第十二讲 二力平衡【寒假自学课】2024年八年级物理寒假提升学与练（解析版）

第十二讲二力平衡（预习篇）（解析版）目录新知导航：熟悉课程内容、掌握知识脉络基础知识：知识点全面梳理，掌握必备小试牛刀：基础题+中等难度题，合理应用一、平衡力和平衡状态1.实例分析实例图示受力情况状态悬挂的吊灯受竖直向下的重力G和吊绳对它的竖直向上的拉力F拉静止放在水平面上的茶杯受竖直向下的重力G和桌面对它的支持力F匀速直线运动的汽车受竖直向下的重力G、路面对它竖直向上的支持力N、向前的牵引力和向后的阻力匀速直线运动空中匀速直线飞行的飞机受竖直向下的重力、竖直向上的升力、向前的推力和向后的阻力【分析归纳】如果物体受到几个力作用，但却保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这几个力平衡，或者说物体受到平衡力的作用，这是物体处于平衡状态。物体处于平衡状态时，可能静止，也可能是匀速直线运动状态。2.平衡力和平衡状态（1）平衡状态：物体处于静止或匀速直线运动的状态。（2）二力平衡：一个物体同时受到二个力的作用时，如果物体保持静止或匀速直线运动状态，那么这两个力就彼此平衡，我们称之为二力平衡。（3）平衡力：若物体在几个力作用下保持平衡状态，我们就把这几个力称为平衡力。牛顿第一定律中“没有受到力的作用”，可以理解为“物体受到了平衡力”的作用。★特别提醒1.物体受平衡力作用时，几个力的作用效果相互抵消，相当于不受力。2.若物体处于静止或匀速直线运动状态，则物体不受力或受平衡力的作用，如搬而未起、推而不动时，物体受力情况虽发生改变，但仍处于静止状态，其受力仍然平衡。3.物体受平衡力与物体不受力的区别（1）从运动状态上看，受平衡力与不受力对物体的运动状态而言是等效的，物体都处于静止状态或匀速直线运动状态。（2）从物体是否发生形变看，物体不受外力时，不发生形变；物体受平衡力时虽然运动状态不变，但会发生形变。4.因牛顿第一定律中“物体在没有受到力的作用时”是一种理想状态，是不存在的，而物体不受力和受平衡力的作用效果是等同的，因此也可以把牛顿第一定律理解为“物体在没有受到外力或者受平衡力时，它会保持静止状态或匀速直线运动状态”。★特别提醒速度为零≠静止物体静止时速度为零，但物体速度为零时并不一定静止。如竖直上抛达到最高点的物体在最高点时速度为零，但不能保持静止，故在最高点时物体不是处于静止状态。二、实验探究：二力平衡的条件1.实验探究：二力平衡应具备的条件提出问题二力平衡的条件是什么？设计实验实验时，让小车在水平方向上只受到两个力F1和F2的作用，我们从力的大小、方向去探究在水平方向上F1和F2满足什么关系时，小车可以保持平衡，最后再验证二力平衡时需要作用在同一物体上这一条件。实验器材滑轮两个、砝码若干（选最大的）、两个相同托盘（为了使两边拉力相等）、小车、细绳、光滑桌面（阻力小，以减小阻力对实验的影响）等。实验步骤（1）将细绳分别系于小车的两个挂钩上且保持两根细绳在一条直线上（图甲），在两个托盘中放入砝码，第一次左盘中砝码质量大，即F1>F2，观察小车的运动情况；第二次左右两盘中砝码质量相等，即F1=F2，观察小车运动情况；第三次左盘中砝码质量小，即F1<F2，观察小车运动情况。比较三次实验现象，可得只有当F1=F2时小车才能静止。（2）如图乙所示，在两个托盘中各放一个质量相等的砝码，将小车旋转一定角度，使两个拉力不在一条直线上，观察到小车会发生转动，最终直到F1和F2在同一条直线上时静止下来；（3）如图丙所示，把两个托盘上的细绳都系于一个挂钩上，两盘中的砝码质量相等，让两个托盘都向左拉小车时，会发现小车向左运动。（4）如图丁所示，将两个相同的小车用细绳连接，分别系住一个托盘，保证两侧拉力大小相等、方向相反，作用在同一直线上，剪断连接的细绳后观察到左边的小车向左运动，右边小车向右运动。实验记录两个力的大小两个力的方向两个力是否在同一直线上是否作用在同一物体上小车是否平衡操作（1）不相等相反是是否相等相反是是是操作（2）相等相反否是否操作（3）相等相同是是否操作（4）相等相反是否否分析与论证当作用在同一小车上的两个力大小相等、方向相反、在同一直线上时，小车处于平衡状态，当不满足其中任何一个条件时，小车都不能平衡实验结论作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一直线上，这两个力就彼此平衡。二力平衡的条件可简记为：“同体、等大、反向、共线”。▲拓展培优改进实验：用卡片探究二力平衡的条件为了消除小车和桌面之间的摩擦给实验带来的影响，也可以设计如图所示的实验，将系于轻质小卡片（重力可以忽略不计）两对角的细线分别跨过左右支架上的滑轮，在细线的两端挂上钩码，来探究二力平衡的条件。实验中的研究对象是小卡片，小卡片受到两边细线的拉力作用，拉力的大小等于钩码的重力。2.判断二力是否平衡的方法（1）概念辨析法：看两个力是否满足二力平衡的所有条件：是否作用在同一物体上，是否大小相等，是否方向相反，是否在同一直线上。满足以上条件的两个力彼此平衡。（2）状态分析法：根据物体运动状态来判断。若物体只受两个力的作用，且处于平衡状态（静止或匀速直线运动），则这两个力一定是平衡力。辨析比较平衡力和相互作用力作用力和反作用力相互平衡的两个力示意图相同点大小相等相等方向相反，且在同一直线上相反，且在同一直线上区别作用对象分别作用在两个物体上共同作用在同一物体上作用时间同时产生，同时消失一个力消失，另一个力可以存在力的作用效果作用力和反作用力分别作用在不同物体上，一般产生不同的效果两个力共同作用在同一物体上，使物体保持平衡教材深挖1.当几个力同时作用在同一物体上，不能使物体保持静止或匀速直线运动状态，则说明这几个力的作用效果不可相互抵消，我们就说这几个力是非平衡力。2.当物体受非平衡力作用时，其运动状态是变化的，有的由静止到动，有的由动到静止，有的由快变慢，有的由慢变快，还有的改变运动方向做曲线运动。三、二力平衡条件的应用1.确定力的大小和方向根据二力平衡条件，如果知道了平衡力中一个力的大小、方向，就可确定另外一个力的大小和方向。如图所示，为弹簧测力计测物重时的简化原理图。挂在弹簧测力计下的物块处于静止状态时，物块所受弹簧拉力和物块重力是一对平衡力，大小相等。若弹簧测力计显示的拉力为5N，则可知物块重力为5N。2.根据物体受力情况判断物体运动状态受力情况运动状态物体不受力时静止或做匀速直线运动物体受力时受平衡力静止或做匀速直线运动受非平衡力运动状态改变：从静止到运动、从运动到静止、速度大小变化、运动方向变化等3.根据物体物体运动状态判断物体受力情况运动状态受力情况静止受平衡力作用或不受力匀速直线运动受平衡力作用或不受力运动状态改变一定受到非平衡力作用教材深挖1.当作用在一个物体上的几个力的共同作用效果与一个力的作用效果相同时，这个力就叫做那几个力的合力。2.同一直线上同方向二力的合力，大小等于这两个力大小之和，方向与这两个力的方向相同。记作：F=F1+F2。3.同一直线上相反方向的两个力的合力，大小等于两个力大小之差的绝对值，方向和较大的那个力的方向相同。记作F=|F1-F2|。4.平衡力的合力为零。需注意的是，相互作用力是作用在两个物体上的，不能求合力。一、选择题1.一个物体同时受到同一直线上两个力的作用，其中，，若用一个力等效代替这两个力，则这个力的大小可能是（）。A．1N B．2N C．5N D．7N【答案】D。【解析】作用在同一个物体、同一直线上的两个力，=3N，=4N。当两个力的方向相反时，合力为F=F2-F1=4N-3N=1N当两个力的方向相同时，合力为F=F2+F1=4N+3N=7N因此合力有两种情况，故D符合题意。故选D。2.跳水运动是我国的传统优势项目，如图所示，关于这项体育运动说法正确的是（）。A．运动员用力压下跳板时压力大于支持力；B．运动员上升是因为一直受到跳板向上的压力；C．运动员离开跳板后继续向上运动，是因为人具有惯性；D．运动员上升到最高点时速度减为零，此时运动员处于平衡状态【答案】C。【解析】A．运动员用力压下跳板时压力和支持力是相互作用力，两个力的大小相等，故A错误；BC．运动员离开跳板，不再受到跳板的支持力，运动员继续向上运动，是因为运动员具有惯性，故C正确，B错误；D．运动员上升到最高点时的速度为零，运动员受到重力，受到非平衡力，处于非平衡状态，故D错误。3.小熊猫能够轻松地倒挂在竹子上，当它倒挂在竹子上静止时，下列说法正确的是（）。A．竹子对小熊猫的作用力和小熊猫所受的重力是一对平衡力；B．小熊猫对竹子的作用力和小熊猫所受的重力是一对平衡力；C．小熊猫对竹子的作用力和竹子对小熊猫的作用力是一对平衡力；D．小熊猫很轻，其重力不需要平衡就能静止在空中【答案】A。【解析】A．竹子对小熊猫的作用力和小熊猫的重力是作用在同一物体上的两个力，小熊猫在这两个力的作用下处于静止状态，这两个力就是一对平衡力，故A正确；B．小熊猫对竹子的作用力作用在竹子上，小熊猫的重力作用在熊猫上，不是作用在同一物体上的两个力，不是一对平衡力，故B错误；C．小熊猫对竹子的作用力和竹子对小熊猫的作用力是作用在不同的物体上，不是一对平衡力，故C错误；D．小熊猫再轻也要受到重力的作用，不平衡就不会保持平衡状态，静止就是一种平衡状态，故D错误。4.（多选）下列说法正确的是（）。A．力是改变物体运动状态的原因；B．相互平衡的两个力，这两个力的三要素一定相同；C．某人提水，手对桶作用力的大小等于桶对手作用力的大小；D．小明没有推动静止在路边的汽车，是因为小明的推力小于汽车受到的阻力【答案】AC。【解析】A．力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因，故A正确；B．相互平衡的两个力方向相反，则这两个力的三要素一定不相同，故B错误；C．某人提水，手对桶作用力与桶对手作用力为相互作用力，大小相等，故C正确；D．小明没有推动静止在路边的汽车，汽车受到平衡力的作用，则小明的推力等于汽车受到的阻力，故D错误。5.（多选）如图为小阳同学在体育测试中“原地掷实心球”的场景，图中虚线描绘的是实心球离开人手后运动的路径。若空气阻力可忽略不计，下列说法中正确的是（）。A．球离开手后能在空中继续上升，是由于球具有惯性；B．球在离开手后的上升过程中，所受合力的方向竖直向上；C．球运动到最高点时，受到平衡力的作用；D．球最终落向地面，是因为球受到了重力的作用【答案】AD。【解析】A．球离开手后能在空中继续上升，是由于球具有惯性，仍要保持原来的运动状态，故A正确；B．球在离开手后的上升过程中，若不计空气阻力，则只受重力作用，因此，所受合力的方向竖直向下，故B错误；C．球运动到最高点时，只受重力作用，因此受到的是非平衡力，故C错误；D．球最终落向地面，是因为球受到了重力的作用，而重力的方向是竖直向下的，故D正确。6.一个重为200牛的物体，当它受到200牛的拉力时，这个物体（）。A．一定处于静止状态；B．一定处于匀速直线状态；C．一定处于静止或匀速直线运动状态；D．条件不足，无法确定【答案】D。【解析】由题意知，物体受竖直向下的重力G=200N与大小为F=200N的拉力作用①如果拉力F竖直向上，则物体所受合力为零，处于平衡状态，物体可能静止，也可能做匀速直线运动。②如果拉力F竖直向下，则物体所受合力F合=G+F=200N+200N=400N运动状态不断改变。综上分析可知，由于所给条件不足，无法判定物体的运动状态。故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。7.有关期末体育考试情景中，下列说法正确的是（）。A．跳远起跳时脚对地的力小于地对脚的力；B．跳绳中人处于最高点时受到平衡力的作用；C．掷出的实心球在空中飞行时受到推力和重力的作用；D．落地的实心球滚动一段距离后停止是因为阻力改变了它的运动状态【答案】D。【解析】A．跳远起跳时脚对地的力与地对脚的力属于作用力与反作用力，大小相等，故A错误；B．跳绳中人处于最高点时只受到重力作用，所以没有受到平衡力的作用，故B错误；C．掷出的实心球在空中飞行时只受到重力的作用，没有推力，是因为惯性向前飞行，故C错误；D．落地的实心球滚动一段距离后停止，因为阻力使实心球的速度越来越小，阻力改变了它的运动状态，故D正确。故选D。8.如图所示，甲乙叠放在一起，静止在水平地面上，下列说法正确的是（）。A．甲受到的重力与甲对乙的压力是一对平衡力；B．乙受到的重力与地面对乙的支持力是一对相互作用力；C．甲受到的重力与乙对甲的支持力是一对相互作用力；D．甲受到的重力与乙对甲的支持力是一对平衡力【答案】D。【解析】A．甲受到的重力与甲对乙的压力是两个受力物体，故不是一对平衡力，故A错误；B．乙受到的重力与地面对乙的支持力两个力的大小不同，所以不是一对相互作用力，故B错误；CD．甲受到的重力与乙对甲的支持力，受力物体都是甲，两个力的大小相等，方向相反，故是平衡力，故C错误；D正确。故选D。9.如图所示，小明同学在练习滑板运动时，单脚蹬地，人和车一起向前滑行。以下说法正确的是（）。A．脚向后蹬地，人和车向前滑行，说明力的作用是相互的；B．蹬地时，脚对地的压力和地对脚的支持力是一对平衡力；C．当人和车一起滑行时，若车碰到障碍物，人会向后倾倒；D．停止蹬地后，车滑行一段距离会停下，说明运动需要力来维持【答案】A。【解析】A．脚向后蹬地时，脚给地面一个向后的力，因为物体间力的作用是相互的，同时地面给脚一个向前的力，所以人和车一起向前滑行，故A正确；B．蹬地时，脚对地的压力，受力物体是地面，地对脚的支持力，受力物体是脚，根据平衡力的概念，两个力要作用在同一物体上，大小相等，方向相反，蹬地时，脚对地的压力和地对脚的支持力不是一对平衡力，故B错误；C．当人和车一起滑行时，若车碰到障碍物，人由于具有惯性，将保持原来的运动状态不变，人会向前倾倒，故C错误；D．停止蹬地后，车滑行一段距离会停下的原因是受到阻力的作用，说明力可以改变物体的运动状态，物体的运动不需要力来维持，故D错误。故选A。二、填空题10．如图所示，绳子吊着小球从A点释放，小球会摆动到B点再摆动到最高点C点，到达B点时小球处于_____（选填“平衡”或“非平衡”）状态。小球摆到C点时假如一切外力突然消失，则小球的运动状态是：______。【答案】非平衡；静止。【解析】小球从A点释放，小球摆动到最低点B时，小球运动速度和方向不断发生变化即小球不是做匀速直线运动，所以小球处于非平衡状态；当小球到达C点时，速度为0，此时小球所受合力突然全部消失，根据牛顿第一定律，物体将保持这一状态，所以小球将处于静止状态。11.如图所示，小华站在商场自动扶梯上随扶梯从二楼匀速运动到一楼，扶梯的速度为0.5m/s，扶梯的长度为6m，该运动过程她所需时间为______s。小华所受重力与扶梯台阶对她的支持力是______（选填“平衡力”或“非平衡力”）。若以小华站立的台阶为参照物，她是______的。【答案】12；平衡力；静止。【解析】[1]该运动过程所需时间t＝＝12s[2]小华随自动扶梯匀速运动过程中，小华处于平衡状态，在竖直方向上她只受到重力和支持力的作用，所以这两个力是一对平衡力。[3]以小华站立的台阶为参照物，她的位置并未发生改变，所以她是静止的。12.如图所示，质量为500g的小铁球用细线悬挂，球受到重力是_________N。利用该装置可以检查墙面是否竖直，这是利用_________的原理；小球对细线的拉力和细线对小球的拉力是_________（选填“一对平衡力”或“一对相互作用力”）（g取10N/kg）。【答案】5；重力方向竖直向下；一对相互作用力。【解析】[1]铁球的质量m=500g=0.5kg其重力G=mg=0.5kg×10N/kg=5N球受到重力是5N。[2]重力的方向是竖直向下，据此人们可制成重垂线来检查墙面是否竖直。[3]小球对细线的拉力和细线对小球的拉力作用在两个物体上，大小相等、方向相反，作用在一条直线上，是一对相互作用力。三、实验题13.图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验装置。(1)小华将系于小纸片两端的细线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂钩码，使作用在小纸片上的两个拉力方向相反，并通过调整______来改变拉力的大小，实验中选择