资源简介

第九章 力与运动
9.1二力平衡
1.力的平衡定义：①物体在受到几个力作用时，如果能保持静止状态或匀速直线运动状态，我们就说这几个力平衡。
②静止状态或匀速直线运动状态可称为平衡状态。
③当物体受到两个力的作用而处于平衡状态时称为二力平衡。相互平衡的两个力的合力为零。
2. 二力平衡条件：二个力作用在同一物体上、大小相等、方向相反、并且在同一条直线上。（用力的三要素去记！）
3.平衡力与相互作用力比较：
相同点：①大小相等；②方向相反；③作用在一条直线上。
不同点：平衡力作用在一个物体上可以是不同性质的力；相互力作用在不同物体上是相同性质的力。
4.实验：探究二力平衡的条件
（1）实验目的：探究二力平衡的条件
（2）实验设计及改进过程：
甲乙丙丁
改进过程：
方案甲→方案乙：减小摩擦力对实验的影响。
方案乙→方案丙：消除摩擦力对实验的影响。
方案丙→方案丁：减小受力物体重力对实验的影响
最终选择丁方案进行实验。
（3）实验器材：弹簧测力计，定滑轮，小卡片，质量相同的钩码，细绳（如图丁）
（4）实验步骤：
①验证平衡力大小相等：将系在小卡片(重力可忽略不计)两对角上的细线分别跨过左右支架上的滑轮，并在细线的两端挂上相等重力的钩码，小卡片保持静止；
②验证平衡力方向相反：使作用在小卡片上的两个拉力方向相反，卡片保持静止，使作用在小卡片上的两个拉力相同，卡片不能保持静止；
③验证平衡力作用在同一条直线上：当小卡片平衡时，将小卡片转过一个角度，松手后小卡片不能平衡；
④验证平衡力作用在同一物体上：将小卡片从中间剪开，钩码向两侧滑落。
（5）实验结论：相互平衡的两个力作用在同一物体上、大小相等、方向相反、并且在同一条直线上。
典型例题
类型一 探究二力平衡条件的实验
例1如图甲是小华同学“探究二力平衡条件”时的实验情景。
（1）小华将小卡片（重力可忽略不计）两边的线分别绕过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向相反，并通过调整_______来改变拉力的大小；
（2）小华将卡片扭转一定角度，如图乙所示。松手后发现卡片又恢复图甲原状。这说明两个力必须作用在_______，物体才能平衡；
（3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图甲所示情况下，小华下一步操作是______；
（4）小刚用如图丙所示的装置进行“探究二力平衡条件”，将木块放在水平桌面上。同学们认为小华的实验优于小刚的实验，其主要原因是_______。
A．减少了摩擦力对实验结果的影响
B．小卡片是比较容易获取的材料
C．容易让小卡片在水平方向上保持平衡
D．小卡片容易扭转
（5）为了验证小华的结论，小刚同学将卡片往上拉到一定距离，如图丁所示。松手后发现卡片又恢复图甲原状，小刚的方法_______（选填“能”或“不能”）得到（2）中结论。
类型二 判断是否为平衡力
例2如图，小华做家务劳动时，用平行于水平地面的力推桌子，但桌子没有被排动。下列叙述中的两个力属于一对平衡力的是（ ）
A．人对桌子的推力与桌子对人的推力
B．桌子受到的重力与桌子对地面的压力
C．桌子受到的重力与地面对桌子的支持力
D．桌子对人的推力与地面对桌子的摩擦力
例32022年4月16日上午，神舟十三号载人飞船平安返回地面，返回舱直立落地，如下图所示，堪称完美。下列说法正确的是（ ）
A．返回舱所受的重力与地面对返回舱的支持力是一对平衡力
B．返回舱所受的重力与返回舱对地面的压力是一对平衡力
C．返回舱对地面的压力与地面对返回舱支持力是一对平衡力
D．返回舱对地面的压力与空气对返回舱的浮力是一对平衡力
例4如图所示，是运动员举着杠铃保持静止的情景。下面所述的两个力是一对平衡力的是（ ）
A．运动员受到的重力和地面对他的支持力
B．杠铃受到的重力和运动员对它的支持力
C．杠铃受到的重力和它对运动员的压力
D．运动员受到的重力和他对地面的压力
类型三 对平衡状态的理解
例5如下图所示，下列物体能处于平衡状态的是（ ）
A． B． C． D．
例6下列情景中，处于平衡状态的是（ ）
A．绕地匀速运动的卫星 B．匀速下降的运动员C．下落的苹果 D．加速奔跑的猎豹
例7 在下列事例中，处于平衡状态的是（ ）
A．弯道行驶的汽车 B．荡到最高点的秋千 C．匀速上行电梯上的人 D．加速升空的火箭
类型四辨别相互作用力和平衡力
例82022年北京冬奥会的吉祥物冰墩墩深受大家喜爱，网友都直呼一墩难求。如图所示，是放在水平桌面上静止的冰墩墩，下列说法正确的是（ ）
A．冰墩墩受到的重力和冰墩墩对桌面的压力是一对相互作用力
B．冰墩墩受到的重力和桌面对冰墩墩的支持力是一对相互作用力
C．冰墩墩对桌面的压力和桌面对冰墩墩的支持力是一对平衡力
D．冰墩墩受到的重力和桌面对冰墩墩的支持力是一对平衡力
典型例题
类型一 探究二力平衡条件的实验
例1如图甲是小华同学“探究二力平衡条件”时的实验情景。
（1）小华将小卡片（重力可忽略不计）两边的线分别绕过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向相反，并通过调整_______来改变拉力的大小；
（2）小华将卡片扭转一定角度，如图乙所示。松手后发现卡片又恢复图甲原状。这说明两个力必须作用在_______，物体才能平衡；
（3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图甲所示情况下，小华下一步操作是______；
（4）小刚用如图丙所示的装置进行“探究二力平衡条件”，将木块放在水平桌面上。同学们认为小华的实验优于小刚的实验，其主要原因是_______。
A．减少了摩擦力对实验结果的影响
B．小卡片是比较容易获取的材料
C．容易让小卡片在水平方向上保持平衡
D．小卡片容易扭转
（5）为了验证小华的结论，小刚同学将卡片往上拉到一定距离，如图丁所示。松手后发现卡片又恢复图甲原状，小刚的方法_______（选填“能”或“不能”）得到（2）中结论。
【答案】钩码的数量同一直线上将卡片沿中间剪开，看卡片能否平衡 A 不能
【详解】
（1）[1]实验中，保持两个拉力在同一直线上，调整细线两端的钩码数量来改变拉力的大小。
（2）[2]小卡片转过一个角度，小卡片两端的拉力就不在一条直线上，松手后发现卡片不能保持平衡状态，这说明两个力必须作用在同一直线上，物体才能平衡。
（3）[3]为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，需要将卡片沿中间剪开，看卡片能否平衡。
（4）[4]小华实验用的小卡片重力小，悬在空中不受摩擦力影响；小刚实验用的木块放在水平桌面上，木块和桌面之间存在摩擦力，摩擦力是不能消除的，实验要受到摩擦力影响，所以还是小华的实验方案好，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
（5）[5]如图丁，将卡片位置改变后，此时两个力虽然不在同一条直线上，但同时两个力的方向也不是相反的，不符合控制变量法的要求，所以小刚的方法不能得到结论。
类型二 判断是否为平衡力
例2如图，小华做家务劳动时，用平行于水平地面的力推桌子，但桌子没有被排动。下列叙述中的两个力属于一对平衡力的是（ ）
A．人对桌子的推力与桌子对人的推力
B．桌子受到的重力与桌子对地面的压力
C．桌子受到的重力与地面对桌子的支持力
D．桌子对人的推力与地面对桌子的摩擦力
【答案】C
【详解】
A．人对桌子的推力作用在桌子上，施力物是人，桌子对人的推力作用在人身上，施力物是桌子，所以这两个力是一对相互作用力，而不是一对平衡力，故A不符合题意；
B．桌子受到的重力作用在桌子上，桌子对地面的压力作用在地面上，两个力不是作用在同一物体上，不是一对平衡力，故B不符合题意；
C．桌子受到的重力作用在桌子上，方向竖直向下，地面对桌子的支持力作用在桌子上，方向竖直向上，桌子处于静止状态，所以竖直方向上的两个力是一对平衡力，故C符合题意；
D．桌子对人的推力作用在人身上，地面对桌子的摩擦力作用在桌子上，两个力不是作用在同一物体上，不是一对平衡力，故D不符合题意。
故选C。
例3 2022年4月16日上午，神舟十三号载人飞船平安返回地面，返回舱直立落地，如下图所示，堪称完美。下列说法正确的是（）
A．返回舱所受的重力与地面对返回舱的支持力是一对平衡力
B．返回舱所受的重力与返回舱对地面的压力是一对平衡力
C．返回舱对地面的压力与地面对返回舱支持力是一对平衡力
D．返回舱对地面的压力与空气对返回舱的浮力是一对平衡力
【答案】A
【详解】
A．一对平衡力要同时满足4个条件：两个力要作用在同一个物体上、大小相等、方向相反、在同一条直线上；返回舱所受的重力和地面对返回舱的支持力，满足一对平衡力的4个条件，故A正确；
B．返回舱所受的重力的受力物体是返回舱，返回舱对地面的压力的受力物体是地面，两个力不是作用在同一个物体上，故B错误；
C．返回舱对地面的压力与地面对返回舱的支持力是一对相互作用力，两个力分别作用在不同的物体上，故C错误；
D．返回舱对地面的压力的受力物体是地面，空气对返回舱的浮力的受力物体是返回舱，两个力分别作用在不同的物体上，故D错误。
故选A。
例4如图所示，是运动员举着杠铃保持静止的情景。下面所述的两个力是一对平衡力的是（）
A．运动员受到的重力和地面对他的支持力
B．杠铃受到的重力和运动员对它的支持力
C．杠铃受到的重力和它对运动员的压力
D．运动员受到的重力和他对地面的压力
【答案】B
【详解】
A．运动员举着杠铃保持静止，运动员受到重力、杠铃对运动员的压力以及地面对运动员的支持力的作用，所以运动员受到的重力和地面对运动员的支持力大小并不相等，即不是一对平衡力，故A错误；
B．杠铃受到的重力和运动员对它的支持力，大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在同一个物体上，是一对平衡力，故B正确；
C．杠铃受到的重力，受力物体是杠铃，它对运动员的压力，受力物体是运动员，两个力的受力物体不同，所以不是一对平衡力，故C错误；
D．运动员受到的重力，受力物体是运动员，运动员对地面的压力，受力物体是地面，两个力的受力物体不同，所以不是一对平衡力，故D错误。
故选B。
类型三对平衡状态的理解
例5如下图所示，下列物体能处于平衡状态的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【详解】
A．由图知，二力不在同一直线上，不是一对平衡力，物体不能处于平衡状态，故A不符合题意；
B．由图知，这两个力符合平衡力的条件，大小相等，方向相反，作用在一条直线上，作用在同一个物体上，因此是一对平衡力，物体能处于平衡状态，故B符合题意；
C．由图知，二力作用在两个物体上，不是一对平衡力，物体不能处于平衡状态，故C不符合题意；
D．由图知，二力的大小不相等，则二力不是一对平衡力，物体不能处于平衡状态，故D不符合题意。
故选B。
例6下列情景中，处于平衡状态的是（ ）
A．绕地匀速运动的卫星 B．匀速下降的运动员 C．下落的苹果 D．加速奔跑的猎豹
【答案】B
【详解】
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．绕地匀速运动的卫星，运动方向不断发生变化，处于非平衡状态，故A不符合题意；
B．匀速下降的热气球，处于平衡状态，故B符合题意；
C．下落的苹果，速度的大小时刻变化，处于非平衡状态，故C不符合题意；
D．加速奔跑的猎豹，速度的大小时刻变化，处于非平衡状态，故D不符合题意。
故选B。
例7 在下列事例中，处于平衡状态的是（）
A．弯道行驶的汽车 B．荡到最高点的秋千 C．匀速上行电梯上的人 D．加速升空的火箭
【答案】C
【详解】
A．弯道行驶的汽车其运动方向时刻在变，运动状态发生改变，处于非平衡状态，故A不符合题意；
B．荡到最高点的秋千时瞬时静止，但始终受到竖直向下重力的作用，即受力不平衡，处于非平衡状态，故B不符合题意；
C．竖直匀速上行的电梯运动状态不变，处于平衡状态，故C符合题意；
D．加速升空的火箭其速度越来越大，运动状态发生改变，处于非平衡状态，故D不符合题意。
故选C。
类型四辨别相互作用力和平衡力
例82022年北京冬奥会的吉祥物冰墩墩深受大家喜爱，网友都直呼一墩难求。如图所示，是放在水平桌面上静止的冰墩墩，下列说法正确的是（ ）
A．冰墩墩受到的重力和冰墩墩对桌面的压力是一对相互作用力
B．冰墩墩受到的重力和桌面对冰墩墩的支持力是一对相互作用力
C．冰墩墩对桌面的压力和桌面对冰墩墩的支持力是一对平衡力
D．冰墩墩受到的重力和桌面对冰墩墩的支持力是一对平衡力
【答案】D
【详解】
A．冰墩墩受到的重力竖直向下，冰墩墩对桌面的压力也竖直向下，而且它们不是同种性质的力，故不是相互作用力，故A错误；
BD．冰墩墩受到的重力和桌面对冰墩墩的支持力都作用在冰墩墩上，且大小相等、方向相反，在同一直线上，因此这是一对平衡力，而一对相互作用力一定作用在两个物体上，故B错误，D正确；
C．冰墩墩对桌面的压力和桌面对冰墩墩的支持力，作用在两个物体上，且大小相等，方向相反，在同一直线上，因此它们是一对相互作用力，不是平衡力，故C错误。
故选D

展开更多......

收起↑