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1、第2节二力平衡体验体验 平衡状态平衡状态活动活动1:1:放在桌面上静止的书本放在桌面上静止的书本,分析其状态及受力情况。分析其状态及受力情况。活动活动2:2:观察平直高速公路上匀速行驶的汽车观察平直高速公路上匀速行驶的汽车,分析其状态及受分析其状态及受力情况。力情况。(1)(1)活动活动1 1中中,书本受到书本受到力和力和力力,课本处于课本处于状态。状态。(2)(2)活动活动2 2中中,汽车在竖直方向受到汽车在竖直方向受到力和力和力力;水平水平方向受到方向受到力和力和力力,接近处于接近处于状态。状态。(3)(3)活动活动1 1和和2 2中中,两物体的运动状态两物体的运动状态(选填选填“改变改变
2、”或或“不变不变”)。提示提示:(1)(1)重支持静止重支持静止(2)(2)重支持牵引阻匀速直重支持牵引阻匀速直线运动线运动(3)(3)不变不变1.1.什么是平衡力什么是平衡力?什么是平衡状态什么是平衡状态?2.2.二力平衡的条件是什么二力平衡的条件是什么?3.3.二力平衡条件有哪些应用二力平衡条件有哪些应用?探究探究 1 1 平衡状态平衡状态结合结合“体验体验”中的活动中的活动,思考以下问题思考以下问题:1.1.由由“体验体验”知知,物体受到力时物体受到力时,仍可以保持仍可以保持状态或者状态或者状态状态,我们把这种状态称为我们把这种状态称为状态状态,受到的力就称为受到的力就称为力。力。提示提
3、示:书本受力书本受力,保持静止状态不变保持静止状态不变;汽车受力汽车受力,保持匀速直线运保持匀速直线运动状态动状态,运动状态也没变运动状态也没变,因此物体受力时因此物体受力时,其状态也可以保持其状态也可以保持不变。我们把这两个状态称之为平衡状态不变。我们把这两个状态称之为平衡状态,受到的力称为平衡受到的力称为平衡力。力。参考答案参考答案:静止匀速直线运动平衡平衡静止匀速直线运动平衡平衡2.2.观察教室的电灯、吊扇、放在桌上的瓶子等物体观察教室的电灯、吊扇、放在桌上的瓶子等物体,它们各受它们各受个力作用个力作用,保持保持状态状态,在物理上把这种平衡称在物理上把这种平衡称之为之为平衡。平衡。提示提
4、示:电灯、吊扇都受重力和拉力两个力电灯、吊扇都受重力和拉力两个力,放在桌上的瓶子受重放在桌上的瓶子受重力和支持力两个力力和支持力两个力,在物理上物体受两个力而保持平衡状态在物理上物体受两个力而保持平衡状态,称称之为二力平衡。之为二力平衡。参考答案参考答案:两平衡二力两平衡二力探究探究 2 2 探究二力平衡的条件探究二力平衡的条件观察实验装置图观察实验装置图,思考以下问题思考以下问题:1.1.实验准备实验准备:实验时实验时,要求桌面要要求桌面要,两个托盘的质量两个托盘的质量要要,砝码的质量要较砝码的质量要较一些。一些。提示提示:实验中实验中,为了防止其他因素对实验结果的影响为了防止其他因素对实验
5、结果的影响,所选的桌所选的桌面要水平且是光滑的面要水平且是光滑的,两个托盘的质量要大小相等两个托盘的质量要大小相等,且所用砝码且所用砝码的质量要较小些的质量要较小些,便于调节质量差距。便于调节质量差距。参考答案参考答案:水平且光滑相等小水平且光滑相等小2.2.如何判断小车所受的力是否为平衡力如何判断小车所受的力是否为平衡力?提示提示:使物体处于平衡状态使物体处于平衡状态(静止状态或匀速直线运动状态静止状态或匀速直线运动状态)的的力是平衡力。故在本实验中力是平衡力。故在本实验中,应根据小车是否处于静止状态或应根据小车是否处于静止状态或匀速直线运动状态来判断小车所受的力是否为平衡力。匀速直线运动状
6、态来判断小车所受的力是否为平衡力。参考答案参考答案:根据小车是否处于静止状态或匀速直线运动状态来根据小车是否处于静止状态或匀速直线运动状态来判断。判断。3.3.实验设计实验设计:(1)(1)探究两个力的大小关系探究两个力的大小关系:在两托盘中放入质量在两托盘中放入质量的砝码的砝码,观察小车的运动情况。观察小车的运动情况。在两托盘中放入质量在两托盘中放入质量的砝码的砝码,观察小车的运动情况。观察小车的运动情况。(2)(2)探究两个力的方向关系探究两个力的方向关系:保证两托盘中砝码的质量保证两托盘中砝码的质量。将两托盘放在小车的将两托盘放在小车的(选填选填“同同”或或“异异”)侧侧,观观察小车的运
7、动情况。察小车的运动情况。把小车扭转一个角度把小车扭转一个角度,使两个力不在同一使两个力不在同一上上,观察小观察小车的运动情况。车的运动情况。(3)(3)探究两个力的作用点关系探究两个力的作用点关系:保证两托盘中砝码质量保证两托盘中砝码质量,把两个方向把两个方向的力分别施加在的力分别施加在个小车上个小车上,观察小观察小车的运动情况。车的运动情况。提示提示:实验中可通过改变放在两托盘中砝码的质量来调节对小实验中可通过改变放在两托盘中砝码的质量来调节对小车施力的大小车施力的大小,砝码质量相等对小车施力相等砝码质量相等对小车施力相等,砝码质量不等砝码质量不等,对小车施力不相等对小车施力不相等;改变力
8、方向改变力方向,有两点有两点:一是两力同向或反向一是两力同向或反向,二是两力反向但不在同一直线上二是两力反向但不在同一直线上;使两个力作用在两个小车上使两个力作用在两个小车上,可探究两个力作用点的关系。可探究两个力作用点的关系。参考答案参考答案:(1)(1)相等相等不相等不相等(2)(2)相等相等异异直线直线(3)(3)相等相同两相等相同两4.4.实验现象实验现象:小车在水平方向上所受二力的情况小车在水平方向上所受二力的情况小车运动小车运动状态是否状态是否改变改变大小大小方向方向是否在同是否在同一直线上一直线上是否作用是否作用在同一物在同一物体上体上不相等不相等反向反向是是是是改变改变相等相等
9、反向反向是是是是不改变不改变相等相等同向同向是是是是改变改变相等相等反向反向否否是是改变改变相等相等反向反向是是否否改变改变分析以上实验现象分析以上实验现象,可得出的结论是可得出的结论是_。提示提示:分析现象分析现象,可以看出只有当两个力大小相等、方向相反可以看出只有当两个力大小相等、方向相反,并且在同一直线上并且在同一直线上,同时作用在同一小车上时同时作用在同一小车上时,小车才能保持静小车才能保持静止。因此可得出二力平衡的条件止。因此可得出二力平衡的条件:两个力作用在同一物体上两个力作用在同一物体上,并并且大小相等、方向相反且大小相等、方向相反,且作用在同一直线上。且作用在同一直线上。参考答
10、案参考答案:二力平衡的条件是两力作用在同一物体上二力平衡的条件是两力作用在同一物体上,大小相等、大小相等、方向相反方向相反,并且在同一条直线上并且在同一条直线上5.5.交流与评估交流与评估:实验中为什么用小车而不用木块实验中为什么用小车而不用木块?提示提示:小车与桌面间是滚动摩擦小车与桌面间是滚动摩擦,木块与桌面间是滑动摩擦木块与桌面间是滑动摩擦,在在同等条件下同等条件下,滚动摩擦比滑动摩擦小。滚动摩擦比滑动摩擦小。参考答案参考答案:用小车可减小摩擦。用小车可减小摩擦。探究探究 3 3 二力平衡条件的应用二力平衡条件的应用1.1.根据二力平衡条件根据二力平衡条件,如何确定一对力是否为平衡力如何
11、确定一对力是否为平衡力?提示提示:二力平衡条件是二力平衡条件是“同体、等大、反向、共线同体、等大、反向、共线”,这四个条这四个条件中件中,首先是首先是“同体同体”,两个力不是作用在一个物体上两个力不是作用在一个物体上,一定不一定不是平衡力是平衡力,若同体若同体,再去分析是否等大、反向、共线。再去分析是否等大、反向、共线。参考答案参考答案:首先判定两个力是否作用在同一物体上首先判定两个力是否作用在同一物体上,然后再判定然后再判定两力是否等大、反向、共线。两力是否等大、反向、共线。2.2.重为重为4 N4 N的电灯悬挂着静止不动的电灯悬挂着静止不动,吊线对电灯的拉力大小和方吊线对电灯的拉力大小和方
12、向如何向如何?提示提示:根据二力平衡条件确定一个力的方向和大小根据二力平衡条件确定一个力的方向和大小,首先是确定首先是确定所求的力与已知的力的关系是否为平衡力所求的力与已知的力的关系是否为平衡力,再根据二力平衡条再根据二力平衡条件确定两力的大小和方向。件确定两力的大小和方向。参考答案参考答案:4 N4 N竖直向上竖直向上一、二力平衡一、二力平衡1.1.平衡状态平衡状态:物体保持物体保持_或或_状态。状态。2.2.二力平衡二力平衡:物体在两个力的作用下处于物体在两个力的作用下处于_状态。状态。3.3.二力平衡的条件二力平衡的条件:(1)(1)作用在作用在_物体上。物体上。(2)(2)大小大小_。
13、(3)(3)方向方向_。(4)(4)在在_直线上。直线上。静止静止匀速直线运动匀速直线运动平衡平衡同一同一相等相等相反相反同一条同一条二、二力平衡条件的应用二、二力平衡条件的应用1.1.测力测力:用弹簧测力计测量重力时用弹簧测力计测量重力时,_,_和和_是一对平衡力。是一对平衡力。2.2.物体在两个力的作用下处于平衡状态物体在两个力的作用下处于平衡状态,已知一个力的大小和已知一个力的大小和方向方向,可确定另外一个力的可确定另外一个力的_和和_。3.3.如果一个物体受到的力为平衡力如果一个物体受到的力为平衡力,则物体处于则物体处于_或者或者_状态。状态。重力重力拉力拉力大小大小方向方向静止静止匀
14、速匀速直线运动直线运动考点考点 1 1 探究二力平衡条件探究二力平衡条件【典例典例1 1】(2012(2012襄阳中考襄阳中考)在探究在探究“二力平衡条件二力平衡条件”的实验的实验中中:(1)(1)设计组装的实验装置如图所示。老师指出实验桌面越光滑设计组装的实验装置如图所示。老师指出实验桌面越光滑越好越好,其原因是其原因是 。(2)(2)实验中保持实验中保持F F1 1与与F F2 2相等相等,用手将小车扭转一个角度用手将小车扭转一个角度,松手后松手后,小车将无法在此位置平衡。实验中设计这一步骤的目的是为了小车将无法在此位置平衡。实验中设计这一步骤的目的是为了探究二力平衡时探究二力平衡时,两个
15、力必须满足的条件是两个力必须满足的条件是 。【思路导引思路导引】解答本题主要抓住以下两点解答本题主要抓住以下两点:(1)(1)光滑光滑:阻力小阻力小;(2);(2)扭转扭转:不在一条直线上。不在一条直线上。【精讲精析精讲精析】本题考查探究二力平衡的条件。本题考查探究二力平衡的条件。(1)(1)实验过程中实验过程中我们要分析小车在水平方向上受力我们要分析小车在水平方向上受力F F1 1、F F2 2的情况的情况,所以应减小摩所以应减小摩擦力对实验的影响擦力对实验的影响,使桌面越光滑越好使桌面越光滑越好;(2);(2)将小车扭转一个角将小车扭转一个角度时度时,力力F F1 1、F F2 2虽然大小
16、相等虽然大小相等,但是不在同一条直线上但是不在同一条直线上,松手后小松手后小车无法平衡车无法平衡,表明这两个力还必须在同一直线上。表明这两个力还必须在同一直线上。答案答案:(1)(1)减小摩擦力对实验的影响减小摩擦力对实验的影响(2)(2)两个力必须作用在同一直线上两个力必须作用在同一直线上【方法归纳方法归纳】实验中的误差分析实验中的误差分析(1)(1)为减小摩擦力对实验的影响为减小摩擦力对实验的影响:桌面要光滑桌面要光滑,用小车而不用木用小车而不用木块。块。(2)(2)为减小托盘对实验结果的影响为减小托盘对实验结果的影响:托盘的质量要小托盘的质量要小,且两个盘且两个盘质量相等。质量相等。考点
17、考点 2 2 二力平衡条件及应用二力平衡条件及应用【典例典例2 2】(2013(2013咸宁中考咸宁中考)如图所示如图所示,放在桌面上的茶壶处于静止状态放在桌面上的茶壶处于静止状态,对于对于该静止的茶壶该静止的茶壶,下列说法中正确的是下列说法中正确的是 ()A.A.茶壶受到重力和桌面对它的支持力茶壶受到重力和桌面对它的支持力,这是一对平衡力这是一对平衡力B.B.茶壶受到重力和桌面对它的支持力茶壶受到重力和桌面对它的支持力,这是一对相互作用力这是一对相互作用力C.C.茶壶静止是因为桌面对它的支持力小于茶壶受到的重力茶壶静止是因为桌面对它的支持力小于茶壶受到的重力D.D.茶壶静止是因为桌面对它的支
18、持力大于茶壶受到的重力茶壶静止是因为桌面对它的支持力大于茶壶受到的重力【思路导引思路导引】【精讲精析精讲精析】选选A A。本题考查二力平衡与相互作用力。二力平。本题考查二力平衡与相互作用力。二力平衡中的衡中的“二力二力”必须满足必须满足“大小相等、方向相反、作用在同一大小相等、方向相反、作用在同一物体上、作用在同一直线上物体上、作用在同一直线上”,即即“同体、等大、反向、共线同体、等大、反向、共线”。相互作用力是。相互作用力是“不同体、等大、反向、共线不同体、等大、反向、共线”。茶壶的重。茶壶的重力与桌面对它的支持力满足力与桌面对它的支持力满足“同体、等大、反向、共线同体、等大、反向、共线”的
19、条的条件件,所以所以A A正确正确,B,B错误。茶壶处于静止状态错误。茶壶处于静止状态,受到平衡力的作用受到平衡力的作用,支持力和重力的大小相等支持力和重力的大小相等,所以所以C C、D D错误。错误。【方法归纳方法归纳】(1)(1)判定平衡力的方法判定平衡力的方法:根据状态根据状态:物体只要处于平衡状态物体只要处于平衡状态,所受的力一定是平衡力。所受的力一定是平衡力。依据二力平衡条件依据二力平衡条件,满足八个字满足八个字:“同体同体”“”“等大等大”“”“反向反向”和和“共线共线”。(2)(2)平衡力和相互作用力的区别平衡力和相互作用力的区别:平衡力平衡力相互作用力相互作用力图示图示不同点不
20、同点作用在一个物体上作用在一个物体上作用在两个物体上作用在两个物体上相同点相同点大小相等、方向相反、在一条直线上大小相等、方向相反、在一条直线上(3)(3)应用应用:求力的大小和方向。求力的大小和方向。1.1.在下列事例中在下列事例中,受平衡力作用的物体是受平衡力作用的物体是()A.A.正在圆形轨道上运动的过山车正在圆形轨道上运动的过山车B.B.减速进站的火车减速进站的火车C.C.腾空而起正在加速上升的火箭腾空而起正在加速上升的火箭D.D.在马路上匀速直线行驶的汽车在马路上匀速直线行驶的汽车【解析解析】选选D D。本题考查平衡力的判定。物体受平衡力作用时。本题考查平衡力的判定。物体受平衡力作用
21、时,运动状态保持不变运动状态保持不变,圆形轨道上运动的过山车运动速度和运动圆形轨道上运动的过山车运动速度和运动方向都在变化方向都在变化,减速进站的火车和腾空而起正在加速上升的火减速进站的火车和腾空而起正在加速上升的火箭运动速度在变化箭运动速度在变化,故它们受到的都不是平衡力故它们受到的都不是平衡力,A,A、B B、C C错错;在在马路上匀速直线行驶的汽车的运动状态没有改变马路上匀速直线行驶的汽车的运动状态没有改变,因而它受到因而它受到的是平衡力的是平衡力,D,D正确。故选正确。故选D D。2.(20132.(2013江西中考江西中考)如图所示如图所示,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A
22、.小鸟受到的重力与小鸟对树枝的压力是一对平衡力小鸟受到的重力与小鸟对树枝的压力是一对平衡力B.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.C.小鸟受到的重力与树枝对小鸟的支持力是一对平衡力小鸟受到的重力与树枝对小鸟的支持力是一对平衡力D.D.小鸟受到的重力与树枝受到的重力是一对平衡力小鸟受到的重力与树枝受到的重力是一对平衡力【解析解析】选选C C。本题考查二力平衡。二力平衡中的。本题考查二力平衡。二力平衡中的“二力二力”必必须满足须满足“大小相等、方向相反、作用在同一物体上、作用在同大小相等、方向相反、作用在同一物体上、作用在同一直线
23、上一直线上”,即即“同体、等大、反向、共线同体、等大、反向、共线”。A A项中的重力与项中的重力与压力方向都是向下压力方向都是向下,不满足不满足“反向反向”,也不满足也不满足“同体同体”,A,A项错项错;B;B项中压力的受力物体是树枝项中压力的受力物体是树枝,支持力的受力物体是小鸟支持力的受力物体是小鸟,不满不满足足“同体同体”,B,B项错项错;C;C项满足二力平衡条件项满足二力平衡条件;D;D项中是小鸟受到的项中是小鸟受到的重力与树枝受到的重力重力与树枝受到的重力,不满足不满足“反向反向”“”“同体同体”等条件等条件,D,D项项错。错。3.3.汽车在牵引力和地面与空气的阻力这两个力的作用下汽
24、车在牵引力和地面与空气的阻力这两个力的作用下,在平在平直的公路上匀速行驶直的公路上匀速行驶,如图所示如图所示,关于牵引力与阻力的大小关系关于牵引力与阻力的大小关系为为()A.A.牵引力大于阻力牵引力大于阻力 B.B.牵引力小于阻力牵引力小于阻力C.C.牵引力等于阻力牵引力等于阻力 D.D.无法确定无法确定【解析解析】选选C C。本题考查二力平衡的应用。汽车在牵引力和地。本题考查二力平衡的应用。汽车在牵引力和地面与空气的阻力这两个力的作用下做匀速直线运动面与空气的阻力这两个力的作用下做匀速直线运动,所以这两所以这两个力是一对平衡力个力是一对平衡力,由平衡力的特点可知互为平衡力的两个力由平衡力的特
25、点可知互为平衡力的两个力的大小是相等的的大小是相等的,所以阻力和牵引力的大小是相等的。故选所以阻力和牵引力的大小是相等的。故选C C。4.4.如图所示如图所示,跳伞运动员在从飞机上跳下跳伞运动员在从飞机上跳下,降落伞没有打开之前降落伞没有打开之前,下落会越来越快下落会越来越快,此时运动员受到的阻力此时运动员受到的阻力重力重力;当降落当降落伞打开后伞打开后,运动员匀速下落时运动员匀速下落时,受到的阻力受到的阻力重力。重力。(均均选填选填“大于大于”“”“小于小于”或或“等于等于”)【解析解析】本题考查二力平衡的条件及应用。降落伞没有打开前本题考查二力平衡的条件及应用。降落伞没有打开前,所受重力大
26、于阻力所受重力大于阻力,所以下落速度越来越快所以下落速度越来越快;匀速下落时匀速下落时,处于处于平衡状态平衡状态,受到的阻力和重力是一对平衡力受到的阻力和重力是一对平衡力,二力大小相等。二力大小相等。答案答案:小于等于小于等于5.5.“漂移漂移”是一种高难度的汽车表演项目。有一种是一种高难度的汽车表演项目。有一种“漂移漂移”方方法如下法如下:当汽车在水平地面上疾驶时当汽车在水平地面上疾驶时,车对地面的压力和地面对车对地面的压力和地面对车的支持力车的支持力(选填选填“是是”或或“不是不是”)一对平衡力一对平衡力,此时此时突然刹车突然刹车,但汽车仍要向前运动但汽车仍要向前运动,这是由于汽车具有这是
27、由于汽车具有。【解析解析】本题考查二力平衡的判定及惯性。车在水平方向上发本题考查二力平衡的判定及惯性。车在水平方向上发生漂移生漂移,而在竖直方向上运动状态不变而在竖直方向上运动状态不变,车对地面的压力和地面车对地面的压力和地面对车的支持力是一对相互作用力对车的支持力是一对相互作用力,而非平衡力而非平衡力;刹车后刹车后,由于汽由于汽车具有惯性车具有惯性,故汽车仍要向前运动。故汽车仍要向前运动。答案答案:不是惯性不是惯性6.(20136.(2013佛山中考佛山中考)如图所示的如图所示的A A物体处于静止状态物体处于静止状态,请画出请画出A A在水平方向的受力示意图。在水平方向的受力示意图。【解析解
28、析】本题考查平衡力的示意图的画法。物体本题考查平衡力的示意图的画法。物体A A是静止状态是静止状态受平衡力的作用。在水平方向受到相同重的钩码的拉力受平衡力的作用。在水平方向受到相同重的钩码的拉力,所以所以两个拉力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。两个拉力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。答案答案:如图如图7.7.在探究在探究“二力平衡的条件二力平衡的条件”的实验中的实验中:(1)(1)实验装置如图所示。实验目的是探究小车在水平方向上所实验装置如图所示。实验目的是探究小车在水平方向上所受两个拉力受两个拉力F F1 1、F F2 2的关系。实验中的关系。实验中,小车应该处于小车应该处于
29、状态。状态。(2)(2)实验中实验中,通过调整通过调整来改变来改变F F1 1和和F F2 2的大小。的大小。(3)(3)实验中实验中,保持保持F F1 1与与F F2 2大小相等大小相等,用手将小车扭转一个角度用手将小车扭转一个角度,松松手后手后,小车将小车将 。【解析解析】本题考查探究二力平衡的条件。本题考查探究二力平衡的条件。(1)(1)如题图所示如题图所示,实验实验目的是探究小车在水平方向上所受两个拉力目的是探究小车在水平方向上所受两个拉力F F1 1、F F2 2的关系。故的关系。故在探究中在探究中,应使小车处于平衡状态即静止状态。应使小车处于平衡状态即静止状态。(2)(2)小车受到
30、的小车受到的拉力拉力F F1 1和和F F2 2分别等于水平桌面两端所挂钩码的重力分别等于水平桌面两端所挂钩码的重力,可以通过调可以通过调整钩码的个数来改变整钩码的个数来改变F F1 1和和F F2 2的大小。的大小。(3)(3)用手将小车扭转一个角用手将小车扭转一个角度度,小车受到的力小车受到的力F F1 1和和F F2 2不在一条直线上不在一条直线上,小车受到的不再是一小车受到的不再是一对平衡力对平衡力,小车就会转动。小车就会转动。答案答案:(1)(1)静止静止(2)(2)钩码个数钩码个数(3)(3)转动转动,直到转回一条直线上直到转回一条直线上 找找你容易错在哪里？找找你容易错在哪里？向日葵因生长在茎顶端的花盘随太阳转动而得名。如图是处于向日葵因生长在茎顶端的花盘随太阳转动而得名。如图是处于静止状态的向日葵静止状态的向日葵,请在图中作出花盘的受力示意图。请在图中作出花盘的受力示意图。【学生自答学生自答】【教师点评教师点评】两个力的方向、作用点正确两个力的方向、作用点正确;两个力的大小画错两个力的大小画错,线应等长。线应等长。【正确作图正确作图】