:750 竖直向上
【练习3】A 解析
二力平衡的条件:两个力作用在同一个物体上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,平衡木对运动员的支持力和运动员所受的重力符合二力平衡的条件,是一对平衡力。
【练习4】D 解析
根据牛顿第一定律可知,当物体受平衡力作用时,物体处于静止状态或匀速直线运动状态。实心球在空中上升时,受重力与阻力,速度逐渐变慢,故两个力不是平衡力,故A错误;从空中下落时,速度越来越大,也不受平衡力,故B错误;在地上越滚越慢,也不受平衡力,故C错误,故选D。
【练习5】C 解析
作用在同一物体上的两个力,如果它们大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,这两个力就是平衡力。若两个力的三要素完全相同,即大小、方向、作用点完全相同,那么这两个力一定不是平衡力。故选C。
出门测
1.答案：.D
2.B 解析
火车变轨时,运动状态发生变化,一定受非平衡力作用,故A错,B对;惯性不是力,是物体的一种属性,故C错;一切物体都有惯性,火车具有惯性,但这不是火车变轨的原因,故D错。
3.D 解析
本题考查的是二力平衡的探究,物体受二力作用保持平衡的条件有同一物体、大小相等、方向相反且在同一直线上。把卡片转过一个角度,则小卡片受到的两个力就不在同一直线上,通过观察小卡片此时能否保持平衡,可以研究物体在平衡状态下所受的两个力是否要作用在同一直线上,故本题选D。
4.解析
由题图可知,a绳下挂着三个钩码,a绳受到的拉力等于三个钩码的重力,即3
N;同理b绳受到的拉力为2
N,c绳受到的拉力为1
N。
答案
3 2 1
5.解析
当雨滴由云层向地面下落的过程中,重力大于阻力,所受合力方向向下,所以速度越来越快;随着速度的增加,受到的阻力也越来越大,当阻力与重力相等时,合力为0,开始做匀速运动。
答案
加速 匀速
6.解析
当重物匀速上升、静止或匀速下降时,受到的拉力与重力都是平衡力,大小都等于重力,所以F1=F2=F3。
答案
= =
7.解析
(1)根据二力平衡的条件可知,题图甲小车静止,此时F1、F2的方向相反,大小相等;题图乙小车仍静止,此时F3等于F4;题图丙当右端再挂上一个钩码时,小车做变速运动,此时F5小于F6。
(2)在题图甲实验的基础上,将小车扭转一个角度,力的方向不在一条直线上,松手后小车会发生转动,这样做可以探究作用在同一物体上但不在同一直线上的两个力能否平衡。
(3)对比甲、乙、丙三次实验可知,当小车静止时,水平方向上受到两个力的大小相等;由题图丙可知,小车受非平衡力作用时,运动状态将改变。
答案
(1)相反 相等 等于 小于
(2)作用在同一物体上但不在同一直线上的两个力能否平衡。
(3)大小相等 运动状态将改变
8.解析
文具盒受到地球对它的重力作用,方向竖直向下;放在水平桌面上,受到桌面对它的支持力作用。两力是一对平衡力,大小相等、方向相反,所以支持力的方向竖直向上。
答案
如图所示
9.解析
(1)运动状态改变即速度的改变,加速上升,速度增加,是因为增大了牵引力,说明力可以改变物体的运动状态。由于车具有惯性,到达坡道最高点时会继续向前运动。
(2)运动员骑车到达最高点时,主要受重力作用,受力不平衡。
答案
(1)改变物体的运动状态 惯性 (2)不平衡
