资源简介

专题11 力与运动 二力平衡
一、牛顿第一定律 牛顿第一定律一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。牛顿第一定律的理解（1）“一切”说明该定律对于所有物体都适用，不是特殊现象。 （2）“没有受到力的作用”是定律成立的条件。“没有受到力的作用”有两层含义：一是该物体确定没有受到任何力的作用，这是一种理想化的情况(实际上，不受任何力的作用的物体是不存在的)；二是该物体所受合力为零，它的作用效果可以等效为不受任何力的作用时的作用效果。 （3）“或”指两种状态必居其一，不能同时存在，也就是说物体在不受力的作用时，原来静止的物体仍保持静止状态，原来运动的物体仍保持匀速直线运动状态。 （4）牛顿第一定律的内涵：物体在不受力的情况下依旧可以保持原有的运动状态，说明力不是维持物体运动的原因，而是使物体运动状态发生改变的原因。或者说：物体的运动不需要力来维持，要改变物体的运动状态，必须对物体施加力的作用。
二、惯性 定义物体保持原来运动状态不变的特性叫惯性。性质惯性是物体本身固有的一种属性。一切物体任何时候、任何状态下都有惯性。惯性不是力，不能说惯性力的作用，惯性的大小只与物体的质量有关，与物体的速度、物体是否受力等因素无关。 对惯性的理解（1）一切物体都有惯性，一切物体是指无论是气体、液体、还是固体；无论是静止还是运动；无论受力还是不受力都具有惯性。惯性是物体本身的一种属性。 （2）惯性指物体保持静止状态或匀速直线运动状态不变的性质。即静止的物体总要保持静止状态，运动的物体总要保持匀速直线运动状态。 （3）惯性是物体的属性，不是力。因此在提到惯性时，只能说“物体具有惯性”，或“由于惯性”，而不能说“受到惯性作用”或“惯性力”等。惯性只有大小，惯性的大小仅取决于物体的质量，质量大，惯性也大。惯性的利用与防止（1）防止惯性的现象：汽车安装安全气囊，汽车安装安全带等。 （2）利用惯性的现象：跳远助跑可提高成绩，拍打衣服可除尘等。
三、二力平衡 平衡状态静止状态或匀速直线运动状态平衡力物体在受到几个力的作用时，如果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二力平衡作用在一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，并且作用在同一直线上，这两个力就彼此平衡（合力为零）。二力平衡的条件大小相等、方向相反、作用在同一个物体上；作用在同一直线上；并且受力物体是两个二力平衡的应用判断物体是否处于静止或匀速直线运动状态
四、平衡力和相互作用力的区别 平衡力相互作用力相同点大小相等，方向相反，作用在同一直线上不同点受力物体作用在同一物体上作用在两个不同物体上受力情况受力物体是同一个，施力物体不是同一物体两个物体互为施力者，互为受力者力的变化一个力变化(增大、减小或消失)，另一个力不一定变化，此时物体失去平衡同时产生，同时变化，同时消失
五、摩擦力 摩擦力两个互相接触的物体，当它们要发生或已经发生相对运动时，就会在接触面产生一种阻碍相对运动的力，这种力就叫摩擦力。摩擦力产生条件（1）接触面粗糙。（2）相互接触且相互挤压。 （3）两个物体之间要发生运动或已经相对运动。摩擦力的种类滑动摩擦、滚动摩擦、静摩擦。滚动摩擦力远小于滑动摩擦力。滑动摩擦力的影响因素（1）与物体间的压力有关；（2）与接触面的粗糙程度有关；（3）与物体的运行速度、接触面积的大小等无关。压力越大、接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。增大有益摩擦的方法（1）增大接触面的粗糙程度，如汽车轮胎做上花纹； （2）增大压力，如骑自行车捏闸的力越大，摩擦力越大； （3）变滚动为滑动，如汽车急刹车时车只滑不滚； （4）变湿摩擦为干摩擦．减小有害摩擦的方法 （1）使接触面变光滑；（2）减小压力； （3）用滚动代替滑动；（4）使接触面分离； （5）变干摩擦为湿摩擦。
六、探究阻力对物体运动的影响 实验目的探究阻力对物体运动的影响实验装置设计实验取一辆小车，使它三次都在斜面上的同一高度处从静止开始沿斜面运动到水平面上。每次水平面表面的粗糙程度都不同，第一次在水平面上铺毛巾，第二次换成棉布，第三次去掉所铺棉布，比较小车每次在水平面上的运动情况有什么不同。实验现象按以上设计进行实验，实验现象如图所示，并将实验的结果填在下表中． 接触面小车受到阻力的大小小车运动的距离毛巾最大最短棉布较大较短木板最小最长
现象分析小车分别滑过毛巾、棉布、木板表面时，由于毛巾表面最粗糙，阻力最大，使小车很快就停下来，运动的距离最短；而木板表面最光滑，阻力最小，小车运动的距离最长。通过小车在不同表面运动的距离不同，说明小车受到的阻力越小，速度改变越慢，小车越不容易停下来。实验结论平面越光滑，小车运动的距离越大，这说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢。实验推理如果水平面表面绝对光滑，小车受到的阻力为0，速度不会减小，小车将以恒定不变的速度运动下去。
1．力与运动的关系 2．判断物体外力消失时的运动状态 3．平衡力与相互作用力的判断
模型1 物体运动状态是否改变的判断
（2023 河北）2023年3月12日，在首尔进行的短道速滑世锦赛男子5000米接力决赛中，中国队勇夺冠军。如图是比赛时的场景，下列说法正确的是（　　）
A．以看台为参照物，比赛中的运动员是静止的
B．加速运动时，运动员的惯性逐渐变大
C．在弯道上滑行时，运动员的运动状态发生改变
D．运动员用力向后蹬地前行，说明运动需要力来维持
【答案】C
【分析】（1）判断一个物体是运动的还是静止的，要看这个物体与所选参照物之间是否有位置变化，若位置有变化，则物体相对于参照物是运动的；若位置没有变化，则物体相对于参照物是静止的；
（2）一切物体都有惯性，惯性与物体质量有关，与其他因素无关；
（3）运动状态的改变包括运动速度大小和方向的改变；
（4）力是改变物体运动状态的原因，力不是维持物体运动的原因。
【解答】解：A、比赛中以看台为参照物，运动员相对于看台的位置不断发生变化，因此以看台为参照物运动员是运动的，故A错误；
B、惯性是物体的一种物理属性，只跟质量有关，运动员的质量不变，所以惯性不变，故B错误；
C、过弯道过程中，运动员的运动方向、速度大小都在改变，所以运动状态是变化的，故C正确；
D、速度滑冰运动员在水平冰道上向后蹬地，人对冰道有一个向后的力，地面对人有一个向前的力，使人前进，说明力可以改变物体的运动状态，故D错误。
名师点拨：此题考查运动和静止的相对性、惯性、力的作用的相互性、物体运动状态的变化，是一道综合性较强的题目，但总体难度不大，掌握基础知识即可正确解题。
【变式练1】（2023 滨州）下列关于体育运动场景的描述和分析，正确的是（　　）
A．田径场上400m比赛的整个过程中，运动员的运动状态保持不变
B．投出的篮球在空中飞行时，若受到的力突然消失，它将立刻静止
C．跳远运动员起跳前的助跑，是为了增大惯性
D．足球场上滚动的足球慢慢停下来，是因为受到阻力的作用
【答案】D
【分析】（1）运动员在田径场上400m比赛的整个过程中，运动状态改变。
（2）一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
（3）惯性是一切物体的固有属性，无论是固体、液体或气体，无论物体是运动还是静止，一切物体都具有惯性。
（4）力可以改变物体的运动状态。
【解答】解：A、田径场上400m比赛的整个过程中，运动员的运动状态会发生改变，故A错误；B、投出的篮球在空中飞行时，若受到的力突然消失，它将做匀速直线运动，故B错误；C、跳远运动员起跳前的助跑，是为了利用惯性让运动员取得更好的成绩，运动员的惯性不变，故C错误；D、足球场上滚动的足球慢慢停下来，是因为受到阻力的作用，改变了它的运动状态，故D正确。故选：D。
【变式练2】（2023 连云港）用力将足球踢出，足球在空中运动了一段时间后落向地面，继续向前滚动，最终停止。下列说法正确的是（　　）
A．足球最终停止，是因为没有受到力的作用
B．足球运动得越来越慢，是因为惯性越来越小
C．足球在空中飞行的过程中，运动状态一定改变
D．足球离开脚后继续运动，是因为受到了惯性的作用
【答案】C
【分析】（1）力是改变物体运动状态的原因；物体不受力时将保持静止或匀速直线运动状态。（2）质量不变，惯性不变；（3）物体运动方向、运动速度的改变都属于运动状态的改变；（4）物体保持原来运动状态不变的性质称为惯性。
【解答】解：A、力是改变物体运动状态的原因，踢出去的足球最终停止运动，足球越滚越慢是阻力改变了它的运动状态，故A错误；B、物体的惯性只与物体的质量有关，足球踢出后，质量不变，其惯性不变，故B错误；C、足球在空中飞行过程中，运动的速度或方向发生了改变，运动状态一定发生改变，故C正确；D、球离开脚后继续运动，是因为球具有惯性，惯性是物体的一种性质，惯性不是力，不能说受到惯性的作用，故D错误。
【点评】本题考查力是改变物体运动状态的原因、惯性现象、运动状态的改变等知识。
【变式练3】（2023 包头）打乒乓球是深受人们喜爱的一项体育运动。乒乓球被击出在空中运动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．不受力的作用 B．惯性逐渐减小
C．运动状态发生改变 D．做匀速直线运动
【答案】C
【分析】（1）乒乓球在空中飞行时受重力和阻力作用。（2）物体保持运动状态不变的性质叫惯性，惯性与物体的质量有关，质量不变，惯性不变。（3）乒乓球在空中做曲线运动，运动状态改变。
【解答】解：A、乒乓球在空中飞行时受重力和阻力作用，故A错误；B、物体保持运动状态不变的性质叫惯性，惯性与物体的质量有关，质量不变，惯性不变，故B错误；CD、乒乓球在空中做曲线运动，运动状态改变，故C正确，D错误。故选：C。
【点评】知道做曲线运动的物体的运动状态改变，受到非平衡力的作用；理解惯性与质量的关系。
模型2 对牛顿第一定律的理解
（2023 德州）关于牛顿第一定律，下列说法正确的是（　　）
A．物体的速度越大，惯性越大，动能越大
B．物体的运动需要力来维持，汽车关闭发动机后逐渐停下来是因为不受力的作用
C．物体受到力的作用时，运动状态一定改变
D．物体的运动状态改变，一定受到力的作用
【答案】D
【分析】（1）一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态；
（2）力是改变物体的运动状态的原因，一切物体都有惯性，惯性大小取决于物体质量大小，与速度大小无关。
【解答】解：A、惯性大小取决于物体质量大小，质量越大，惯性越大，与运动状态无关，速度大动能大，惯性不变，故A错误；
BD、力是改变物体运动状态的原因，物体的运动状态改变，一定是受到力的作用，汽车关闭发动机后逐渐停下来是因为受到摩擦阻力的作用，故B错误，D正确；
C、力可以改变物体的运动状态，但若物体受到平衡力的作用，则物体的运动状态就不发生变化，故C错误。
名师点拨：本题考查了学生对惯性、牛顿第一定律、力与运动的关系的理解，应知道：力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动状态的原因；惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性，惯性大小取决于物体质量大小。
【变式练1】（2023 贵州）在中国空间站的“天宫课堂”上，航天员王亚平和叶光富做了太空抛物实验，冰墩墩被王亚平轻轻一推，便几乎沿直线匀速飘向叶光富，下列哪一定律能解释此运动现象（　　）
A．光的反射定律 B．牛顿第一定律
C．欧姆定律 D．焦耳定律
【答案】B
【分析】牛顿第一定律的内容：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
【解答】解：冰墩墩被推出后，由于冰墩墩在太空中处于失重状态，在空中不受力的作用，所以冰墩墩会沿着原来的方向做匀速直线运动，能解释此运动现象的是牛顿第一定律。故选：B。
【点评】此题考查力与运动的关系，难度不大，正确理解微重力的含义是关键。
【变式练2】（2023 宜昌）小浩站在滑板车上不断蹬地让车沿水平方向运动，下列说法正确的是（　　）
A．不断蹬地说明物体受到力的作用才能运动
B．车在运动过程中受到了平衡力的作用
C．停止蹬地后车不会立即停下来是因为受到惯性力的作用
D．运动中的车如果所受的力全部消失，它将做匀速直线运动
【答案】D
【分析】（1）力是改变物体运动状态的原因，物体的运动不需要力来维持；
（2）平衡状态是指静止状态或匀速直线运动状态，处于平衡状态的物体受平衡力作；
（3）物体保持原来运动状态不变的性质称为惯性，一切物体都有惯性，惯性是物体本身的一种性质；
（4）根据牛顿第一定律分析。
【解答】解：A、不断蹬地说明，说明力可以改变物体的运动状态，不能说明物体受到力的作用才能运动，故A错误；B、车在运动过程中不是匀速直线匀速，所以不是受到了平衡力的作用，故B错误；C、停止蹬地后车不会立即停下来是因为车具有惯性，但惯性不是力，不能说受到惯性力的作用，故C错误；D、运动中的车如果所受的力全部消失，由牛顿第一定律可知，其运动状态不变，将做匀速直线运动，故D正确。故选：D。
【点评】该题考查了惯性与惯性现象、运动状态的判断、力与运动的关系等相关知识，难度不大，注重了物理和生活的联系，是一道综合题。
【变式练3】（2023 泰安）2023年跳水世界杯蒙特利尔站女子10米台决赛，中国选手全红婵发挥完美获得冠军。如图所示是全红婵参加跳水比赛时向上起跳和下落的运动轨迹示意图。下列说法正确的是（　　）
A．起跳时，运动员对跳台施加了力，跳台对运动员没有力的作用
B．起跳后能继续向上运动，是因为运动员受到向上的力大于自身的重力
C．起跳上升过程中，若运动员所受的力全部消失，她将做匀速直线运动
D．从最高点到入水前的过程中，运动员的惯性增大
【答案】C
【分析】（1）力的作用是相互的；
（2）（4）任何物体都有惯性，惯性是一种性质，惯性大小与质量有关；
（3）根据牛顿第一定律分析运动员的运动状态。
【解答】解：A．起跳时，运动员对跳台施加了力，根据力的作用是相互的，跳台对运动员也有力的作用，故A错误； B．起跳后能继续向上运动，是因为运动员具有惯性，没有受到向上的力，故B错误；C．起跳上升过程中，具有一定的速度，若运动员所受的力全部消失，根据牛顿第一定律，她将保持原来的速度做匀速直线运动，故C正确； D．从最高点到入水前的过程中，质量不变，运动员的惯性不变，故D错误。故选：C。
【点评】本题所考查的内容都是基本的力学规律，是我们判断力学相关现象的基础，我们必须熟知并深入领会其意义。
模型3 惯性的理解和应用
（2023 安徽）如图所示，汽车上配有安全带和头枕，司机和乘客都必须系好安全带。当向前行驶的汽车分别出现突然加速、紧急刹车两种状况时，对乘车人员起主要保护作用的分别是（　　）
A．头枕、头枕 B．安全带、安全带
C．安全带、头枕 D．头枕、安全带
【答案】D
【分析】惯性是物体的固有属性，一切物体在任何情况下都有惯性；分析物体原来的运动状态和受力后运动状态如何改变，然后做出判断。
【解答】解：当向前行驶的汽车出现突然加速，汽车速度变大，而人由于惯性要保持原来的较慢速度的 运动状态，人的头部会向后仰，“头枕”对人有保护作用，紧急刹车时，由于摩擦力使得车速变小，人由于惯性要保持原来较快速度的运动状态，人的上身会向前倾，容易撞到前面的物体，因而安全带拉着人不向前撞击物体，故D正确，ABC错误。
名师点拨：本题考查惯性的危害与防止，关键理解运动状态变化由于惯性导致的情况。
【变式练1】（2023 广西）如图，在抛绣球的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．拿在手中的绣球具有惯性
B．抛离手后的绣球没有惯性
C．下落的绣球速度越来越小
D．离手的绣球速度保持不变
【答案】A
【分析】任何物体在任何情况下都有惯性；力是改变物体运动状态的原因。
【解答】解：AB、任何物体在任何情况下都有惯性，故A正确，B错误；CD、绣球离手后上升过程中，速度变小，下落过程中速度越来越大，故CD错误。
【点评】本题考查了惯性、力与运动的关系，属于基础题。
【变式练2】（2023 广东）如图所示，公交车上的乘客都拉好了扶手，当车的运动状态突然发生改变时，乘客都向东倾，产生此现象的原因可能是（　　）
A．车由静止突然向东起动
B．车匀速前行时突然加速
C．车匀速前行时突然减速
D．匀速倒车时突然减速
【答案】C
【分析】物体由于惯性要保持原来的运动状态；分析车运动状态变化后，人由于惯性保持原来运动方向引起的现象。
【解答】解：由图知，当车的运动状态突然发生改变时，乘客都向东倾，
如果原来是静止，车由静止突然向东起动，乘客由于惯性则向西倾倒；
如果车是向东运动的，说明车子突然减速，而乘客的上身由于惯性继续向东运动，出现向东倾；如果车是向西倒车的，说明车子突然加速，而乘客由于惯性保持原来较小的速度，会向东倾；故C正确，ABD错误。
【点评】本题考查惯性现象的分析，属于中档题，有一定的难度。
【变式练3】（2023 徐州）子弹从枪膛里射出后，仍能向前运动，这是因为子弹（　　）
A．具有惯性 B．受到推力 C．受到重力 D．不受力
【答案】A
【分析】物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性。
【解答】解：子弹从枪膛里射出后，仍能向前运动，这是因为子弹具有惯性，要保持原来的运动状态，故A符合题意，BCD不符合题意。
【点评】本题考查的是惯性的基本概念，会在实际生活中解释惯性现象。
模型4 平衡力和相互作用力
（2023 益阳）如图所示，人骑在马背上，人和马均处于静止状态。下列说法正确的是（　　）
A．地面对马的支持力和马受到的重力是一对平衡力
B．马对地面的压力和地面对马的支持力是一对平衡力
C．马对人的支持力和人受到的重力是一对相互作用力
D．地面对马的支持力大小等于人和马受到的重力之和
【答案】D
【分析】（1）地面对马的支持力和马与人的总重是平衡力。
（2）马和人对地面的压力和地面对马的支持力是一对相互作用力。
（3）马对人的支持力和人受到的重力是一对平衡力。
（4）平衡力、相互作用力的大小相等，方向相反；平衡力作用在一个物体上，相互作用力作用在两个物体上。
【解答】解：A、地面对马的支持力和马与人的总重是平衡力，地面对马的支持力和马受到的重力大小不等，不是平衡力，故A错误；
B、马和人对地面的压力和地面对马的支持力是一对相互作用力，故B错误；
C、马对人的支持力和人受到的重力是一对平衡力，故C错误；
D、地面对马的支持力大小等于人和马受到的重力之和，故D正确。
名师点拨：本题考查的是平衡力和相互作用力；关键是会正确区分这两类力。
【变式练1】（2023 乐山）茶杯静止在水平桌面上，下列各对力中属于平衡力的是（　　）
A．茶杯所受的重力和桌面对茶杯的支持力
B．茶杯所受的重力和茶杯对桌面的压力
C．茶杯对桌面的压力和桌面对茶杯的支持力
D．桌子所受的重力和地面对桌子的支持力
【答案】A
【分析】二力平衡的条件是大小相等，方向相反，作用在同一直线，作用在同一物体，据此判断。
【解答】解：A．茶杯的重力与桌面对茶杯的支持力，这两个力符合二力平衡的条件，是平衡力，故A正确；B．茶杯所受的重力和茶杯对桌面的压力，这两个力没有作用在同一个物体上，不是平衡力，故B错误；C．茶杯对桌面的压力与桌面对茶杯的支持力，这两个力没有作用在同一个物体上，不是平衡力，故C错误；D．地面对桌子的支持力大小等于桌子的重力和茶杯的重力大小之和，桌子所受的重力和地面对桌子的支持力，大小不相等，不是平衡力，故D错误。
【点评】本题考查了平衡力的辨别，是一道基础题。
【变式练2】（2023 青岛）如图所示，一只碗放在水平餐桌上，它们都处于静止状态。以下两个力属于一对平衡力的是（　　）
A．餐桌对碗的支持力和碗对餐桌的压力
B．餐桌对碗的支持力和碗受到的重力
C．碗对餐桌的压力和地面对餐桌的支持力
D．餐桌对地面的压力和餐桌对碗的支持力
【答案】B
【分析】二力平衡的条件：作用在同一物体上，大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。（1）餐桌对碗的支持力和碗对餐桌的压力，这两个力分别作用在了碗和餐桌上，没有作用在同一物体上；（2）餐桌对碗的支持力和碗受到的重力，都作用在碗上，且等大、反向、共线，符合平衡力的条件；（3）碗对餐桌的压力等于碗的重力，地面对餐桌的支持力等于桌子和碗的重力，两个力大小不相等；（4）餐桌对地面的压力作用在地面上，餐桌对碗的支持力作用在碗上，两个力没有作用在同一物体上。
【解答】解：A、餐桌对碗的支持力和碗对餐桌的压力，这两个力分别作用在了碗和餐桌上，没有作用在同一物体上，不是平衡力，故A错误；B、餐桌对碗的支持力和碗受到的重力，都作用在碗上，且等大、反向、共线，符合平衡力的条件，故B正确；C、碗对餐桌的压力等于碗的重力，地面对餐桌的支持力等于桌子和碗的重力，两个力大小不相等，不是平衡力，故C错误；D、餐桌对地面的压力作用在地面上，餐桌对碗的支持力作用在碗上，两个力没有作用在同一物体上，不是平衡力，故D错误。
【点评】本题要求学生知道：作用在同一物体上的两个力，大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，这两个力就是平衡力。
【变式练3】（2023 常州）如图所示，小明用平行于水平地面的力推箱子，没有推动。下列属于平衡力的是（　　）
A．人推箱子的力和箱子对地面的摩擦力
B．人推箱子的力和箱子推人的力
C．箱子对地面的压力和地面对箱子的支持力
D．箱子受到的重力和地面对箱子的支持力
【答案】D
【分析】一对平衡力必须大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上；一对相互作用力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，作用在不同的两个物体上。
【解答】解：A、人推箱子的力作用在箱子上，箱子对地面的摩擦力作用在地面上，两个力不是作用在同一物体上，所以不是一对平衡力，故A错误；B、人对箱子的推力作用在箱子上，箱子对人的推力作用在人身上，这两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，但不是作用在同一物体上，所以这两个力是一对相互作用力，而不是一对平衡力，故B错误；C、箱子对地面的压力作用在地面上，而地面对箱子的支持力作用在箱子上，两个力不是作用在同一物体上，这是一对相互作用力，而不是一对平衡力，故C错误；D、箱子受到的重力作用在箱子上，方向竖直向下，地面对箱子的支持力作用在箱子上，方向竖直向上，箱子处于静止状态，所以竖直方向上的两个力是一对平衡力，故D正确。
【点评】本题考查了平衡状态的判断与平衡力的辨别，熟练掌握相关原理和概念是解答的关键。
【变式练4】（2023 枣庄）在2022年北京冬奥会短道速滑男子1000米比赛中，中国选手任子威荣获金牌。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．运动员通过弯道的过程处于平衡状态
B．运动员通过弯道时有惯性，站立时没有惯性
C．站立时他受到的重力和冰面对他的支持力是一对平衡力
D．站立时他对冰面的压力和冰面对他的支持力是一对平衡力
【答案】C
【分析】物体保持原来状态不变的性质是惯性，惯性只与物体的质量有关，与其它因素无关；
一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持静止状态或匀速直线运动状态；
二力平衡的条件：大小相等、方向相反、作用在同一个物体上，作用在同一条直线上。
【解答】解：A．运动员过弯道时，其运动状态在发生变化，处于非平衡状态，故A错误；
B：物体保持原来状态不变的性质是惯性，惯性是物体本身具有的性质，物体的惯性一直存在，与物体的运动状态无关，故B错误；C：运动员站立时，处于平衡状态，受到的重力和冰面对他的支持力大小相等、方向相反，且作用在运动员上，两个力是一对平衡力，故C正确；D：站立时他对冰面的压力作用在冰面上，冰面对运动员的支持力作用在运动员上，两个力作用在不同的物体上，两个力不是一对平衡力，故D错误。
模型4 二力平衡的条件和应用
（2023 广安）“玉兔二号”月球车在月球表面留下了属于中国的第一道印记。登月前，在水平地面上进行测试时，月球车匀速行驶45m，用时15min，则月球车行驶的速度为　 　m/s；月球车的质量为135kg，若车受到的阻力为车重的0.2倍，则月球车的牵引力为　 　N。（g＝10N/kg）
【答案】0.05；270。
【分析】（1）利用v计算月球车行驶的速度；（2）根据f＝0.2G求出月球车受到的摩擦力，月球车匀速直线行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，二力大小相等，据此求出月球车受到的牵引力。
【解答】解：（1）月球车行驶的速度为：v0.05m/s；
（2）在地球上月球车受到的重力：G＝mg＝135kg×10N/kg＝1350N；
月球车受到的摩擦力：f＝0.2G＝0.2×1350N＝270N，
因月球车匀速直线行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，
所以，月球车受到的牵引力F＝f＝270N。
名师点拨：本题考查速度、重力的计算、二力平衡条件及其应用，属于对基础知识的考查，难度较小。
【变式练1】（2022 济南）下列各种动作中，在水平地面上无法保持的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【分析】在没有其他辅助的情况下，健身者要在水平地面上保持某种姿势，则健身者必须受到平衡力的作用，由于健身者在水平地面上静止时受到重力和支持力的作用，故这两个力必须在同一条直线上。
【解答】解：A、人受重力和支持力的作用，当二者共线时即可平衡，故A错误；B、健身者受到的重力和地面对脚的支持力作用，由图可知支持力和重力的作用线不可能在同一直线上，所以健身者在这两个力的作用下不可能平衡，故B正确；C、体操运动员受重力、支持力和球的压力作用，当三个力作用在同一直线上时即可平衡，故C错误；D、太极爱好者此时所受重力和支持力在同一直线上，能够平衡，故D错误；故选：B。
【点评】本题考查二力平衡的条件及其应用，大小相等、方向相反、作用在同一直线上，且作用在同一物体上的两个力是平衡力。
【变式练2】（2022 淮安）如图所示，质量2kg的植保无人机悬停空中，无人机受到的升力是　 　N，升力的施力物体是　 　。（g取10N/kg）
【答案】20；空气。
【分析】无人机悬停在空中，升力与重力相平衡，大小相等；根据力的作用是相互的，可得出升力的施力物体。
【解答】解：无人机悬停在空中，升力与重力相平衡，即无人机受到的升力F＝G＝mg＝2kg×10N/kg＝20N；无人机旋翼高速旋转时对空气施力，由于力的作用是相互的，所以获得空气对无人机施加的升力。
【点评】本题考查平衡力、平衡状态的判断、对应的受力分析，难度不是很大，但是综合性还是比较强。
【变式练3】（2023 黑龙江）如图所示，当右端挂一个重为10N的物体A时，物体B在水平桌面上恰好能向右做匀速直线运动，若现在要使物体B水平向左做匀速直线运动，则应在物体B上施加一个水平向　　 ，大小是　 　 N的拉力。
【答案】左；20
【分析】物体B在物体A的作用下向右匀速直线运动，物体B在水平方向上受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力作用，根据二力平衡条件求出摩擦力大小；
物体B向左匀速直线运动时，物体对水平桌面的压力不变，接触面粗糙程度不变，物体B和水平桌面的摩擦力不变。物体B水平方向上受到水平向左的拉力、水平向右的拉力、水平向右的摩擦力作用，水平向左的拉力和水平向右的拉力、水平向右的摩擦力是三个力平衡，根据平衡力条件求出水平向左的拉力。
【解答】解：物体B水平向右运动时，在水平方向上受到物体A对物体B施加的水平向右的拉力为10N、水平向左的摩擦力作用，因物体B处于匀速直线运动状态，则摩擦力和拉力是平衡力，所以水平向左的摩擦力与向右的拉力大小相等，为10N。
物体B水平向左运动和水平向右运动时，由于压力不变，接触面粗糙程度不变，物体B受到的摩擦力不变，所以物体B水平向左运动时，受到水平向右的摩擦力也是10N。
物体B水平向左匀速直线运动时，水平方向上受到水平向左的拉力、水平向右的拉力10N（物体A对物体B施加的）、水平向右的摩擦力10N．水平向左的拉力和水平向右的拉力、水平向右的摩擦力是三个力平衡，所以F左＝F右+f＝10N+10N＝20N。
【点评】本题物体A向右匀速直线运动，分析受力情况，根据平衡力条件求出摩擦力大小，根据摩擦力大小的影响因素，判断出物体A向左和向右运动的摩擦力大小不变，物体A向左匀速直线运动，再次分析受力情况，根据平衡力条件求出拉力大小。
模型5 增大或减小摩擦力的方法
（2023 宁夏）下列事例中，属于减小摩擦的是（　　）
A．拉杆式行李箱下面安装滚轮
B．汽车轮胎表面有粗糙的花纹
C．体操运动员赛前在手上涂抹防滑粉
D．用力捏闸使自行车更快地停下来
【答案】A
【分析】减小摩擦力的方法有：减小接触面的粗糙程度；减小压力；使接触面脱离接触；变滑动为滚动。
增大摩擦力的方法有：增大接触面的粗糙程度；增大压力。
据此对各个选项逐一分析，然后即可得出结论。
【解答】解：A、拉杆式行李箱下面安装滚轮，即是变滑动为滚动，减小了有害的摩擦力，故A符合题意；
B、汽车轮胎上刻有凹凸不平的花纹，即通过增大接触面的粗糙程度，来增大摩擦力，故B不符合题意；
C、体操运动员赛前在手上涂抹防滑粉，这是通过增大接触面的粗糙程度，来增大摩擦力，故C不符合题意；
D、用力捏闸使自行车更快地停下来，这是通过增大压力的方法来增大摩擦的，故D不符合题意。
名师点拨：通过日常生活中与摩擦有关的具体措施，来结合对应的物理知识，是考查的热点题型，这种题目可以充分体现理论与实际的联系。
【变式练1】（2023 怀化）生活中有的摩擦是有用的，有的摩擦是有害的，下列情况属于减小摩擦的是（　　）
A．甲图：自行车刹车时用力捏车闸
B．乙图：体操运动员上器械前，手上要涂防滑粉
C．丙图：在冰壶运动中，运动员不断擦拭冰面
D．丁图：矿泉水瓶瓶盖上刻有竖条纹
【答案】C
【分析】（1）增大摩擦力的方法：在接触面粗糙程度一定时，增大压力来增大摩擦力；在压力一定时，增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。
（2）减小摩擦力的方法：在接触面粗糙程度一定时，减小压力来减小摩擦力；在压力一定时，减小接触面的粗糙程度来减小摩擦力；使接触面脱离；用滚动摩擦代替滑动摩擦。
【解答】解：A、自行车刹车时，闸皮紧压在钢圈上，是在接触面粗糙程度一定时，通过增大压力来增大摩擦力，故A错误；B、体操运动员上器械前在手上涂防滑粉，在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故B错误；C、在冰壶运动中，刷冰使冰熔化，在冰壶和冰之间产生水，使冰壶与冰面分离，减小摩擦，故C正确；D、矿泉水瓶瓶盖上刻有竖条纹，在压力一定时增大了接触面的粗糙程度，从而增大摩擦力，故D错误。
【点评】此题主要考查增大和减小摩擦力的方法，考查了学生知识联系生活实际的能力，平时多观察、多思考。
【变式练2】（2023 烟台）自行车是一种常用的交通工具，它的结构和使用涉及了许多物理知识。下列说法正确的是（　　）
A．给车轴加润滑油是为了增大摩擦
B．轴承内装有滚珠是为了减小摩擦
C．刹车时通过增大压力来减小摩擦
D．轮胎表面有凹凸不平的花纹是为了减小摩擦
【答案】B
【分析】增大摩擦力的方法：增大压力，增大接触面的粗糙程度；
减小摩擦力的方法：减小压力，减小接触面的粗糙程度，使接触面脱离，用滚动代替滑动。
【解答】解：A、自行车轴加润滑油，是在压力一定时，使得接触面分离来减小摩擦力，故A错误；B、在轴承内装有滚珠是通过变滑动为滚动，来减小摩擦的，故B正确；
C、刹车时用力捏车闸是为了在接触面粗糙程度一定时，增大压力，从而增大摩擦，故C错误；D、自行车外胎有凹凸不平的花纹，是在压力一定时，增大接触面的粗糙程度，目的是增大摩擦，故D错误。
【点评】本题考查了对增大和减小摩擦的方法在生活中的应用，能将知识与实际应用相结合，是解答的关键。
【变式练3】（2023 自贡）小周同学参加了2023年自贡市中考体育测试，在立定跳远项目中下列说法正确的是（　　）
A．小周穿的运动鞋鞋底有凹凸不平的花纹是为了减小摩擦
B．小周跳起后，在空中运动时处于非平衡状态
C．小周跳起后，在地面弹力的作用下继续向前运动
D．起跳时，小周对地面的压力和地面对小周的支持力是一对平衡力
【答案】B
【分析】（1）增大摩擦的方法：在接触面粗糙程度一定时，增大压力；在压力一定时，增大接触面的粗糙程度；
（2）物体在平衡力的作用下保持静止或匀速直线运动状态；
（3）物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性；
（4）二力平衡的条件：大小相等、方向相反、作用在一条直线上，作用在一个物体上。
【解答】解：A、小周跑步穿的运动鞋鞋底有凹凸不平的花纹，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故A错误；B、小周跳起后，在空中运动时只受重力作用，合力大小不为0，处于非平衡状态，故B正确；C、小周跳起后，不再受到地面弹力的作用下，之所以继续向前运动，是因为小周具有惯性，故C错误；D、小周对地面的压力和地面对小周的支持力，不是作用在同一个物体上，不是平衡力，故D错误。
【点评】本题考查增大摩擦力的方法、平衡状态的判断、惯性现象、平衡力和相互作用力的区别。
模型6 摩擦力的大小和方向
（2022 自贡）如图所示，用5N的水平拉力F拉动木板A在水平地面上向右匀速运动，物体B相对地面静止不动，弹簧测力计示数为2N，下列说法正确的是（　　）
A．必须使木板A做匀速运动才能测出B受到的摩擦力
B．A对B的摩擦力大小为2N，方向水平向右
C．B对A的摩擦力大小为3N，方向水平向右
D．地面对A的摩擦力大小为3N，方向水平向右
【答案】B
【分析】物体B静止和物体A做匀速直线运动时均处于平衡状态，对两者水平方向受力分析判断出受力情况，根据二力平衡条件和平衡状态的合力为零得出A对B、地面对A的摩擦力、拉力之间的关系，根据相互作用力的特点得出A对B的摩擦力和B对A摩擦力的大小关系，要注意二力平衡时力的大小相等、滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关。
【解答】解：A、拉动木板时，B始终处于静止状态，滑动摩擦力的大小与运动速度无关，所以实验中可以不匀速拉动A，故A错误；
B、因B静止时处于平衡状态，水平方向受到测力计向左的拉力和A对B向右的摩擦力是一对平衡力，所以，A对B水平向右的摩擦力fA对B＝F示＝2N，故B正确；
C、因A对B的摩擦力和B对A的摩擦力是一对相互作用力，所以B对A的摩擦力方向水平向左，大小为2N，故C错误；
D、因物体A做匀速直线运动时，受到水平向右的拉力和B对A向左的摩擦力、地面对A向左的摩擦力处于平衡状态，所以，由力的合成可得：fB对A+f地＝F，则地面对A水平向左的摩擦力：f地＝F﹣fB对A＝5N﹣2N＝3N，故D错误。
名师点拨：本题考查了摩擦力的大小和方向、平衡力的辨别等，正确的判断各力之间的关系是关键。
【变式练1】（2022 荆门）星期天小明参加社区志愿服务活动。如图他用200N的水平力推动质量为50kg的垃圾箱，使其沿水平地面做匀速直线运动。停止用力后，垃圾箱继续向前滑行时受到的摩擦力为（　　）
A．50N B．100N C．200N D．500N
【答案】C
【分析】物体处于静止或者匀速直线运动状态时，受到的力是平衡力，相互平衡的两个力大小相等；滑动摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关。
【解答】解：用200N的水平力推动质量为50kg的垃圾箱，使其沿水平地面做匀速直线运动，推力与滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以滑动摩擦力为f＝200N；停止用力后，垃圾箱继续向前滑行时，垃圾箱对地面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，受到的滑动摩擦力大小不变，仍为200N。故选：C。
【点评】本题考查了二力平衡条件的应用、影响滑动摩擦力大小的因素，属于基础题。
【变式练2】（2023 娄底）如图所示，长方体物块A在拉力8N的作用下沿水平面匀速向右运动，此时弹簧测力计示数为6N且保持不变，则物块B对A的摩擦力方向是向　 　，地面对A的摩擦力为　 　N。
【答案】左；2。
【分析】滑动摩擦力的方向与物体的相对运动方向相反，据此判断摩擦力方向。
分别对AB进行受力分析，根据二力平衡的条件得出摩擦力的大小。
【解答】解：如图所示，长方体物块A在拉力8N的作用下沿水平面匀速向右运动，此时A相对于B是向右运动，因而B对A的摩擦力阻碍其运动，摩擦力的方向向左；
B始终静止受力平衡，受到弹簧测力计的拉力与A对B的摩擦力平衡，此时弹簧测力计示数为6N且保持不变，则A对B的摩擦力为6N，根据相互作用力大小相等，则B对A的摩擦力也是6N，方向水平向左，A做匀速直线运动，受力平衡，向右的拉力与B对A向左的摩擦力和地面对A向左的摩擦力平衡，则地面对A的摩擦力f＝8N﹣6N＝2N。
【点评】本题考查摩擦力的方向和大小，关键是运用二力平衡分析摩擦力。
【变式练3】（2023 仙桃）水平桌面上有物体A、B。如图甲，A在F1的作用下向左做匀速直线运动；如图乙，A、B用轻绳水平连接，在F1和F2共同作用下一起向右做匀速直线运动。水平拉力F1＝6N、F2＝20N。图乙中，下列说法正确的是（　　）
A．A与桌面的摩擦力方向向右
B．A与桌面的摩擦力为14N
C．B与桌面的摩擦力为8N
D．绳子的拉力为6N
【答案】C
【分析】（1）分析甲图A和乙图整体的受力情况，根据平衡力条件，求出滑动摩擦力大小。
（2）物体匀速直线运动时，受力平衡；
（3）摩擦力的方向与物体的相对运动方向或相对运动趋势相反。
【解答】解：如图甲，A在F1的作用下向左做匀速直线运动；受力平衡，此时A受到的摩擦力大小fA＝F1＝6N，如图乙，A、B用轻绳水平连接，在F1和F2共同作用下一起向右做匀速直线运动。整体受力平衡；由于摩擦力的方向与物体的相对运动方向或相对运动趋势相反，AB向右运动，摩擦力都是向左的，整体受到F1和F2、A向左的摩擦力和B向左的摩擦力，整体受力平衡，则有：F1+fA+fB＝F2；6N+6N+fB＝20N；解得：fB＝8N；
对乙图中的A受力分析知，绳子的拉力等于F1、A向左的摩擦力之和，拉力F＝F1+fA＝6N+6N＝12N，故ABD错误；C正确。
模型7 探究阻力对运动的影响实验
（2023 西藏）在“探究阻力对物体运动的影响”实验中，实验装置如图所示。
（1）实验过程中，让同一小车从同一斜面、同一高度由静止滑下，其目的是使小车进入水平面时的　 　相同。
（2）让小车分别在毛巾、棉布、木板表面运动，最终小车静止时的位置如图所示，可观察到小车在　 　表面滑行的距离最远，由此可得出：小车受到的阻力越　 　，速度减小越慢。进一步推理可得：如果小车运动时受到的阻力为零，速度就不会减小，小车将保持　 　运动状态。
（3）冰雪天气路面湿滑，阻力较小，结合该实验结论，开车时应　　才能保证行驶安全（写出一个合理答案即可）。
【答案】（1）速度；（2）木板；小；匀速直线；（3）减速慢行。
【分析】物体从斜面的同一高度滚下，到达水平面时速度相等，当物体速度相等时，在光滑程度不同的水平面上运动的距离不同，表面越光滑，物体受到的阻力越小，速度减小得越慢，物体运动的距离越远。根据冰雪天气路面湿滑，阻力较小，进行解答。
【解答】解：（1）小车在同一斜面上从同一高度滚下的过程中，受到的阻力与重力相同，运距离相同，则小车到达水平面时速度相同；
（2）在水平面上，小车初速度相等，实验中我们会观察到：在不同材料的表面上，小车滑行的距离是不同的，在表面光滑的木板上滑行的距离最长，在最粗糙的毛巾上滑行的距离最短，可见小车在毛巾上运动受到的摩擦力最大，在玻璃上运动受到的摩擦力最小，以上实验表明：小车受到的阻力越小，速度减小的越慢，运动的距离越远；进一步推理可得：如果小车运动时受到的阻力为零，速度就不会减小，小车将保持匀速直线运动状态。
（3）冰雪天气路面湿滑，阻力较小，结合该实验结论，开车时应减速慢行才能保证行驶安全（写出一个合理答案即可）。
名师点拨：本实验采用了对比实验的方法。研究小车运动距离与受力大小的关系，让小车在三个粗糙程度不同的表面上运动的目的就是形成对比，比较运动距离与受力大小的关系，要掌握推理的过程和得出。
【变式练1】（2023 内蒙古）如图甲是探究“阻力对物体运动的影响”实验装置。下列与此实验有关的说法错误的是（　　）
A．实验中每次让小车从斜面顶端由静止滑下的目的是使小车到达水平面的速度大小相等
B．实验中改变木板表面的粗糙程度是为了改变运动的小车所受的阻力大小
C．根据实验现象及进一步推理，如果小车运动时不受阻力，它将做匀速直线运动
D．如图乙所示，小球从A点由静止释放摆动到右侧最高点C时，若小球所受的力全部消失，可判断小球将做匀速直线运动
【答案】D
【分析】（1）根据控制变量法，在实验过程中，该同学让小车从斜面的同一位置静止释放，这一操作的目的是控制小车下滑到水平面的速度相同；
（2）接触面越粗糙，小车运动时受到的阻力越大，据此分析；
（3）根据实验现象推理回答；
（4）根据牛顿第一定律回答。
【解答】解：A、由控制变量法，实验中每次让小车从斜面顶端由静止滑下的目的是使小车到达水平面的速度大小相等，故A正确；B、接触面越粗糙，小车运动时受到的阻力越大，实验中改变木板表面的粗糙程度是为了改变运动的小车所受的阻力大小，故B正确；C、根据实验现象可知，接触面粗糙程度越小，小车在水平面运动时受到的阻力越小，小车通过的距离越长，据此一步推理，如果小车运动时不受阻力，小车通过的距离无限长，即它将做匀速直线运动，故C正确；D、如图乙所示，小球从A点由静止释放摆动到右侧最高点C时，小球处于静止状态，若小球所受的力全部消失，根据牛顿第一定律，可判断小球将静止，故D错误。
【点评】本题探究阻力对物体运动的影响，考查控制变量法和推理法及牛顿第一定律的运用。
【变式练2】（2023 无锡）如图所示，在探究阻力对物体运动的影响时，每次让小车从斜面的　 　处由静止释放，让小车到达水平面时，获得相同的速度，小车在水平面运动时，所受的　 　和支持力是一对平衡力，先后在水平面上铺设粗糙程度不同的材料，通过比较小车在水平面上运动的　 　来比较阻力对物体运动的影响。
【答案】同一高度；重力；距离
【分析】根据控制变量法，要控制小车下滑到水平面的速度相同；二力平衡的条件：作用在同一直线的两个力、大小相等、方向相反、作用在同一物体上；材料表面越粗糙，通过的距离越短，说明小车运动时在水平方向上受到的阻力越大，据此回答。
【解答】解：根据控制变量法，要控制小车下滑到水平面的速度相同，故每次让小车从斜面的同一高度处由静止释放，让小车到达水平面时，获得相同的速度；小车在水平面运动时，所受的重力和支持力是一对平衡力，先后在水平面上铺设粗糙程度不同的材料，材料表面越粗糙，通过的距离越短，表明小车运动时在水平方向上受到的阻力越大，通过比较小车在水平面上运动的距离来比较阻力对物体运动的影响。
【点评】本题探究阻力对物体运动的影响，考查控制变法、二力平衡的条件运用及操作过程的理解。
【变式练3】（2023 聊城）利用如图所示的装置，探究“阻力对物体运动的影响”。
（1）让小车从同一高度由静止滑下，目的是为了控制小车每次滑到水平面时的　　相同。
（2）实验通过观察 　 　（选填字母）来反映阻力对物体运动的影响。
A.小车滑行的距离
B.接触面的粗糙程度
（3）由实验可以知道，小车在 　 （选填“棉布”或“木板”）表面上运动时，速度减小得慢。
（4）下列对此实验的分析或推理正确的是 　 　。
A.实验中运动的小车会停下来，说明运动要靠力来维持
B.如果小车在水平面运动时不受阻力，它就不会停下来
（5）实验完成后，同学们在一起讨论运动和力的关系，其中观点正确的是 　 　。
A．物体受力，运动状态一定改变
B．物体不受力，一定会保持静止
C．物体运动，一定受到力的作用
D．物体运动状态改变，一定受力
【答案】（1）速度；（2）A；（3）木板；（4）B；（5）D。
【分析】（1）根据控制变量法，要控制小车每次滑到水平面时的速度相同；
（2）小车受到的阻力不同，运动的距离不同，运动的距离越远，小车受到的阻力越小，据此推理出阻力为零时的运动情况；
（3）表面越光滑，小车速度减小的越慢；
（4）牛顿第一定律的内容，即物体不受力时将保持匀速直线运动状态或静止状态；
（5）物体受力平衡时，运动状态保持不变；物体不受力作用时，保持静止状态或匀速直线运动状态；物体受力不平衡时，运动状态改变。
【解答】解：（1）根据控制变量法，让小车从同一高度滑下，目的是为了控制小车每次滑到水平面时的速度相同；
（2）实验中通过观察小车滑行的距离来反映阻力对物体运动的影响，故A正确；
（3）表面越光滑，小车速度减小的越慢，故小车在木板上运动时，速度减小的慢；
（4）根据牛顿第一定律的内容，即物体不受力时将保持匀速直线运动状态或静止状态，故如果小车在水平面运动时不受阻力，它就不会停下来正确，故B正确；
（5）A、物体受力平衡时，可以保持静止状态，故A错误；B、根据牛顿第一定律，物体不受力，会保持静止或匀速直线运动，不一定静止，故B错误；C、根据牛顿第一定律，物体不受力的作用，也可以做匀速直线运动，故C错误；D、物体受力不平衡时，运动状态改变，故D正确。
【点评】本题探究阻力对物体运动的影响，考查控制变量法、实验过程、推理法的运用和力与运动的关系。
模型8 探究二力平衡的条件
（2023 绥化）如图是“探究二力平衡条件”的实验装置。
（1）把小车放在比较光滑的水平桌面上，用手按住小车不动，在两托盘中放入质量相等的砝码，放手后小车静止；在两托盘中放入质量不相等的砝码，放手后小车运动，这说明相互平衡的两个力　 　。用手按住小车不动，把两个托盘放在小车的同一侧，放入质量相等的砝码，放手后小车运动，这说明相互平衡的两个力　 　。
（2）把小车放在水平桌面上，保持两托盘砝码质量相等，使小车静止，将小车扭转一个角度后释放，观察到小车　 　，这说明相互平衡的两个力作用　 　。
（3）实验中为了减小摩擦力对实验的影响，应选择质量较　 大　的砝码进行实验。（选填“大”或“小”）
【答案】（1）大小相等；方向相反；（2）扭转回来；同一直线上；（3）大。
【分析】（1）（2）当物体处于静止或匀速直线运动状态时就说物体处于平衡状态；二力平衡的条件：大小相等、方向相反、作用在一个物体上、作用在一条直线上；
（3）拉力与摩擦力差值大，实验中能减小摩擦力对实验的影响。
【解答】解：（1）两边的托盘中砝码质量不同时，则两边拉力不相等，小车运动；质量相等时，则两边拉力相等，小车静止，说明二力平衡需要两个力大小相等；保持两托盘里砝码的质量相等，把两个托盘挂在小车的同一侧，即两个力的方向相同，放手后小车运动，不能平衡，说明二力平衡需要两个力方向相反；
（2）将小车扭转一个角度，两个力就不在一条直线上了，松手后，小车将扭转回来，所以不能保持平衡状态，说明二力平衡需要两个力在同一直线上；
（3）小车运动过程中受到的摩擦力，若实验中砝码质量越大，即拉力与摩擦力差值大，实验中能减小摩擦力对实验的影响。
名师点拨：本题考查了二力平衡的条件的探究过程，在该实验中，为了探究两个力是否平衡，要用到控制变量法的思路，探究其中的一个条件时，要控制其他条件相同，这也是根据实验步骤确定实验目的主要依据。
【变式练1】（2023 成都）如图所示，是探究“二力平衡的条件”实验，小车置于水平桌面，两端的轻质细绳绕过定滑轮挂有等重钩码。F1是小车受到的向左的拉力，F2是小车受到的向右的拉力，F1与F2在同一水平直线上。下列说法不正确的是（　　）
A．因为摩擦可忽略，小车在水平方向上只受到F1、F2作用
B．增减钩码个数，是探究二力大小对小车平衡的影响
C．F1、F2大小相等时，小车一定处于平衡状态
D．将小车水平扭转90°时，F1、F2仍在同一直线上
【答案】D
【分析】作用在同一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，并且作用在一条直线上，这两个力就是相互平衡的。
【解答】解：A、因为摩擦可忽略，小车在水平方向上只受到F1、F2作用，故A正确；B、增减钩码个数，是探究二力大小对小车平衡的影响，故B正确；C、由于F1和F2在同一水平直线上，当F1、F2大小相等时，小车一定处于平衡状态，故C正确；D、将小车水平扭转90°时，F1、F2不在同一直线上，故D错误。
【点评】本题主要考查了二力平衡的条件；关键是牢记二力平衡的条件。
【变式练2】（2022 聊城）在探究“二力平衡的条件”实验中，小聪同学采用的实验装置如图甲所示，小明同学采用的实验装置如图乙所示。
（1）老师指出图乙的装置更科学，原因是选用小车，可以减小　 　对实验结果的影响。
（2）实验中判断小车是否受平衡力作用的依据是小车保持 　 　（选填“静止”或“匀速直线运动”）状态。
（3）左右两盘放质量相等的砝码，小车保持静止。将左盘中再添加一个砝码，小车将运动，说明彼此平衡的两个力大小 　 　。
（4）小车处于静止后，保持F1与F2的大小不变，把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放，小车将转动，说明彼此平衡的两个力必须在 　 　上。
【答案】（1）摩擦力；（2）静止；（3）相等；（4）同一条直线。
【分析】（1）实验中应尽量减小摩擦对平衡的影响；
（2）图甲中观察小车的受力和运动情况来探究二力平衡的条件；
（3）探究两个力的大小关系；
（4）探究两个力的方向关系。
【解答】解：（1）小明同学采用的实验装置如图乙，选用了小车，这样可以尽量减小摩擦力对实验的影响；
（2）实验中通过观察小车能否静止，确定其是否处于平衡状态，故判断依据是小车处于静止状态；
（3）实验时，左右两盘放质量相等的砝码，小车保持静止。将左盘中再添加一个砝码，小车将运动，发现小车无法保持静止状态，这表明平衡的两个力需要大小相等；
（4）把小车转过一个角度，然后松手，观察到小车转动，最后恢复到静止状态，说明小车在水平方向上受到的两个力在同一条直线上时才能平衡。
【点评】本题考查二力平衡条件的探究实验，掌握二力平衡条件是解答本题的关键。
【变式练3】（2022 江西）疫情期间，停课不停学。某同学在妈妈的协助下，利用家中物品探究二力平衡的条件。
【实验器材】晾衣架两个、相同的矿泉水瓶若干、小卡片若干、细线、水、剪刀等
【设计实验】如图1所示
（1）将小卡片两侧各系一根细线，再把细线的另一端分别穿过晾衣架；
（2）将两个矿泉水瓶分别绑在细线两端，请妈妈用两手各提起一个晾衣架，按照以下步骤进行实验，观察并记录小卡片的受力及运动情况。
【进行实验】
（1）如图1所示，提起两个装有水量不等的矿泉水瓶；
（2）如图2所示，提起两个装有水量相等的矿泉水瓶；再将其中一只手逐渐放低，使小卡片倾斜至如图3所示；
（3）用剪刀把图3中的小卡片从中间剪断；
（4）更换小卡片，重新组装。如图4所示，使小卡片扭转一定的角度。
实验步骤 小卡片所受二力情况 小卡片的运动状态是否改变
是否作用在同一物体上 大小 方向 是否作用在同一直线上
（1） 是 不等 相反 是 是
（2） 是 相等 相反 是 否
（3） 否 / / / 是
（4） 是 相等 相反 是
请将表格中①的内容补充到横线上：①　 　。
【结论】上述实验表明，二力平衡的条件是：作用在同一物体上的两个力，必须大小 　　，方向相反，并作用在 　 　上。
【交流与评估】
（1）本实验中的晾衣架起到了改变拉力的 　 　的作用，它类似于简单机械中的 　　；
（2）静止在水平桌面上的剪刀，它受到的 　　力和 　　力是一对平衡力。
【答案】（4）①否；相等；同一直线；
交流与评估：（1）方向；定滑轮；（2）重；支持。
【分析】作用在一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，并且作用在同一直线上，这两个力就彼此平衡，对于二力平衡条件，我们必须注意以下四个要点，且这四个要点缺一不可．
【解答】解：（4）图4中，使小卡片扭转一定的角度。左右两端对小卡片的力就不在同一直线上了；
结论：根据实验的四个步骤，发现改变了力的大小，力的方向以及不作用在同一物体上，都会让小卡片的运动状态发生改变；故二力平衡的条件：作用在一个物体上的两个力大小相等，方向相反，并且作用在同一直线上。
交流与评估：（1）晾衣架类似于定滑轮，不改变力的大小，只改变力的方向。
（2）静止在水平桌面上的剪刀，受到重力和支持力。
【点评】本题考查了二力平衡条件的实验分析，关键要理解二力平衡成立的四个要点。
模型9 探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关
（2023 福建）如图是探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关的实验情景。
（1）将木块平放在水平木板上，用弹簧测力计水平拉动木块，使木块做　　 运动。
（2）由图甲可知：此时木块受到的滑动摩擦力大小为　 　N。
（3）由图乙和图丙可知：在其他条件相同的情况下，压力越大，滑动摩擦力越　 　。
（4）本实验产生误差的原因是：　 　。（写一条即可）
【答案】（1）匀速直线；（2）1.2；（3）大；（4）很难控制木块做匀速直线运动。
【分析】（1）（2）根据二力平衡的条件分析；
（3）影响滑动摩擦力大小因素有两个：压力大小和接触面的粗糙程度，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外一个因素不变，根据图找出相同的量和变化的量，分析得出结论摩擦力与变化量的关系；
（4）实验过程中用手拉弹簧测力计很难控制木块做匀速直线运动，运动过程中弹簧测力计的指针不稳定不方便读数。
【解答】解：（1）只有沿水平方向拉着物体做匀速直线运动，物体在水平方向上受到平衡力的作用，拉力大小才等于摩擦力的大小；
（2）甲图中弹簧测力计的分度值为0.2N，弹簧测力计的示数是1.2N；因为木块处于匀速直线运动状态，则木块在水平方向上受到了摩擦力和拉力是一对平衡力，弹簧测力拉力的大小与木块受到摩擦力的大小相等，即木块受到的滑动摩擦力大小为1.2N；
（3）由图乙和图丙两次实验接触面的粗糙程度是一定的，压力是不同的，弹簧测力计的示数不同即摩擦力是不同的，这就说明摩擦力的大小和压力大小有关，即：接触面粗糙程度一定时，压力越大，摩擦力越大；
（4）本实验产生误差的原因是：用手拉弹簧测力计很难控制木块做匀速直线运动，运动过程中弹簧测力计的指针不稳定不方便读数。
名师点拨：本题探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关，考查实验原理及控制变量法的运用，体现了对过程和方法的考查。
【变式练1】（2023 海南）如图是改进的探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验装置。下列说法不正确的是（　　）
A．实验时水平拉动长木板A，可测出木块B所受摩擦力大小
B．拉动长木板A的速度越大，弹簧测力计示数越大
C．在木块B上增加重物，拉动长木板A时弹簧测力计示数变大
D．在长木板A上铺毛巾，可探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系
【答案】B
【分析】两个物体之间有相对运动趋势时，物体间产生的是静摩擦力；两个物体之间发生相对运动时，物体间产生的摩擦力是滑动摩擦力。滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关；物体处于静止时受力平衡，根据二力平衡分析摩擦力大小与拉力关系。
【解答】解：A．实验时水平拉动长木板A，AB两个物体之间发生相对运动，有滑动摩擦力，而B始终相对于地面静止，受力平衡，弹簧测力计的示数等于木块B所受摩擦力大小，故A正确； B．拉动长木板A的速度越大，B始终静止，受力平衡，压力和接触面的粗糙程度，滑动摩擦力大小不变，弹簧测力计示数不变，故B错误； C．在木块B上增加重物，保持接触面粗糙程度不变，增大压力，滑动摩擦力增大，拉动长木板A时弹簧测力计示数变大，故C正确； D．在长木板A上铺毛巾，压力不变，改变接触面的粗糙程度，故可探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系，故D正确。
【点评】本题考查探究摩擦力的有关因素，关键掌握二力平衡条件和摩擦力有关因素进行分析。
【变式练2】（2023 青岛）冰壶运动被称为“冰上围棋”，比赛充满了智慧。冰壶比赛时，运动员有时要不断地擦冰，这是为了改变冰壶受到的滑动摩擦力。为此，小兰和小海一起对影响滑动摩擦力大小的因素进行探究。
（1）小兰和小海分别采用如图甲、乙所示方式，使木块沿水平长木板做匀速直线运动。木块受到的滑动摩擦力大小Ff1与弹簧测力计示数相等的是图　 　 的方式，依据的是　　 知识。
（2）按图甲的做法，在木块上加放砝码，改变木块对长木板的压力，测出此种情况下的滑动摩擦力Ff2，发现Ff2＞Ff1。这说明接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越　 　。换用材料相同但表面更粗糙的长木板，保持木块上的砝码不变，测出此种情况下的滑动摩擦力Ff3，发现Ff3＞Ff2。这说明接触面越 　 　，滑动摩擦力越大。
（3）冰壶运动员在比赛过程中不断地擦冰，这是通过改变接触面的粗糙程度来　 　 摩擦的，目的是使冰壶在冰面上运动的距离更　 　一些。
【答案】（1）甲；二力平衡；（2）大；粗糙；（3）减少；远。
【分析】（1）实验中，需用弹簧测力计沿水平方向拉动木块在水平面上做匀速直线运动，此时拉力与摩擦力为平衡力的关系，大小相等，读出测力计的示数，便可知摩擦力大小；
（2）二力平衡的条件：作用在同一个物体上的两个力，大小相等，方向相反，作用在同一条直线上；
（3）滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，在探究时，要运用控制变量法，对照表中数据逐一进行探究并得出结论；
（4）用弹簧测力计水平匀速拉动物块，物块做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件可知，滑动摩擦力等于测力计的示数；
（5）增大摩擦力的方法有：一是增大压力；二是增大接触面积的粗糙程度；三是用滑动摩擦代替滚动摩擦。
【解答】解：（1）实验中，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块做匀速直线运动，故使用图甲的方式，此时拉力与摩擦力是一对平衡力，根据二力平衡原理，摩擦力大小等于拉力大小；
（2）按图甲的做法，在木块上加放砝码，改变木块对长木板的压力，测出此种情况下的滑动摩擦力Ff2，发现Ff2＞Ff1，说明压力越大，滑动摩擦力就越大；换用材料相同但表面更粗糙的长木板，保持木块上的砝码不变，测出此种情况下的滑动摩擦力Ff3，发现Ff3＞Ff2，说明接触面越粗糙，滑动摩擦力就越大；
（3）冰壶运动中，刷冰可以改变冰壶受到的摩擦力，是通过减小接触面的粗糙程度来减小滑动摩擦力的；冰壶在水平面上受到的阻力越小，运动的距离就越远；
【点评】本题探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关，考查实验原理及控制变量法的运用和对实验方案的评估，体现了对过程和方法的考查。
【变式练3】（2023 攀枝花）小文同学在做“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中，进行了如下的改进。
如图甲所示，长、宽、高均不相同的长方体木块，上表面比下表面更为粗糙，放在由电机驱动的水平传送带上，通过水平细绳，绕过定滑轮与竖直悬挂的弹簧测力计相连。
（1）请画出电机顺时针匀速转动后木块在水平方向上的受力示意图，并标注力的符号。
（2）若某次实验中，弹簧测力计的示数如图乙所示，则木块所受摩擦力的大小为　　N。
（3）先后用上、下表面贴放在传送带上，在木块上放不同质量的砝码进行实验，绘制出摩擦力与压力之间的关系图象如图丙所示。由图象可知，滑动摩擦力的大小不仅与压力大小有关，还与 　 　有关；当较粗糙的上表面贴放在传送带上进行实验时得到的实验图象应为 　 　（选填图象编号）。
（4）本实验采用传送带的好处是 　 　（答出一条即可）。
【答案】（1）如图所示；（2）1.2；（3）接触面粗糙程度；①；（4）木块处于静止状态，便于读数（或可以探究滑动摩擦力是否与运动速度有关）。
【分析】（1）木块放在水平传送带上且左端细绳通过定滑轮与弹簧测力固定，所以木块处于静止状态，由此分析木块在水平方向受到的力，再画出受力示意图；
（2）认清弹簧测力计的分度值，根据指针对应的刻度读数；
（3）滑动摩擦力的大小跟物体之间的压力大小和接触面的粗糙程度有关，压力越大，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；
（4）利用传送带根据二力平衡可以较为准确的测出摩擦力或可以探究滑动摩擦力是否与运动速度有关。
【解答】解：（1）由题知，木块放置在水平传送带上，左端细绳通过定滑轮与弹簧测力固定，所以电机顺时针匀速转动时，木块处于静止状态，水平方向木块的受力有：细绳对它水平向左的拉力，传送带对它水平向右的摩擦力，这两个力是一对平衡力，大小相等；故木块在水平方向上所受力的示意图如答案图所示。
（2）若某次实验中，弹簧测力计的示数如图乙所示，弹簧测力计分度值为0.2N，其示数为1.2N；
（3）由图象可知，图线为两个过原点的斜线，说明滑动摩擦力的大小不仅与压力大小有关，还与接触面粗糙程度有关；在压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大，故①是较粗糙的上表面贴放在传送带上进行实验时得到的实验图象；
（4）利用传送带根据二力平衡可知，木块处于静止状态，便于读数，或可以探究滑动摩擦力是否与运动速度有关。
【点评】本题探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关实验，考查力的示意图、弹簧测力计的读数、控制变量法和实验推理法的运用，体现了对过程和方法的考查。

展开更多......

收起↑