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/ 让教学更有效 精品学案 | 物理学科
【学习目标】
1. 知道平衡的概念
2. 掌握二力平衡的条件
3. 能区分一对相互作用力和一对平衡力
4. 能根据平衡概念对物体进行受力分析，并且能列出对应的平衡方程
【自主学习】
一、力平衡的概念
牛顿第一定律告诉我们，一切物体在没有受到力的作用时，总保持 状态或 状态。然而我们周围的物体都受到力的作用，不受力的物体是不存在的。
在受力的情况下，物体有时也会保持静止或匀速直线运动状态，即运动状态不变。物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这几个力相互 、物体处于平衡状态。（弹簧测力计能够测量物体的重力也是这个原理）
二、实验：探究二力平衡的条件
实验装置图（右图）（该装置避免不了摩擦力的影响）；
探究问题：（1）两个力的大小是否相等？ （2）两个力的方向是否相同？
（3）是否作用在同一个物体上？（4）是否在同一条直线上？
验证的方法：1.使两托盘里的砝码质量不相等； 对应现象： 。
2.使两托盘里的砝码质量相等； 对应现象： 。
3.把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放；对应现象： 。
课本上这个实验装置图不能验证： 。
实验升级（该装置还能避免摩擦力的影响）：如右图，剪开纸片，在两个“大小相等、方向相反且作用在同一直线上的”力的作用下，两张纸片由静止变成往相反方向运动（运动状态改变了），说明了： 。
实验结论： 。
三、相互作用力
相互作用力的概念来源于之前说力是相互的这个说法，它又叫作用力与反作用力，根据实验现象，我们可以总结出其特点：
四、区分相互作用力与一对平衡力
补充：弹簧测力计测量重力的分析过程
【例1】在如图所示的四幅图中，和是物体所受到的两个力，其中和属于平衡力的是（　　）
A． B． C．D．
【例2】如图所示，某同学在大课间和李老师在教室掰手腕，结果手臂更强杜的李老师获胜了。下列关于此次比赛情况的叙述正确的是（　　）
A．两个人对彼此的作用力大小相等 B．老师对同学的作用力更大
C．力的大小与小臂长度有关，无法比较大小 D．在相持静止阶段，这是一对平衡力
【例3】无人机在人的遥控下，能在空中自由的飞行和悬停，下图是无人机竖直方向飞行时，高度与时间的关系图像，图像由三段直线组成。若无人机只受升力和重力的作用，那么在（　　）时间段，升力和重力是二力平衡。
A．只有
B．只有
C．只有
D．整个
【例4】如图所示，2024年4月25日“神舟十八号”载人飞船成功发射，下列说法正确的是（　　）
A．火箭加速升空过程中，以飞船为参照物，航天员是静止的
B．火箭加速升空过程中，惯性增大
C．飞船变换角度入轨时，它的运动状态保持不变
D．展开太阳能帆板的目的是保持飞船平衡
【例5】如图所示，小球从A点由静止释放，经过最低点B，摆向另一侧的最高点C，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球到达B点的瞬间，若受到的力全部消失，小球将保持静止状态
B．小球到达B点的瞬间，若剪断悬线，小球将沿竖直方向加速下落
C．小球到达C点的瞬间，若受到的力全部消失，小球将保持静止状态
D．小球到达C点的瞬间，小球受到的重力与绳的拉力平衡
【例6】踢毽子起源于汉代，高承《事物纪原》记：“今时小儿以铅锡为钱，装以鸡羽，呼为毽子，三四成群走踢……”。如图所示，用脚踢毽子时，脚会感觉疼是因为 ；毽子被踢出表明力可以改变物体的 ；毽子到达最高点时处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态。
【例7】利用弹簧做了如下实验。如图甲所示，小球从高处落到竖直固定的弹簧上后又被弹起到原高度。小球从高处开始下落到弹回的整个过程中，他的运动速度随时间变化的图像如图乙所示力（速度为负值时，表明方向与原来的方向相反），图中oa段和cd段为直线。则据此图可知，在ab段，小球所受重力 弹力（选填“大于”、“等于”或“小于”），弹力大于重力的时间段为 。
【例8】用如图装置探究二力平衡的条件。
(1)当左右两边砝码一样时，物体静止不动。若往右边多加了一个砝码，小车还是不动，此时小车处于 （“平衡”或“非平衡状态”）状态；
(2)选用小车而不用木块的原因是为了减少 对实验结果的影响；
(3)把小车水平扭转一个角度是为了探究 ；
(4)为了探究不在同一物体上的两个力是否平衡，我们把小车换成纸片，然后我们怎么做 。
【例9】如图甲是小明同学探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)小明将系于小卡片(重力可忽略不计)的两根细线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，作用在小卡片上拉力的施力物体是___________两个拉力方向______。实验中通过调整钩码的数量来改变____________。小卡片的重力可忽略不计的理由：________________________________。
(2)当小卡片平衡时，小明将小卡片转过一个角度,松手瞬间小卡片________(平衡/不平衡)。此步骤是为了探究________________________________。
(3)保持右侧滑轮的位置不变，降低左侧滑轮的高度,如图乙所示,在两细线上各挂一只钩码时，小卡片________(能/不能)平衡。
(4)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，小明下一步的操作是______________________。
【例10】2024年沈阳市不断完善城市快速路网体系，快速通道全程56km，限速80km/h，一司机驾驶汽车正通过这一路段，车和人的总质量为1.8t。忽略空气阻力，g取10N/kg，求：
(1)全程至少需要多少分钟；
(2)求人和车的总重力为多少N；
(3)若该汽车沿平直公路匀速直线行驶时受到的阻力为车重力的0.1倍，求此时汽车的牵引力F为多少N。
【例11】高层楼房都配备电梯。图是某种升降电梯的简化结构图。电动机驱动滑轮，利用钢丝绳和滑轮间的摩擦传递动力。配重由水泥块组成，其密度为2×103kg/m3，每块体积为10dm3，空轿厢的质量为1000kg，最大载重量设定为480kg。电梯运行过程可视为匀速运动，不计钢丝绳重力和其它摩擦阻力。求：
(1)某次运载，电梯从1楼上升到9楼，上升了24m，共用时12s，求电梯的运行速度为多少m/s；
(2)配重块起平衡作用，按配重的总质量等于最大载重量的50%加上轿厢质量的原则计算，该升降电梯需要配重块的数量为多少块；
(3)由于近期电梯日常乘坐人员较多，技术人员对电梯进行了节能改造：把配重块调整为68块，配重原则仍与(2)相同，并重新设定了各项参数。求当电梯达到最大载重量时，电动机的钢丝绳对轿厢的拉力是多少N。
【课后巩固】
1．4月中旬鲁能巴蜀中学顺利举办了第16届学生运动会，运动健儿们挥洒汗水展现青春的活力，以下涉及到的物理知识判断正确的是（　 　）
A．投出去的实心球在空中运动过程中，运动状态不变
B．跳远运动员助跑是利用了惯性力的作用
C．静止在水平地面的足球受到的重力与支持力是一对平衡力
D．实心球落地后滚动一段距离就停止说明运动需要力来维持
2．如图所示，北京冬奥会比赛项目中相关物理知识描述正确的是（　 　）
A． 谷爱凌夺冠决赛中完美旋转时，她受到惯性的作用
B． 苏翊鸣完成单板转体，他上升到最高点时受平衡力作用
C． 武大靖蹬地加速通过弯道，是由于力改变了他的运动状态
D． 柳鑫宇和王诗玥以如图造型滑行时，王诗玥相对于柳鑫宇是运动的
3．2024年4月25日晚，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射，由叶光富、李聪、李广苏三名航天员组成的飞行乘组奔赴苍穹，成功进驻中国空间站，图是火箭发射时的情景。下列有关说法正确的是（　 　）
A．火箭停在发射台上时，重力与它对地面的压力是一对平衡力
B．飞船进入预定轨道后绕地球匀速转动，运动状态不变
C．火箭升空利用了力的作用是相互的
D．航天员入空间站，不受重力，但仍然受到惯性作用
4．2024世界泳联跳水世界杯首个分站赛在加拿大蒙特利尔落幕，中国跳水队包揽本次比赛全部金牌。其中，女子3米跳板跳水，中国运动员陈艺文发挥稳定，顺利夺金。如图所示，有关跳水运动，下列说法正确的是（　 　）
A．运动员上升到最高点时所受合力为零
B．运动员在起跳腾空后仍然受到跳板的弹力
C．运动员所受的弹力，是因为跳板发生了弹性形变而产生的
D．跳板对跳水运动员的弹力与跳水运动员对跳板的压力是一对平衡力
5．如图是运动员在赛跑时的情景。下列说法正确的是（　 　）
A．跑鞋对地面的压力是由于鞋的弹性形变产生的
B．加速阶段如果一切力都消失，运动员将继续加速
C．运动员冲到终点，不能立即停下，是由于受到了惯性的作用
D．加速过程中，脚蹬地的力和脚所受到地面的摩擦力是一对平衡力
6．如图所示，电热水壶静止在水平桌面上，下列说法正确的是（　 　）
A．水壶受到的支持力与水壶对桌面的压力是一对平衡力
B．水壶的重力与桌面对水壶的支持力是一对相互作用力
C．桌子的重力和地面对桌子的支持力是一对平衡力
D．地面对桌子的支持力和桌子对地面的压力是一对相互作用力
7．如图所示，水平地面上静止叠放着A和B两个物体，下列说法不正确的是（　 　）
A．B所受的重力与地面对B的支持力是一对平衡力
B．A对B的压力大小等于A的重力
C．A所受的重力与B对A物体的支持力是一对平衡力
D．B受到平衡力的作用
8．足球运动蕴含着许多物理知识，下列分析正确的是（ ）
A．用头顶足球感到疼说明物体间力的作用是相互的
B．踢足球时，足球受到的踢力是由于足球发生的形变产生的
C．静止在草地上的足球，受到的重力与对地面的压力是一对平衡力
D．踢出去的足球能在空中继续向前运动，是因为足球受到了惯性作用
9．如图甲所示，缆车在索道的作用下斜向上做匀速直线运动，其示意图如图乙所示，关于该过程，下列判断正确的是（ ）
A．缆车的运动状态是变化的
B．缆车所受的拉力和重力是一对平衡力
C．缆车的惯性随着高度的增加而增大
D．绳索对缆车的摩擦力与缆车受到的牵引力是一对相互作用力
10．如图所示，升降机以1的速度匀速上升时，升降机对人的支持力为500N。下列说法正确的是（　 　）
A．升降机静止在十楼时对人的支持力小于500N
B．升降机以1.5速度匀速上升时对人的支持力大于500N
C．升降机以2速度匀速下降时对人的支持力等于500N
D．升降机以1速度匀速下降时对人的支持力小于500N
11．如图甲所示，一个重10N的物体M，其上表面通过测力计与电梯顶部相连，电梯由静止开始竖直向上运动，测力计在不同的时间段的示数如图乙所示，则电梯在此过程中速度随时间变化的图像应为选项中的（　 　）
A． B．
C． D．
12．在探究“二力平衡条件”时，实验小组的同学准备了甲、乙两套实验装置，如图所示，为了减少摩擦力对实验的影响，应选择 （选填“甲”或“乙”）套实验装置。图甲中当卡片平衡时，用剪刀将卡片从中间剪开并观察随之发生的现象，设计这一步骤的目的是为了探究二力平衡时，两个力必须作用在同一 （选填“直线”或“物体”）上，物体才能平衡。
13．如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
（1）实验中（图甲）选择轻质卡片的目的是 ，小华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，小华将卡片旋转一个角度，松手后小卡片 （选填“能”或“不能”）平衡，设计此实验步骤的目的是为了探究 ；
（3）在探究同一问题时，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．减少摩擦力对实验结果的影响
B．小书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
14．物理兴趣小组的同学们利用如图所示的装置进行“二力平衡条件”的探究：
（1）实验中需要通过调整 来改变小车受到的拉力F1、F2的大小，该探究方案中的研究对象是 ；
（2）小组将相同质量的砝码放在左右两盘后，把小车转过一个角度，然后松手，观察到小车转动一定角度后恢复到静止状态，说明两个力必须作用在 才能平衡；
（3）某次实验中，当左盘砝码质量大于右盘时，小车两边的拉力大小 （选填“相等”或“不相等”），但小车仍处于静止状态。此时小车受到的 （选填“是”或“不是”）平衡力，产生这一现象的原因可能是小车受到 的影响；
（4）为尽量减少以上影响，小敏提出将甲装置中的小车换成小卡片，如图乙所示。为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，小敏下一步操作是 ：
A．左右各加一个钩码　　B．把卡片剪成两半　　C．把卡片扭转一个角度
（5）如果将小车换成轻质弹簧测力计，如图丙所示，在左右两盘各放入重4N的砝码，忽略盘重和绳重，则弹簧测力计的示数为 N。
1．如图甲所示，小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的弹簧上。在刚接触弹簧的瞬间，如图乙所示，小球速度为5.0m/s。小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短，如图丙所示，此过程的小球速度v和弹簧缩短的长度之间的关系如图丁所示，其中A为曲线的最高点，该弹簧每受到1N的压力就缩短5cm，且轻弹簧在全过程中都在弹性限度内，忽略弹簧重力和空气阻力。下列说法正确的是（　 　）
A．从图乙到图丙的过程中，小球一直减速
B．当弹簧被压缩到最短时，小球处于平衡状态
C．通过图丁可计算出小球的质量为4g
D．整个过程中，弹簧弹力的最大值为12N
2．如图所示，A、B两个物块的重力分别为6N、4N，弹簧的重力不计，整个装置沿竖直方向处于静止状态，这时弹簧的弹力F=4N，则天花板受到的拉力和地板受到的压力有可能是（　 　）
A．天花板所受的拉力为6N，地板受的压力为0N
B．天花板所受的拉力为2N，地板受的压力为0N
C．天花板所受的拉力为6N，地板受的压力为8N
D．天花板所受的拉力为2N，地板受的压力为8N
3．在“探究二力平衡条件的实验”中，小徐与小鸿的实验装置分别如图甲、乙所示。
（1）小鸿（乙）的实验方案与小徐（甲）的相比 ；
A．有效地克服了研究对象与支撑面之间的摩擦力对实验的影响
B．小卡片是比较容易获取的材料
C．有效地克服了二力不在一条直线上的弊端
D．有效地减小了研究对象的质量对实验的影响
（2）小鸿利用弹簧测力计代替图乙中的钩码进行了探究，发现两个力的大小还有较小的差距。你认为形成差距的原因是 （答出一条即可）。
（3）大冰在做实验时，左右支架上装配两个滑轮时没有安装在相同的高度，你认为大冰的装置 进行实验（选填“能”或“不能”）；
（4）几位同学完成实验后又对图甲实验的仪器进行研究，他们发现当在左边挂100g的砝码，右边挂200g的砝码时，物块M恰好向右匀速直线运动，现保持左右两边原有的砝码不变、要使物块M向左匀速直线运动，应在 （选填“左”或“右”）再挂 g的砝码。
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。
【参考答案】
自主学习
一、力平衡的概念：静止 匀速直线运动 平衡
二、实验：探究二力平衡的条件：1. 小车向砝码质量大的那边移动；2. 小车静止；3. 小车转回扭转前的方向 （3）是否作用在同一个物体上 一对平衡力需要作用在同一个物体上 ；实验结论：（1）大小相等；（2）方向相反；（3）作用在同一个物体上；（4）作用在同一直线。
【例1】B 【例2】A 【例3】D 【例4】A 【例5】C
【例6】力的作用是相互的 运动状态 非平衡
【例7】大于 t2~t4
【例8】（1）平衡；（2）摩擦力；（3）不在同一直线上两个力是否能平衡；（4）用剪刀把小卡片从中间剪开
【例9】（1）绳子（细绳） 相反 拉力大小 小卡片的重力远远小于砝码的重力；
（2）不平衡 不在同一直线上的两个力能否平衡；（3）能；（4）用剪刀将小纸片剪开
【例10】（1）42min；（2）1.8×104N；（3）1.8×103N 【例11】（1）2m/s；（2）62块；（3）3600N
课后作业
基础过关
1. C 2. C 3. C 4. C 5. A 6. D 7. A 8. A 9. B 10. C 11. C
12. 甲 物体
13. （1）不考虑重力对实验的影响 相反 钩码的个数；（2）不在同一直线上的相同大小的力能否平衡；（3）A
14. （1）砝码的个数 小车；（2）同一直线；（3）不相等 是 摩擦力；（4）B；（5）4
能力提升
1. D 2. D
3. （1）A；（2）弹簧测力计有自重的影响、读数时存在误差、调零时出现误差等；（3）能；（4）左 200
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