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第2节 力的平衡
第八章 力与运动
知识点
知1－讲
感悟新知
1
合力
1. 合力 如果一个力对物体的作用效果与几个力同时对物体作用的效果相同，那么这个力就叫那几个力的合力。
合力，并不总是分力之和。
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2. 同一直线上二力合成规律
(1)方向相同的二力的合成规律：
①规律：同一直线上方向相同的两个力的合力大小等于两力之和，方向与两力方向相同，如图1 所示。
②公式：F 合=F1+F2，合力比分力大。
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拓展延伸：
合力的本质是在作用效果相同的前提下，用合力代替几个力的作用。这种研究问题的方法叫等效替代法。
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(2)方向相反的二力的合成规律：
①规律：同一直线上方向相反的两个力的合力大小等于两力之差，方向与较大的那个力方向相同，如图2 所示。
②公式：F 合= ∣ F1－F2 ∣，合力比较大的那个力小。
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易错警示:
1. 同一直线上二力合力的方向永远与较大的力方向相同；
2. 只有作用在同一物体上的几个力才能求合力；
3. 一个物体不可能同时受到分力和合力的作用，即合力和分力不可能同时存在，因此，在研究、分析物体的受力问题时，合力和分力只能选择其一。
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[中考·三明] 踢毽子是一项有益的体育活动。毽子踢出后 竖直上升又竖直下落的过程中，均受到空气阻力的作用。若毽子上升和下落过程中受到的合力大小分别为F1、F2，则F1、F2 的大小关系正确的是( )
A. F1 >F2 B. F1 例 1
A
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解题秘方：先分析物体所受的力，再利用力的合成规律求出F1 和F2，最后比较大小即可。
解析：空气对毽子的阻力始终与毽子的运动方向相反。
当毽子上升时, 毽子受到的空气阻力方向是竖直向下的，与毽子所受重力的方向一致，合力大小等于二力之和，F1=G +f；当毽子下落时，其所受重力G 与空气阻力f 方向相反, 毽子受到的合力大小F2=G－f。显然，F1 > F2。
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知1－练
方法点拨：
解答这类试题时，首先要找出作用在物体上的力及各力的方向，然后根据同向相加反向相减法来计算合力，进而比较得解。
知识点
力的平衡
知2－讲
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2
1. 平衡状态 保持静止状态或匀速直线运动状态。
2. 平衡力 如果一个物体在几个力的作用下处于平衡状态，我们就说这几个力是平衡力。
平衡力至少是两个或两个以上的力，一个力不可能是平衡力。
知2－讲
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3. 二力平衡
当一个物体在两个力的作用下处于平衡状态，我们就说这两个力相互平衡，或者说这两个力是一对平衡力。
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4. 物体受平衡力与物体不受力的区别
(1)从运动状态上看，物体受平衡力与不受力是等效的，物体都将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来看，物体受平衡力会发生形变，物体不受力不会发生形变。
深度理解:
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，所以受平衡力作用的物体运动状态不变。
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[中考·黑龙江] 下列物体中，受到平衡力的是( )
A. 正在腾空而起的火箭
B. 自由竖直下落的石子
C. 沿光滑斜面下滑的木块
D. 在平直轨道上匀速直线行驶的火车
例2
D
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解题秘方：受平衡力作用的物体，保持静止状态或者匀速直线运动状态。
解析：正在腾空而起的火箭、自由竖直下落的石子、沿光滑斜面下滑的木块，物体都做加速运动，故受到的力不是平衡力。
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误区警示:
速度为零的物体不一定处于平衡状态。如，将物体以一定的速度竖直上抛，当它到达最高点时，速度为零，但它只受一个重力作用，它受力不平衡，不是处于平衡状态。
知识点
二力平衡的条件
知3－讲
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3
1. 提出问题 二力平衡时，这两个力有什么关系？二力平衡的条件是什么？
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2. 设计实验 如图3 所示，让放置在水平面上的小车在水平方向上只受两个力F1和F2 的作用，从力的大小、方向和作用点三个方面去探究力F1 与F2 满足什么条件时，小车可以保持平衡状态。
选用小车而不用木块进行实验，是为了减小与桌面间的摩擦阻力，有利于得出正确的结论。
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3. 进行实验
(1)使F1 与F2 在同一直线上，改变细绳下钩码的个数，分别使F1>F2、F1=F2、F1(2)使F1=F2，扭转小车，使F1 与F2 不在同一直线上，发现小车会发生转动，直到F1 与F2 在同一直线上时，小车才会停止转动。
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(3)使F1=F2，且在同一直线上，但方向相同，发现小车朝F1、F2 的方向运动，实验记录如下表：
小车两端
受力大小 小车两端
受力方向 小车两端受力是否在同一直线上 小车是否平衡
F1>F2 相反 是 否
F1=F2 相反 是 是
F1F1=F2 相反 否 否
F1=F2 相同 是 否
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4. 分析论证 当小车受到的两个力大小相等、方向相反，且作用在同一直线上时，小车才处于平衡状态。
5. 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，且作用在同一直线上，这两个力就彼此平衡。简记为“同体、等大、反向、共线”。
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实验解读:
1.为了减小小车与桌面间的摩擦阻力对实验的影响，应选用光滑的桌面进行实验，同时小车的质量应尽量轻。
2.小车两端悬挂的钩码数量尽量多一些，使F1 与F2 尽量大一些，以削弱摩擦阻力的影响。
知3－讲
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实验评估:
实验中，没有验证“二力作用在同一物体上”这一条件。
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实验改进:
如图4 所示，利用一个拼接成的小车，将其分开，发现小车的两部分分别向两边加速运动，不能保持平衡状态，由此可证明二力平衡的条件之一是作用在同一个物体上
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6. 二力平衡条件的应用
(1)我们可以判断物体受力是否平衡。方法是先确定研究对象，分析它的受力情况，若满足二力平衡的条件，则受力平衡；若不满足则受力不平衡。
(2)若已知物体处于平衡状态，可根据一个力的大小和方向，确定另外一个力的大小和方向。
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(3)由于物体处于平衡状态时，所受到力的作用效果相互抵消，因此平衡力的合力为0，因此有二力平衡，也有三力平衡、四力平衡等多力平衡。
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方法技巧：
运用二力平衡条件判断两个力是否平衡时，首先看两个力的受力物体是不是同一物体，再看方向是否相反，大小是否相等，是否在同一条直线上，若都满足，则二力平衡。
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[中考·衡阳] 小华同学用下面的装置探究二力平衡
的条件，具体操作如下：
例 3
解题秘方：本题是探究二力平衡条件的实验，根据掌握的探究每个条件的操作方法及现象解答。
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(1)如图5 甲所示，用直径略小于滑轮孔径的铁钉把三个滑轮A、B、C 分别钉在木板上，木板竖直挂起待用，用大号缝衣针把细线沿轻质塑料块的中心轴线穿过，并在紧靠塑料块的两侧各打一线结，使塑料块与细线固定在一起，且塑料块不与木板接触。将塑料块两侧的细线分别跨过木板上的A、B 滑轮，线两端挂不同质量的钩码，松手后，塑料块
由静止开始运动，实验表明，作用在同一个物体
上的两个力，方向相反，但________不相等，则
这两个力不平衡。
大小
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解析：图5 甲中，塑料块两侧挂不同质量的钩码，
则两侧受到的力的大小不同，松手后塑料块由静止开始运动，说明这两个力不平衡。
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(2)按住塑料块，把跨过B 滑轮的细线移到C 滑轮上，在两线端挂上相同质量的钩码，松手后塑料块由静止开始转动，如图5 乙所示。按住塑料块，把跨过C 滑轮的细线移到B 滑轮上，把塑料块转过90°，松手后塑料块由静止开始转动，如图5 丙所示。由此表明，作用在同物体上
的两个力，如果仅仅大小相等，方向
成某一角度或方向相反但
________________，这两个力不平衡。
不在同一直线上
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解析：图丙中，两个力不在同一直线上，这两个力不平衡。
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(3)在探究同一问题时，另一同学将木块放在水平桌面上，设计了如图5 丁所示的实验，同学们认为小华的实验优于此实验，其主要原因是________ 。
A. 塑料块容易扭转
B. 塑料块是比较容易获取的材料
C. 减小了摩擦力对实验结果的影响
C
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解析：图丁中，桌面与木块间的摩擦力会对实验产生影响；小华的实验中塑料块不与木板接触，减小了摩擦力对实验结果的影响。
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方法技巧：
归纳法：简单地讲就是人们根据对物理现象的观察或物理实验结果的分析，由具体的事实概括出一般性结论的推理方法，是由一些特殊的事实概括出一般性结论的推理方法。初中物理中运用归纳法的基础主要是控制变量法。
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实验优势：
在探究二力平衡条件时，一般都是突出某一个方向(如水平方向)的两个力进行探究，在探究过程中，应该尽量减小或排除其他的力的影响。
课堂小结
力的平衡
合力
平衡状态
二力平衡
同一直线上二力的合成
定义
应用
条件
为零

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