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Page9第2節(jié)《二力平衡》【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.知道平衡狀態(tài)是指物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。2.知道物體處于平衡狀態(tài)時(shí)所受的力叫平衡力,最簡(jiǎn)潔的平衡狀況是二力平衡。3.理解二力平衡的條件。4.能利用平衡條件解決簡(jiǎn)潔的平衡問(wèn)題。【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】:二力平衡的條件【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】:二力平衡條件的應(yīng)用【自主預(yù)習(xí)】1.物體受到幾個(gè)力作用時(shí),假如保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),我們就說(shuō)這幾個(gè)力平衡或物體處于平衡狀態(tài),二力平衡最是簡(jiǎn)潔的平衡狀態(tài).2.物體在非平衡力作用下運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將變更。(填“變更”或“不變”)。3.二力平衡條件:作用在一個(gè)_物體上的兩個(gè)力,假如大小相等、方向相反,并且作用在同一條直線上,這兩個(gè)力就彼此平衡。4.放在桌子上靜止的花瓶,受到豎直向下的重力和桌面對(duì)它豎直向上的支持力,二力平衡。懸掛著的吊燈,受到豎直向下的重力和吊線對(duì)它豎直向上的拉力,二力平衡。在水平道路上做勻速直線運(yùn)動(dòng)的汽車,水平方向受到方向相反的牽引力和阻力,二力平衡;在豎直方向,汽車受到豎直向下的重力和路面對(duì)它豎直向上的支持力,二力平衡?!竞献魈骄俊刻骄恳唬浩胶鉅顟B(tài)復(fù)習(xí):牛頓第肯定律告知我們,物體不受力時(shí),將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。但不受力的物體是不存在的,那么為什么下面這些物體受到力,還會(huì)保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)呢?靜止在水平桌面的花瓶、疊放在一起的石頭、勻速行駛的列車、勻速直線下降的跳傘運(yùn)動(dòng)員和著陸傘。探究歸納:以上物體受到幾個(gè)力的作用,假如這幾個(gè)力的作用效果相互抵消,相當(dāng)于物體不受力,我們稱這幾個(gè)力平衡,或者說(shuō)物體受到平衡力作用,這時(shí)物體處于平衡狀態(tài)。物體處于平衡狀態(tài)時(shí),可能保持靜止,也可能處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。1.平衡狀態(tài):物體受到幾個(gè)力的作用時(shí),保持靜止?fàn)顟B(tài)和勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)統(tǒng)稱為平衡狀態(tài)。2.平衡力:物體在受到幾個(gè)力的作用時(shí),處于平衡狀態(tài),我們就說(shuō)這幾個(gè)力平衡,二力平衡是最簡(jiǎn)潔的平衡狀態(tài)。3.二力平衡:當(dāng)物體受兩個(gè)力作用時(shí),假如保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),則這兩個(gè)力平衡,稱為二力平衡。探究二:二力平衡的條件提出問(wèn)題:作用在一個(gè)物體上的兩個(gè)力相互平衡,這兩個(gè)力須要滿意什么條件?猜想假設(shè):可以從力的大小、方向、作用點(diǎn)這三個(gè)要素來(lái)考慮。設(shè)計(jì)試驗(yàn):在光滑的桌面上放一小車,在兩邊小盤里加上鉤碼,通過(guò)定滑輪使小車在水平方向受到兩個(gè)相反力作用.變更作用在小車上的兩個(gè)力三要素之一(限制變量法),看一看,在什么狀況下小車處于平衡狀態(tài)在什么狀況下小車不能平衡?試驗(yàn)器材:木板、小車、砝碼、細(xì)線、定滑輪、彈簧測(cè)力計(jì)、等質(zhì)量小盤2個(gè)進(jìn)行試驗(yàn):(1)當(dāng)兩個(gè)盤子里裝著砝碼質(zhì)量相同時(shí),玩具小車在水平方向上受到的兩個(gè)力大小相等(相等、不相等),方向相反(相同、相反),是(是、否)在同始終線上,小車靜止,處于平衡(平衡、不平衡)狀態(tài)。(2)若在右邊的盤子里再加一個(gè)砝碼,而左邊的盤子不增加砝碼,此時(shí)玩具小車不平衡(平衡、不平衡),受到的兩個(gè)力大小不相等(相等、不相等),方向相反(相同、相反),
是,玩具小車不能(能、不能)靜止。(4)若把左邊盤子的砝碼移到右邊使小車受到的力方向相同,松手后,玩具小車
不能(能、不能)靜止,此時(shí)玩具小車不平衡(平衡、不平衡),受到的兩個(gè)力大小相等
(相等、不相等),方向相同
(相同、相反),不是(是、不是)在同始終線上。(5)若垂直于小車受力方向移動(dòng)小車,松手后,玩具小車不能
(能、不能)靜止,此時(shí)玩具小車不平衡(平衡、不平衡),受到的兩個(gè)力大小相等(相等、不相等),方向相同(相同、相反),不是(是、不是)在同始終線上。以上試驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)一個(gè)物體受到兩個(gè)力作用時(shí),二力平衡的條件是:兩個(gè)力大小相等方向相反作用在同始終線上。歸納總結(jié):二力平衡的條件:當(dāng)作用在同一物體上的兩個(gè)力大小相等、方向相反、并且作用在同一條直線上,這兩個(gè)力就彼此平衡。探究三:二力平衡的條件的應(yīng)用1.依據(jù)物體的受力狀況,推斷物體是否處于平衡狀態(tài),或者說(shuō)受力是否平衡;(1)推斷二力平衡的步驟:①確定探討對(duì)象;②分析受力狀況;③若同時(shí)滿意二力平衡的4個(gè)條件,則受力平衡;物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。(2)若受的是非平衡力,則物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)要變更。①合力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同,則加速;②合力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反,則減速;③合力方向與運(yùn)動(dòng)方向不在同始終線,則拐彎;④速度為零的物體不肯定處于平衡狀態(tài)。2.依據(jù)物體處于平衡狀態(tài),則肯定受平衡力。請(qǐng)畫出圖中物體受力的示意圖,并分析物體受到的力中,哪一對(duì)力是二力平衡。(1)靜止在水平桌面上的茶壺。(2)在水平馬路上勻速行駛的太陽(yáng)能汽車。(1)因?yàn)椴鑹仂o止在水平桌面上,處于平衡狀態(tài),所以茶壺所受重力和支持力彼此平衡,大小相等、方向相反,且在同始終線上,都作用在茶壺上。(2)因?yàn)槠囋谒今R路上勻速行駛,所以汽車處于平衡狀態(tài)。汽車受到兩對(duì)平衡力的作用,水平方向上受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力;豎直方向上收到的重力和支持力是一對(duì)平衡力。這兩對(duì)中的每一對(duì)力都是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上,且都作用在汽車上,受力示意圖如上圖所示。2.物體處于平衡狀態(tài),依據(jù)其中一個(gè)力的大小、方向,確定另一個(gè)力的大小和方向。①我們?cè)谟脧椈蓽y(cè)力計(jì)測(cè)量物體所受的重力是,就曾利用二力平衡,這時(shí)物體所受的重力和彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)物體的拉力相互平衡:大小相等、。②我們用用重錘線顯示重力的方向,也利用二力平衡,這時(shí)重錘所受的重力和繩子的拉力相互平衡:方向相反,并且在同始終線上。③質(zhì)量為0.4kg的電燈懸掛在電線上靜止不動(dòng),電線對(duì)燈的拉力是多大?解:電燈保持靜止?fàn)顟B(tài),在豎直方向上,受到的重力和拉力是一對(duì)平衡力:因此F拉=G=mg=0.4kg×9.8N/kg=3.92N;拉力方向?yàn)樨Q直向上。探究四:平衡力與相互作用力的比較如圖甲所示:水平桌面上的一本書所受重力和桌面對(duì)書的支持力是一對(duì)平衡力。如圖乙所示:書對(duì)桌面的壓力和桌面對(duì)書的支持力是一對(duì)相互作用力.平衡力相互作用力相同點(diǎn)大小相等,方向相反,作用在同始終線上不同點(diǎn)受力物體作用在同一物體上作用在兩個(gè)不同物體上受力狀況受力物體是同一個(gè),施力物體不是同一物體兩個(gè)物體互為施力者,互為受力者力的變更一個(gè)力變更(增大、減小或消逝),另一個(gè)力不肯定變更,此時(shí)物體失去平衡同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)變更,同時(shí)消逝【精講點(diǎn)撥】1..運(yùn)用二力平衡條件解題要畫出物體受力示意圖。畫圖時(shí)留意:①先畫重力然后看物體與那些物體接觸,就可能受到這些物體的作用力;②畫圖時(shí)還要考慮物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。2.有時(shí)我們可以將兩個(gè)或更多物體看做一個(gè)整體來(lái)分析受力狀況,比如勻速下降的跳傘運(yùn)動(dòng)員和著陸傘可以看做一個(gè)整體,公交車和車上的人看做一個(gè)整體.3.推斷兩個(gè)力是不是一對(duì)平衡力,先推斷它們是否作用在同一物體上.【歸納整理】【當(dāng)堂練習(xí)】1.(2024鄂爾多斯)2024年5月27日,我國(guó)高程測(cè)量登山隊(duì)再次勝利登上珠穆朗瑪峰峰頂,并成峰頂測(cè)量任務(wù)。下列有關(guān)登山隊(duì)員的分析,正確的是()A.登山時(shí)穿特質(zhì)鞋是通過(guò)增大壓力來(lái)增大摩擦力B.在峰頂測(cè)量時(shí),隊(duì)員所受的重力與地面對(duì)他的支持力是一對(duì)相互作用力C.在峰頂測(cè)量時(shí),地面對(duì)隊(duì)員的支持力與他對(duì)地面的壓力是一對(duì)相互作用力D.從峰頂返回營(yíng)地感覺(jué)比登峰輕松,是由于隊(duì)員受到慣性的作用【答案】C【解析】A.登山時(shí),登山隊(duì)員的重力是肯定的,壓力大小不變,穿特質(zhì)鞋是通過(guò)增大接觸面的粗糙程度來(lái)增大摩擦力,故A錯(cuò)誤;B.在峰頂測(cè)量時(shí),隊(duì)員所受的重力與地面對(duì)他的支持力是一個(gè)物體受到大小相等、方向相反、作用在同始終線上的兩個(gè)力作用,是一對(duì)平衡力,故B錯(cuò)誤;C.在峰頂測(cè)量時(shí),地面對(duì)隊(duì)員的支持力與他對(duì)地面的壓力是兩個(gè)物體之間的相互作用,是一對(duì)相互作用力,故C正確;D.慣性是物體的固有屬性,只能說(shuō)物體具有慣性,不能說(shuō)物體受到慣性的作用,從峰頂返回營(yíng)地感覺(jué)比登峰輕松,是由于重力的作用,故D錯(cuò)誤。故選C。2.(2024呼倫貝爾)如圖所示,一個(gè)木箱放在水平地面上,小明同學(xué)用25N的水平推力向右推木箱,但未推動(dòng)?下列兩個(gè)力中是一對(duì)平衡力的是()A.木箱對(duì)地面對(duì)下的壓力和地面對(duì)木箱向上的支持力B.地面對(duì)木箱向左的摩擦力和人對(duì)木箱向右的推力C.人對(duì)木箱向右的推力和地面對(duì)木箱向上的支持力D.木箱對(duì)地面對(duì)下的壓力和地面對(duì)木箱向左的摩擦力【答案】B【解析】A.木箱對(duì)地面對(duì)下的壓力和地面對(duì)木箱向上的支持力作用在不同物體上,不是一對(duì)平衡力,故A不符合題意;B.地面對(duì)木箱向左的摩擦力和人對(duì)木箱向右的推力符合平衡力條件,是一對(duì)平衡力,故B符合題意;C.人對(duì)木箱向右的推力和地面對(duì)木箱向上的支持力不在一條直線上,不是一對(duì)平衡力,故C不符合題意;D.木箱對(duì)地面對(duì)下的壓力和地面對(duì)木箱向左的摩擦力不在一條直線上,不是一對(duì)平衡力,故D不符合題意。故選B。3.(2024安徽)如圖所示,一輕質(zhì)彈簧(即重力不計(jì)),上端掛在鐵架臺(tái)的水平橫桿上,下端掛一重為G的小球并保持靜止。圖中分別出了該狀態(tài)下小球和彈簧的受力示意圖。下列推斷正確的是()A.G與F3是一對(duì)平衡力B.G與F3是一對(duì)相互作用力C.F1與F2是一對(duì)平衡力D.F1與F2是一對(duì)相互作用力【答案】D【解析】重為G小球懸掛在鐵架臺(tái)的水平橫桿上,由圖可知F
1是彈簧對(duì)小球的拉力,F(xiàn)2是小球?qū)椈傻睦?,F(xiàn)3是鐵架臺(tái)的水平橫桿對(duì)彈簧的拉力;依據(jù)平衡條件可知,重力G與F1是一對(duì)平衡力,F(xiàn)2和F3是一對(duì)平衡力,F(xiàn)
1與F2是一對(duì)相互作用力,G與F3是既不是平衡力也不是相互作用力。故ABC錯(cuò)誤,D正確。故選D。4.(2024武漢)如圖所示,將一把鐵鎖用繩子懸掛起來(lái),把它拉到自己的鼻子旁邊,松手后鐵鎖來(lái)回?fù)u擺。下列說(shuō)法正確的是()A.搖擺過(guò)程中,繩子對(duì)鐵鎖的拉力和鐵鎖對(duì)繩子的拉力是一對(duì)平衡力B.搖擺過(guò)程中,鐵鎖的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)肯定發(fā)生變更C.搖擺過(guò)程中,繩子肯定發(fā)生塑性形變D若繩子突然斷開(kāi),鐵鎖將做勻速直線運(yùn)動(dòng)【答案】B【解析】A.搖擺過(guò)程中,繩子對(duì)鐵鎖的拉力和鐵鎖對(duì)繩子的拉力是相互作用力,故A錯(cuò)誤;B.搖擺過(guò)程中,鐵鎖的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向在發(fā)生變更,即運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在發(fā)生變更,故B正確;C.搖擺過(guò)程中,繩子發(fā)生彈性形變,故C錯(cuò)誤;D.若繩子突然斷開(kāi),鐵鎖由于重力作用,不處于平衡狀態(tài),故不做勻速直線運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤。故選B。5.(2024連云港)排球是我市中考體育測(cè)試項(xiàng)目之一,同學(xué)們?cè)谂徘蚩荚嚂r(shí),下列分析正確的是()A.排球上升到最高點(diǎn)時(shí)受平衡力的作用B.排球下降時(shí)速度增大,說(shuō)明力是維持物體運(yùn)動(dòng)的緣由C.假如正在上升的排球所受的力全部消逝,它將做勻速直線運(yùn)動(dòng)D.排球離開(kāi)手后還能接著向上運(yùn)動(dòng)是由于受到慣性的作用【答案】C【解析】A.排球上升到最高點(diǎn)時(shí),只受重力作用,因此受力不平衡,故A錯(cuò)誤;B.排球下降時(shí)速度增大,由于重力大于阻力,說(shuō)明力是變更物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由,故B錯(cuò)誤;C.正在上升的排球所受的力全部消逝,由牛頓第肯定律可知,排球?qū)⒆鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng),故C正確;D.排球離開(kāi)手后還能接著向上運(yùn)動(dòng)是由于排球具有慣性,故D錯(cuò)誤。故選C。6.(2024南京)如圖所示,小伙伴們?cè)谕婊遘嚕_蹬地后,人和車一起沿水平路面對(duì)前運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是()A.人對(duì)車的壓力和車對(duì)人的支持力是一對(duì)平衡力B.蹬地時(shí),地面對(duì)腳的支持力是由于地面形變產(chǎn)生的C.停止蹬地后,車最終會(huì)停下來(lái),說(shuō)明運(yùn)動(dòng)須要力來(lái)維持D.車在滑行過(guò)程中所受的力突然全部消逝,車將馬上停下來(lái)【答案】B【解析】A.人對(duì)車的壓力和車對(duì)人的支持力作用在不同物體上,不是平衡力,故A錯(cuò)誤;B.蹬地時(shí),腳對(duì)地面有壓力的作用,地面發(fā)生了形變,地面對(duì)腳的支持力是由于地面形變產(chǎn)生的,故B正確;C.停止蹬地后,車最終會(huì)停下來(lái),車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變更,說(shuō)明力是變更物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由,故C錯(cuò)誤;D.車在滑行過(guò)程中所受的力突然全部消逝,由牛頓第肯定律可知,車將做勻速直線運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤。故選B。7.(2024雅安)下列運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目沙及的物理學(xué)問(wèn)描述正確的是()A.三級(jí)跳遠(yuǎn)——快速助跑是為了利用慣性B.引體向上——人對(duì)單杠的拉力與單杠對(duì)人的拉力是一對(duì)平衡力C.做俯臥撐——被手臂支撐的身體,相當(dāng)于以腳尖為支點(diǎn)的費(fèi)勁杠桿D.百米賽跑——裁判員通過(guò)相同時(shí)間比較路程的方法推斷運(yùn)動(dòng)員的快慢【答案】A【解析】A.跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員在起跳前要助跑是為了利用慣性,使起跳時(shí)的速度更大些,從而跳得更遠(yuǎn),故A正確;B.引體向上??人對(duì)單杠的拉力與單杠對(duì)人的拉力作用在不同的物體上,是相互作用力,不是一對(duì)平衡力,故B錯(cuò)誤;C.做俯臥撐時(shí),以腳為支點(diǎn),阻力作用在人的重心,動(dòng)力作用在人的肩膀處,動(dòng)力臂大于阻力臂,所以人體相當(dāng)于一個(gè)省力杠桿,故C錯(cuò)誤;D.百米賽跑??裁判員是在路程相同的狀況下,比較時(shí)間推斷運(yùn)動(dòng)快慢,誰(shuí)用時(shí)間少,誰(shuí)跑得快,故D錯(cuò)誤。故選A。8.(2024恩施)彈簧測(cè)力計(jì)在運(yùn)用前要留意視察指針是否在______,來(lái)回拉動(dòng)掛鉤無(wú)異樣后,將石塊掛在測(cè)力計(jì)下,靜止時(shí)如圖所示。掛鉤對(duì)彈簧的拉力大小是______N。依據(jù)力的作用是相互的和______的學(xué)問(wèn),可得知石塊所受重力大小?!敬鸢浮?1).零刻度線上(2).3.6;(3).二力平衡【解析】[1]運(yùn)用彈簧測(cè)力計(jì)之前,應(yīng)當(dāng)搞清晰量程、分度值,并留意視察指針是否在零刻度線上。[2]如圖所示彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.2N,其示數(shù)即掛鉤對(duì)彈簧的拉力大小是3.6N。[3]掛鉤對(duì)彈簧的拉力與彈簧對(duì)掛鉤的拉力是一對(duì)相互作用力;掛鉤對(duì)對(duì)石塊的拉力與石塊對(duì)掛鉤的拉力又是一對(duì)相互作用力;而石塊的重力與掛鉤對(duì)對(duì)石塊的拉力是一對(duì)平衡力。所以可以依據(jù)力的作用是相互的和二力平衡
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