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第2节 二力平衡
第八章 运动和力
1.知道什么是二力平衡及二力平衡的条件；
2.知道物体在平衡力作用下将保持匀速直线运动状态或静止状态；
3.能判断物体是否处于平衡状态，并能分析哪两个力是一对平衡力。
牛顿第一定律
物体不受力时
静止状态/匀速直线运动状态
物体受力时
变速运动
静止状态/匀速直线运动状态
不存在
重点研究
回顾：
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
G
F
f
F牵
F
G
匀速下降
G
F
有哪些物体是处于静止或匀速直线运动状态的？
物体受到几个力作用时，保持静止状态或匀速直线运动状态。
我们就说这几个力互相平衡（所受合力为0）
平衡力
平衡状态
当物体受到两个力作用时，保持静止状态或匀速直线运动状态。我们就说这两个力互相平衡，成为二力平衡。
什么样的两个力才能使物体处于平衡状态呢？
知识点一：力的平衡
想象一下，你现在站着不动，这时候有两个人来拉你，他们要如何拉，你才能保持静止呢？
F1
F2
思考
通过改变物体受到的两个力的三要素进行探究， 当物体处于静止时，二力平衡。
【实验方法】
二力平衡的条件是什么？二力平衡时，这两个力的大小、方向、作用点有什么关系？
【提出问题】
知识点二：二力平衡的条件
把小车放在光滑的水平桌面上，向挂在小车两端的托盘里加钩码。观察小车在什么条件下会保持运动状态不变。
进行实验：
小车在水平方向所受二力的情况 小车运动情况
(静止与否)
大小 方向 是否在一条直线上 不相等 相反 是 运动
相等 相反 是 静止
相等 成一定角度 否 运动
实验记录：
二力平衡条件
作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一条直线上，这两个力就彼此平衡。
同体
等大
反向
共线
实验中有什么问题？
摩擦力
【实验改进】
用小卡片探究二力平衡的条件
优点：①研究对象是小卡片，可以消除桌面对小车的阻力给实验带来的影响；
②方便探究“只有作用在同一个物体上的两个力才能平衡”，具体操作为将小卡片从中间剪开，小卡片的两部分不能保持平衡，即可验证结论。
缺点：卡片受重力作用影响
平衡力与相互作用力的区别
以放在桌面静止的书为例进行分析比较。
一对平衡力：书受到的重力G与桌面对书的支持力F
一对相互作用力：桌面对书的支持力F与书对桌面的压力F′
相同点 平衡力 相互作用力
大小相等、方向相反、作用在同一直线上 不同点 作用对象 作用在同一物体上 分别作用在两个物体上
力的性质 不一定相同 一定相同
作用时间 没有时间关系 同时产生，同时消失
作用效果 使物体保持平衡状态 一般产生不同的作用效果
示意图
静止在水平地面上的物体所受重力G与支持力F是一对平衡力
水平地面上物体对地面的压力F'与地面对物体的支持力F是一对相互作用力
平衡力与相互作用力的区别
知识点三：二力平衡条件的应用
我们用弹簧测力计测量物体所受重力时，就利用了二力平衡的条件。
物体静止时所受的重力与弹簧测力计对它的拉力大小相等、方向相反，作用在同一条直线上。
二力平衡条件在生活中的应用
G
F
已知物体受力
已知物体状态
测力计对砝码的拉力F和砝码对弹簧的拉力F＇是一对相互作用力，二者相等，即F=F＇
G=F＇
测量物体的重力
F＇
砝码静止
受重力G和拉力F
二力平衡
即G=F
塔吊匀速上升运送货物
二力平衡条件在生活中的应用
利用二力平衡条件解决物理问题
1. 根据物体处于平衡状态，可以由一个力的大小、方向确定另一个力的大小、方向。
2. 根据物体的受力情况判断物体所处的状态：物体运动状态改变，则物体一定受到非平衡力的作用；而物体受平衡力作用时，将保持静止状态或匀速直线运动状态。
例1 某新型电动自行车，质量为40kg，一质量为60kg的人驾驶该自行车在平直道路上匀速行驶，20min内通过了6000m，若该车在运动过程中受到的阻力为车总重的0.03倍，g取10N/kg。求此次行驶过程中车的牵引力。
解：据题意得，此次行驶中物体处于平衡状态
∴ F牵 = F阻
又据题意得
F阻 = (G人 + G车) × 0.03
解得
F牵=F阻=30N
答：此次行驶过程中车的牵引力为30N。
利用二力平衡条件解决物理问题
例2 如图所示是一辆在水平面上正在直线行驶的小车，请分析小车的受力情况，小车可能的运动情况并写出相应情况下受力大小关系。
重力G
阻力F阻
牵引力F牵
支持力F支
①小车可能处于匀速直线行驶中，此时G = F支，F牵 = F阻。
②小车可能处于加速直线行驶中，此时G = F支，F牵 ＞ F阻。
③小车可能处于减速直线行驶中，此时G = F支，F牵 ＜ F阻。
利用二力平衡条件解决物理问题
二力平衡
平衡状态
探究二力平衡的条件
二力平衡条件的应用
静止
匀速直线运动
同体、等大、反向、共线
1.不计空气阻力，下列物体处于平衡状态的是（ ）
D
A.在空中自由下落的苹果
B.在圆形跑道上匀速跑步的运动员
C.竖直向上抛出的石子
D.沿笔直斜坡匀速上行的汽车
2.在平直的路面上，一个人沿水平方向用20N的力推着一辆重为150N的小车匀速向西运动，则小车所受阻力的大小和方向分别为（ ）
A.20N，向西 B.20N，向东
C.150N，向西 D.150N，向东
B
3.在“探究二力平衡条件”的活动中，主要是通过探究力对物体的作用效果来实现探究目的的。如图所示是可供选择的两种探究方案。
(1)图a的探究方案中研究对象是小卡片，图b的探究方案中研究对象是_________；
(2)小明选择了图a所示的探究方案。他将系于小卡片两对角的细线分别跨过左右支架上的滑轮后，在两线端挂上钩码。这是用于探究两个力的______和______对物体平衡的影响；
小车
大小
方向
(3)探究活动中还要求要把小卡片转过一个角度，然后再松手。这样做的目的是用于探究不在_______________上的两个力对物体平衡的影响。
(4)两个探究方案相比较，你认为哪个方案的探究过程对实验结论的影响小一些？为什么？
同一直线
a方案；因为小卡片的重力可忽略不计，它只受两个拉力的作用，b方案中小车受摩擦力，对实验产生的影响较大。

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