资源简介

7.3 力的平衡
课前预习
物体在受到两个力（或多个力）作用时，如果能保持 或 ，我们就说这个物体处于平衡状态，此时物体受到的力叫 。
2、当二力平衡时，二力的合力是 。
3、二力平衡的条件是： 、 、 、 。
知识精讲
一、二力平衡
物体如果在两个力的作用下，能保持静止状态或匀速直线运动状态，我们就说该物体处于平衡状态，这两个力互称为平衡力。
二、二力平衡的条件
①作用在同一物体上的两个力；②大小相等 ；③方向相反 ；④作用在同一直线上 。
三、探究二力平衡的条件
1.实验装置
① 定滑轮的作用是改变力的方向 ；
② 选择小车而不选择木块的原因是减小摩擦力对实验造成的影响 ；
③ 使用轻质小卡片的作用减小重力对实验结果的影响。
2.实验方法：控制变量法的应用
① 探究平衡的两个力是否在同一直线上（保持物体两端受到的力大小相等，将物体扭转一定的角度，观察物体是否处于平衡状态）
② 探究平衡的两个力大小是否相同（保持两个力在同一条直线上，两侧所挂的钩码质量不相等，观察物体是否处于平衡状态）
③ 探究平衡的两个力是否作用在同一物体上（保持两个力大小相等且作用在同一直线上，让两个力同时作用在不同物体上，观察物体是否处于平衡状态）
3. 进行多次实验的目的（得出普遍规律，避免结论的偶然性）
4. 结论：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 ，并且作用在同一条直线上。
【易错点】
平衡力与作用力和反作用力的区别
一对平衡力 一对相互作用力
相 同 点 大小相等
方向相反
作用在同一条直线上
不同点 作用点在同一物体上 作用点在两个物体上
不一定同时存在 同时产生、同时消失
【规律总结】
四、二力平衡条件的应用：
1.根据物体的受力情况判断运动状态
（1）物体受到平衡力的作用时，运动状态不变，即原来静止的物体仍然静止，原来运动的物体做匀速直线运动。
（2）物体受到非平衡力的作用时，运动状态改变，即运动速度大小改变或运动方向改变。
2：根据物体的运动状态判断受力情况
（1）物体的运动状态不变时（静止或匀速直线运动），受到平衡力的作用，这两个力的大小相等、方向相反，可以根据一个力的大小和方向确定另一个力的大小和方向。
（2）物体的运动状态（运动速度或运动方向）发生改变时，一定受到非平衡力的作用。
考点分析
考点一、相互作用力与平衡力的辨析
例1、在2022北京冬奥会短道速滑男子1000米比赛中，中国选手任子威获得金牌。图甲是他正全力通过弯道、图乙是他获胜后站立在水平赛场中央大声欢呼的情形，下列说法正确的是（　　）
A．通过弯道过程中他处于平衡状态
B．站立时他受到的重力和他对冰面的压力是一对相互作用力
C．站立时他受到的重力和他对冰面的压力是一对平衡力
D．图甲中他的手对冰面的压力与冰面对他的手的支持力是一对相互作用力
【总结升华】
判断平衡力及相互作用力的方法。解答时，首先看两个力是否作用在同一个物体上，若是，且符合大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，才是平衡力。而相互作用力则是两个力符合大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，且作用在两个物体上。
真题演练1（23年罗庄区期中6题）、如图所示是运动员举重的场景，下列说法中哪个选项是一对平衡力（ ）
A.杠铃受到的重力和人对杠铃的支持力
B.杠铃对人的压力和人对杠铃的支持力
C.人受到的重力和人对地面的压力
D.人受到的重力和地面对人的支持力
考点二、探究“二力平衡”条件实验
例2、小明用如图甲、乙、丙、丁所示的装置来完成探究“二力平衡的条件”的实验，则：
（1）为了减小实验误差，小明设计并按照甲乙丙的实验顺序进行，这样做的目的是为了减小______对实验的影响；
（2）在探究“二力的大小”对“二力平衡的条件”的影响时，小明没有用弹簧测力计测量物体在水平方向所受力的大小，而是通过用______来比较水平方向所受二力大小的；
（3）在探究“二力是否在同一直线上”对“二力平衡的条件”的影响时，小明将乙图中的小车扭转一个角度后松手，小车不再平衡，从而得出：只有作用在_______（选填“同一直线”或“不同直线”）上的两个力，才能够平衡；
（4）在探究“二力是否作用在同一物体上”对“二力平衡的条件”的影响时，小明将丁图中的卡片剪成两半，此时卡片______（选填“能”或“不能”）平衡，从而得出结论；
（5）小明用丙图来探究“二力的方向”对“二力平衡的条件”的影响时，他在丙图实验完成后，接下来应该进行的操作是______，此时小车不会静止，由此得出二力平衡必须满足“方向相反”这一条件；通过上述实验过程可得出：作用在同一物体上的两个力，只有大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上时，这两个力才能平衡。
【总结升华】
该实验运用了控制变量法的探究方法；
多次实验目的：寻找普遍规律，避免偶然性；
实验结论：作用在同一物体的两个力，大小相等，方向相反，作用在同一直线上。
真题演练2（23年罗庄区期中24题）、小明利用图甲装置探究二力平衡的条件：
（1）图甲中，小明向左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码时，小车处于静止状态；
改变其中一端的砝码数量，发现小车无法保持静止状态，由此说明平衡力条件必须满足
两个力___________。
（2）把小车转过一个角度，然后松手，观察到小车转动，最后转回原来位置保持静止状
态，由此说明平衡力条件必须满足
两个力必须作用在___________。
（3）某次实验中，当左盘放入稍大一点的砝码时，两个拉力大小不同，但小车仍处于静
止状态，产生这一现象的原因可能是小车受到_________的影响，此时小车受到_________
（填“是”或“不是”）平衡力。
（4）乙装置中，要探究平衡力是否一定要作用在同一物体上，需要进行的操作是______。
考点三、物体受力分析
例3、小刚经常与同学进行爬杆比赛，如图甲所示，在某次比赛中，小刚向上爬的速度与时间的关系图象如图乙所示，他所受的摩擦力与时间的关系图象如图丙所示，下列说法正确的是
A. 时间内，人匀速向上运动，所以
B. 人爬杆过程中摩擦力大小和方向始终不变
C. 时间内人在减速向上运动，
D. 时间内人做匀速直线运动，人受到的重力和摩擦力是一对平衡力，即
【总结升华】
判断摩擦力的方法：
1、分析物体的额运动状态（平衡状态）
根据平衡力条件判断物体摩擦力情况（是否受、方向、大小）
根据相互作用力特点判断物体间的力
真题演练3（23费县第一次月考10题）、如图所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系、物体的运动速度v与时间t的关系图像如图乙、丙所示，由图像可知t＝1s时和t＝5s时所受摩擦力大小分别为（　　）
A. 2N 6N B. 2N 4N C. 0N 4N D. 0N 0N
随堂练习
1、下列四种情况中，物体处于平衡状态的是
A. 草地上滚动的足球 B. 自由下落的石块
C. 双手握住竖直的竹竿匀速上爬的人 D. 沿斜坡向上行驶的汽车
2、将一本物理书放在水平桌面上静止时，下列选项中的两个力相互平衡的是
A. 书的重力与书对桌面的压力 B. 书的重力与桌面对书的支持力
C. 书对桌面的压力与桌面对书的支持力 D. 书对桌面的压力与课桌的重力
3、小科沿水平方向用力推木箱，没能推动，下列说法中正确的是
A. 水平推力小于箱子的重力 B. 水平推力等于箱子的重力
C. 水平推力等于箱子的摩擦力 D. 水平推力小于箱子的摩擦力
4、甲起重机将一台机器沿竖直方向向上以的速度匀速提升，甲起重机对机器的拉力为，乙起重机将同一台机器沿竖直方向向下以的速度匀速下降，乙起重机对机器的拉力为，则
A. B. C. D. 无法确定
5、如图所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向共受三个力，即，，以及摩擦力的作用．已知木块处于静止状态，若撤去，则木块在水平方向受到的合力应为
A. ，方向向左 B. 方向向右 C. 方向向左 D. 零
6、如图所示，弹簧所受重力不计，上端固定在天花板上，下端悬挂一小球，处于静止状态，下列各对力中属于平衡力的是（　　）
A．天花板对弹簧的拉力和弹簧对天花板的拉力
B．球对弹簧的拉力和弹簧对球的拉力
C．弹簧对球的拉力和球受到的重力
D．球对弹簧的拉力和球受到的重力
7、关于运动和力的关系，下列说法正确的是（　　）
A．物体只有受力时，才能保持匀速直线运动状态
B．物体只有不受力时，才能保持静止状态
C．物体不受力或受平衡力时，保持静止或匀速直线运动状态
D．物体不受力或受平衡力时，可能作匀速圆周运动
8、如图所示，放在水平桌面上的物块A与B用细线通过定滑轮与沙桶相连。此时沙桶与沙的总重为G，物块A、B恰好一起做匀速直线运动（忽略细线与滑轮之间的摩擦）。下列说法正确的是（　　）
A．物块A对桌面的压力与桌面对物块A的支持力是一对相互作用力
B．物块A受到的重力与桌面对物块A的支持力是一对平衡力
C．继续向沙桶中加入沙子，物块A受到的滑动摩擦力增大
D．继续向沙桶中加入沙子，物块A和B的速度增大，它们的惯性也增大
9、如图所示，在20N水平向右的力F作用下，重8N的物块静止在竖直墙面上，则物块受到的摩擦力大小为（　　）
A．8N B．12N C．20N D．28N
10、如图所示，用大小为8N的水平拉力F拉上表面粗糙程度各处相同的物体A，使其在水平地面上以1m/s匀速直线运动，当物体B静止不动时，与水平绳相连的弹簧测力计的示数为3N保持不变，下列说法正确的是（不计绳和弹簧测力计自重）（　　）
A．A对B的摩擦力为静摩擦力
B．A对B的摩擦力方向水平向右，大小为8N
C．若A以2m/s匀速直线运动，拉力F将变大
D．地对A的摩擦力方向水平向左，大小为5N
11、装满沙的车子总重为500N，在140N的水平推力作用下在地面上做匀速直线运动，此时车子受到地面的摩擦力是______N；当推力增大到150N时，车子受到地面的摩擦力是______N，此时车______（填“会”或“不会”）继续做匀速直线运动。
12、如图，摆球从A点静止释放，在A、C两点间来回摆动，B为最低点，不计空气阻力。
（1）小球摆到C点时速度为0，受到______（平衡力/非平衡力），处于______（平衡/非平衡）状态，如果在C点时细线恰好断开，则小球将______；
（2）若小球摆动到C点时，细线断开所受的力都消失了，则小球将______；若小球摆动到B点时，细线断开所受的力都消失了，则小球将______。
13、如图甲所示，完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上，在12N的水平拉力F1的作用下，A、B一起做匀速直线运动，此时木块B所受的摩擦力为 _____N；若将A、B紧靠着放在水平桌面上，用水平力F2推A使它们一起匀速直线运动（如图乙所示），则推力F2的大小为 _____N。
粗糙水平面上一木箱重200N，当用50N的水平推力推木箱时，木箱静止不动，此时木箱受到水平方向的摩擦力为___________N；当用100N的水平推力推木箱时，木箱恰能做匀速直线运动；当用150N的水平推力推木箱时，木箱受到水平方向的摩擦力为___________N。
15、如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关系如图乙所示。
在t=5s时，物体处于___________状态（选填“平衡”“非平衡”）；
在t=3s时，物体受到的摩擦力为___________N。
16、如图所示，物体A重为5N，它在20N的水平压力作用下静止在竖直墙壁上，物体A所受的摩擦力方向为 ___________，当水平力减小为原来的一半，物体A恰好沿竖直墙壁匀速下滑，则物体A受到的摩擦力为 ___________N，若继续减小水平压力，物体A将做 ___________（选填“匀速直线”或“变速直线”）运动。
17、小华在“探究二力平衡条件”的实验中，将系于轻质小卡片两对角的细线分别斜跨过左右支架上的滑轮，在细线的两端挂上等质量的钩码，如图甲所示，此时小卡片保持静止。
（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 _____（选填“能”或“不能”）保持平衡状态，这说明两个力必须作用在 _____，物体才能平衡；
（3）小华用剪刀将卡片从中间剪开，松手后发现两半卡片都从手中被加速拉走。可见，二力要平衡，需要作用在 _____；
（4）若将图丙中的两个滑轮安装成不同的高度，你认为这样 _____（选填“能”或“不能”）完成实验探究。

展开更多......

收起↑