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第三节 力的平衡
知识点：
1、力的平衡
2、二力平衡条件。
复习：牛顿第一定律、相互作用力。
新课讲授：
知识点一、力的平衡：
“人象大战”处于僵持时的平衡，匀速行驶的汽车等。分析它们的受力情况可知：在受到外力作用时也能保持静止状态或匀速直线运动状态。物体处于静止状态或匀速直线运动状态时称为平衡状态，受到的力为平衡力。平衡力的意思是合力为零。
经验交流：
(
)（1）“僵持”“没推动”等含义是静止状态。
(
物体处于平衡状态
态
)（2）物体受平衡力 静止状态
物体不受力 匀速直线运动状态
静止与静止状态，运动与运动状态是两个不同的概念。如：坐在加速上升的电梯里的人，相对于电梯厢他虽然是“静止”的，此时他受到的是非平衡力作用。静止状态时，物体可能不受力或受到平衡力。
平衡力不改变物体的运动状态；非平衡力一定改变物体的运动状态。
例1.频闪摄影是研究物体运动时常用的一种实验方法，如图7-3-2所示，A、B、C、D是分别用照相机拍摄（每0.1s拍摄一次）的小球在不同的运动状态下的照片，其中受到平衡力的作用的是
D
解析：本题考查平衡状态的判断。运动的物体受平衡力作用时，保持匀速直线运动状态：匀速直线运动指经过的路线是直线，速度不变的运动。速度不变，即相同的时间内经过的路程相同，两点间的间隔相同，由图可知，D图间隔相同。
答案：D
知识点二. 二力平衡：
1、二力平衡条件
A.提出问题：纸板在水平方向上受到两个力F1、F2的作用而静止，这两个力有什么关系？
B.猜想：可能是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
C.设计实验：在一个水平桌面上放一轻质纸板，使纸板在水平方向上受两个力的作用，探究纸板平衡时二力的关系。
D.实验过程：
①让两个力方向相反、作用在同一条直线上，改变砝码盘中砝码的质量，纸板平衡时，砝码盘中的砝码质量相等。
②砝码质量相等，改变两个力的方向，方向相反时纸板平衡。
③砝码质量相等，把纸板转动，松手后，纸板不平衡。反证，只有两个力作用在同一直线上时纸板才平衡。
E.结论：作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反且作用在同一直线上。
经验交流：
（1）纸板平衡，指纸板处于静止状态或者匀速直线运动状态，实际上只研究纸板处于静止状态，因匀速直线运动状态很难控制且运动时间太短，不合理。
（2）四个条件：也可以先给同学们一条条证明。
（3）二力平衡条件与相互作用力区别与联系:二力平衡中的两个力是性质不同的两个力，相互作用力中的两个力是性质相同的两个力。
a.二力平衡条件：同体、等大、反向、共线；
b.相互作用力条件：不同体、等大、反向、共线；
（4）水平面上静止时的物体：不推时，它受到重力与支持力是一对平衡力；推而不动时，它受到的重力与支持力、推力与摩擦力、两对平衡力。
（5）水平面上匀速直线运动时的物体：地面光滑时，它受到重力与支持力是一对平衡力；地面不光滑时， 它受到的重力与支持力、推力与摩擦力、两对平衡力。
这两种情况：支持力与压力、物体受摩擦力与地面受摩擦力、两对相互作用力
例２.在探究“二力平衡的条件”的实验中，小明采用的实验装置如图所示.
（1）实验中，小明向左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码，木块两边所受砝码的拉力 （选填“相等”或“不相等”），木块处于静止状态.小明再把右盘中的砝码换成一个质量较大的砝码时，发现木块仍然处于静止状态，出现这种现象的原因是 ，于是他把木块换成小车，并选择较 （选填“光滑”或“粗糙”）的实验桌面，继续完成实验.
（2）在左右两盘放入质量相等的砝码，再将小车水平扭转一个角度，松手后，观察小车运动状态，这样做的目的是为了探究
（3）小明用轻质硬纸片代替图中的木块，两端的小盘中加入质量相等的砝码，硬纸片保持静止，用剪刀将硬纸片从中间剪开，发现分开后的硬纸片向相反方向运动，由此可以得到二力平衡的又一个条件：
解析：（1）左盘和右盘中砝码的质量相等，木块两边所受的拉力相等．小明再把右盘中的砝码换成一个较重的砝码时，发现木块仍然处于静止状态，说明此时木块还受平衡力的作用，这是因为桌面对木块有向左的摩擦力；为减小摩擦力对实验的影响，可以把木块换成小车，并选择较光滑的实验桌面．（2）用手将小车水平扭转一定角度，此时两个力大小相等，方向相反，不在同一直线上，这样可以探究不在同一直线上的两个力是否能平街．（3）当硬纸片平衡时，用剪刀从中间剪断硬纸片，此时两个力没有作用在同一物体上，分开后的硬纸片向相反方向运动，不再平衡，由此可以说明二力平衡的又一个条件：两个力必须作用在同一物体上.
答案：（1）相等 桌面与木块间摩擦力较大 光滑（2）不在同一直线上的两个力是否能平衡（3）两个力必须作用在同一物体上
例3.如图甲所示，叠放在一起的A、B两木块在力F1的作用下沿水平方向一起向右做匀速直线运动，图乙、丙分别给出了A、B水平方向的受力示意图，下列说法不正确的是（　　）
A．F1和F2是一对平衡力
B．F2和F3是一对相互作用力
C．F3和F4是一对平衡力
D．F1和F4是一对相互作用力
解析：对A物体进行受力分析：水平方向受到的拉力F1和B物体对它的摩擦力F2为一对平衡力，竖直方向A受到重力和B物体对它的支持力为一对平衡力；对B物体进行受力分析：水平方向A对B摩擦力F3和地面对B的摩擦力F4为一对平衡力，竖直方向B受到的重力、A对B的压力和地面对它的支持力而平衡。A对B的摩擦力和B对A的摩擦力是相互作用力；B对地面的摩擦力和地面对B的摩擦力是相互作用力，所以A、B、C都正确，D错误。
答案：D
知识点三、二力平衡的应用
①判断物体是否受力平衡；
②利用物体的平衡状态，根据一个力确定另一个力。
例4.如图所示，放在桌面上的茶壶处于静止状态，对于该静止的茶壶，下列说法中正确的是（ ）
A.茶壶受到重力和桌面对它的支持力，这是一对平衡力
B.茶壶受到重力和桌面对它的支持力，这是一对相互作用力
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
D.茶壶静止是因为桌面对它的支持力大于茶壶受到的重力
解析：出现错误的原因是不能正确理解二力平衡的条件。二力平衡中的“二力”必须满足“大小相等、方向相反、作用在同一物体上、作用在同一直线上”，即“同体、等值、反向、共线”。相互作用力是“不同体、等大、反向、共线”。茶壶的重力与桌面对它的支持力满足“同体、等大、反向、共线”的条件，所以A选项正确，B选项错误。茶壶处于静止状态，受到平衡力的作用，支持力和重力的大小相等，所以C、D两项错误
答案：A
强化提升
一．填空题
１．如图所示，拴在细线下的小球在竖直平面内来回摆动，小球到达A点和B点时均处
于　 　状态（选填“平衡”或“非平衡”），你判断的依据是　　　　　　。
(
第
1
题
第
2
题
第
3
题
)２．如图所示，用手握住重8N的瓶子保持静止，手对瓶子的压力为10N，此时瓶子受到的静摩擦力大小为　 　N，方向为　 　（选填“竖直向下”或“竖直向上”）。
３．一辆行驶的汽车车厢里挂着一个小球。当出现了如图所示的情景时，汽车在做　 　（填“加速”、“匀速”或“减速”）运动，此时绳子对球的拉力和球受到的重力　 　（填“是”、“不是”或“可能是”）一对平衡力，小球受　 　个力作用（忽略空气阻力）。
４．如图，一个弹簧测力计放在水平桌面上，分别受到水平向左的F1和水平向右的F2的拉力作用，F1＝3N，F2＝4N，弹簧测力计静止时如图所示，F1、F2（填“是”或“不是”）　 　一对平衡力；此时弹簧测力计的示数为　 　N。
５．如图所示，物体甲的质量为0.7kg，物体乙恰好水平向右匀速直线运动，则物体乙受到的摩擦力f＝　 N．若要使物体乙水平向左匀速直线运动，则需给乙施加一个F＝　N、水平向左的力（不计绳重、绳与滑轮间的摩擦，g取10N/kg）。
起重机吊起10000N的货物静止不动时，钢丝对货物的拉力为 　N，以1m/s的速度匀速上升时，钢丝对货物的拉力为　　N，以2m/s的速度匀速下降，钢丝对货物的拉力为　N。
７．一辆重为1.5×104N的小汽车，当它在水平路面上匀速行驶时受到的牵引力为2000N，那么汽车受到的阻力为 　N；当它停在水平路面上时，它受到的支持力为 　 N。
８．如图所示，物体在重力、支持力和摩擦力作用下，沿足够长的水平面向右做减速直线运动。假设物体运动时，重力突然消失，请推断物体的运动情况将是：　 　，简要说明你的推理过程：　 　。
二 选择题
９．如图，橙子静止在水平桌面上，下列说法中正确的是（　　）
A．橙子受到的重力和橙子对桌面的压力是一对相互作用力
B．橙子受到的重力和桌面对橙子的支持力是一对平衡力
C．桌面发生形变的方向与橙子受到的支持力方向相同
D．橙子受到桌面对它的摩擦力
1０．如图所示公共自行车绿色标志由人、自行车和道路三个元素组成，寓意绿色出行。关于人在水平路面上骑车时，以下说法正确的是（　　）
A．人受到的重力和人对自行车的压力是相互作用力
B．人对自行车的压力和自行车对人的支持力是二力平衡
C．自行车受到路面的支持力和自行车的重力是二力平衡
D．人受到的重力与自行车对人的支持力是一对平衡力
11．电动平衡车是一种时尚，如图所示，当人驾驶平衡车在水平路面上匀速直线运动时，下列说法正确的是（　　）
A．平衡车轮胎上的花纹是通过增大接触面的粗糙程度来增大压力
B．平衡车受到的重力与地面对它的支持力是一对平衡力
C．平衡车车轮对地面的压力与地面对车轮的支持力是相互作用力
D．若平衡车在运动过程中所受的力全部消失，平衡车会慢慢停下来
12．如图，将系在细线下的小球由A点静止释放，小球将在A、C两点之间往复摆动，不考虑空气阻力对小球的影响，下列说法正确的是（　　）
A．小球运动的过程中受力平衡
B．摆到B点时小球的惯性最大
C．小球摆到B点时细绳断裂，小球将做匀速直线运动
D．小球摆到C点时所受外力消失，小球将静止
13．如图所示，叠放在一起的物体A和B，在大小为F的恒力作用下沿水平面做匀速直线运动，则下列结论中正确的是（　　）
A．物体 A 对 B 的摩擦力与物体 B 对 A 的摩擦力是一对相互作用力
B．物体 B 的重力与地面对 B 的支持力是一对平衡力
C．物体 B 的重力与地面对 B 的支持力是一对相互作用力
D．地面一定是粗糙的
14．如图所示，四旋翼无人机下方用细线悬挂一个重物，不考虑空气阻力，则无人机在空中（　　）
A．悬停时，重物受到的重力与它对细线的拉力是一对平衡力
B．加速上升时，细线对重物的拉力大于重物所受的重力
C．匀速下降时，重物所受的重力大于细线对重物的拉力
D．水平匀速飞行时，悬挂重物的细线会偏离竖直方向
15．如图，牧童沿水平方向拉牛，但没有拉动，下列说法正确的是（　　）
A．绳拉牛的力小于牛拉绳的力
B．绳拉牛的力小于地面对牛的摩擦力
C．绳拉牛的力与牛拉绳的力是一对平衡力
D．绳拉牛的力与地面对牛的摩擦力是一对平衡力
16．第24届冬奥会将于2022年在北京举办。如图所示，当运动员穿着滑雪板在水平雪地上匀速滑行时，下列说法中正确的是（　　）
A．运动员受到的重力与运动员对滑雪板的压力是一对平衡力
B．运动员受到的支持力与运动员对滑雪板的压力是一对平衡力
C．雪地对滑雪板的支持力和滑雪板对雪地的压力是一对相互作用力
D．滑雪板受到的重力和雪地对滑雪板的支持力是一对平衡力
17．水平桌面上的木块在拉力F的作用下做匀速直行运动，下列有关木块受力的说法中，正确的是（　　）
A．只受重力和支持力一对平衡力
B．只受拉力和摩擦力一对平衡力
C．受到重力和支持力、拉力和摩擦力是两对平衡力
D．无法确定
18．如图所示，小明用水平推力推静止在水平地面上的箱子，但箱子却没有运动，下列说法正确的是（　　）
A．箱子没有运动，此时箱子所受推力小于地面对箱子的摩擦力
B．箱子受到的重力和地面对箱子的支持力是一对相互作用力
C．地面对箱子的支持力和箱子对地面的压力是一对平衡力
D．假设箱子受到的作用力突然全部消失，则箱子将静止在原地
三 作图题
19.手托苹果静止在手中，画出苹果受力示意图。
20.如图所示，匀速前进的车厢顶部用细线竖直悬挂一小球，小球下方与一光滑斜面接触．画出小球受力示意图
(
第
19
题
第
20
题
第
21
题
)
21.人站在自动扶梯的水平踏板上，随扶梯斜向上匀速运动，画出小球受力示意图
四 实验探究题
22．在探究“二力平衡的条件”的实验中，小刚同学采用的实验装置如图甲所示，小华同学采用的实验装置如图乙所示。
（1）当物体处于静止状态或　 　状态时，它受到的力是相互平衡的。
（2）这两个实验装置中，你认为装置　 　（选填“甲”或“乙”）更科学。
（3）在装置乙中将小车旋转一定角度，松手后，发现小车旋转后又恢复原状。这说明两个力必须作用在同一　 　（选填“物体”或“直线”）上，物体才能平衡。
23．在探究“二力平衡的条件”的实验中，小明同学采用的实验装置如图甲所示。
（1）实验时小明发现左右两侧悬挂砝码质量不等时木块也能平衡，其原因是　 　。
（2）经过思考后，小明采用如图乙所示装置继续实验，该方案中由于　 　，故小卡片的重力可以忽略不计。
（3）为了验证“使物体平衡的两个力必须在同一直线上”，小明在图乙所示实验的基础上又分别进行了图丙、图丁所示操作，其中操作　 　（丙/丁/丙和丁都）是正确的。
（4）小明最后将小卡片用剪刀剪断（分为左右两半），这是为了验证　 　。
24．如图所示，是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
（1）小华将系于小卡片（重力可以忽略不计）两角边的线分别跨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　 　，并通过调整　 　来改变拉力的大小。
（2）当小卡片平衡时，小华将小卡片转过一个角度，松手后小卡片　 　（选填“能”或“不能”）平衡。
（3）为了验证只有作用在同一个物体上的两个力才能平衡，在图甲所示情况下，小华下一步的操作是：　 　。
（4）探究同一问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，同学们认为小华的实验优于小明的实验。其主要原因是 （ ）　 　
A．减小阻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保持平衡；
D．小卡片容易扭转。
参考答案
非平衡力 合力不为零 2.8 竖直向下 3.加速 不是 两 4.不是 3 5.7 14 6.10000 10000 1000 7.2000 0 8.匀速直线运动 重力消失则支持力、压力、摩擦力都消失即物体不受力，所以物体沿原方向做匀速直线运动。9.B 10.D 11.C 12.C 13.A 14.B 15.D 16.C 17.C 18.D 19. 20. 21.
22.（1）匀速直线运动 （2）乙 （3）直线 23.（1）木块受摩擦力 （2）卡片质量较轻 （3）丙 （4）两个力作用在同一物体上 24.（1）相反 钩码个数 （2）不能 （3）将小卡片剪开看小卡片的运动状态是否改变 （4）A

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