7.3.5二力平衡的條件（解析版）

第5節(jié)二力平衡的條件A知識要點分類練夯實基礎(chǔ)知識點1二力平衡的概念1、物體受到幾個力作用時,如果保持▲或▲狀態(tài),我們就說這幾個力相互▲,物體處于▲狀態(tài)?！敬鸢浮快o止勻速直線運動平衡平衡【解析】【分析】【詳解】物體受到幾個力作用時，如果保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，我們就說這幾個力相互平衡，物體處于平衡狀態(tài)。故答案為：靜止勻速直線運動平衡平衡2、下列物體處于平衡狀態(tài)的是（▲）A、加速上升的火箭B、減速進(jìn)站的火車C、做勻速圓周運動的衛(wèi)星D、停在地面的小汽車【答案】D【解析】物體靜止或做勻速直線運動，處于平衡狀態(tài)，受平衡力作用；物體不處于平衡狀態(tài)時，不受平衡力作用?！痉治觥课覀儗⑽矬w的靜止和勻速直線運動稱之為平衡狀態(tài)，在平衡狀態(tài)下物體受力一定是平衡的，即受平衡力的作用。【詳解】A、騰空加速上升的火箭，速度在增大，運動狀態(tài)不斷變化，不受平衡力作用，故A不符合題意；B、減速進(jìn)站的火車，速度的大小不斷減小，不受平衡力作用，故B不符合題意；C、做勻速圓周運動的衛(wèi)星，運動方向始終在改變，即運動狀態(tài)發(fā)生了改變，所以運動的衛(wèi)星受到的力不是平衡力；故C不符合題意；D、小汽車停在地面，汽車處于靜止?fàn)顟B(tài)，受平衡力作用，故D符合題意。故選：D。知識點2探究二力平衡的條件3、如圖3-5-1所示是小華同學(xué)探究二力平衡條件時的實驗情景。圖3-5-1（1）小華利用輕質(zhì)卡片做實驗,是為了忽略卡片的▲。（2）將小卡片兩邊的線分別跨過滑輪,在線的兩端掛上鉤碼（規(guī)格相同）,使作用在小卡片上的兩個拉力方向▲,并通過調(diào)整▲來改變拉力的大小。（3）當(dāng)小卡片平衡時,小華將小卡片▲（填“翻轉(zhuǎn)”或“旋轉(zhuǎn)”）一個角度,并且保持兩根細(xì)線平行,松手后小卡片▲（填“能”或“不能”）在此位置平衡,設(shè)計此實驗步驟的目的是探究▲。為了驗證只有作用在同一物體上的兩個力才能平衡,在如圖所示的情況下,小華下一步的操作是▲。（5）綜上可得,作用在同一物體上的兩個力，如果大小▲、方向▲,并且作用在▲,這兩個力就彼此平衡?！敬鸢浮浚?）重力（2）相反鉤碼個數(shù)（3）旋轉(zhuǎn)不能不在同一條直線上的兩個力能否平衡（4）把小卡片剪成兩半，觀察小卡片能否平衡（5）相等相反同一直線上【解析】【分析】【詳解】（1）小華利用輕質(zhì)卡片做實驗，是為了忽略小卡片的重力對實驗的影響。（2）保持兩個方向相反的拉力作用在同一直線上，調(diào)整細(xì)線兩端的鉤碼個數(shù)來改變拉力的大小，當(dāng)兩端鉤碼個數(shù)相等時，作用在小卡片上的兩個拉力方向相反，大小相等，實驗中通過改變鉤碼個數(shù)來改變拉力的大小。（3）為觀察不在同一直線上的兩個力能否平衡，可用手將小卡片旋轉(zhuǎn)一定角度，并保持兩個拉力方向相反，則松開手后小卡片不能保持平衡，會發(fā)生轉(zhuǎn)動。（4）當(dāng)小卡片平衡時，用剪刀迅速剪斷小卡片，由于兩個拉力不在同一物體上，所以兩側(cè)鉤碼落下，說明二力平衡的另一個條件是作用在同一物體上。（5）如果兩個力滿足：作用在同一物體上，大小相等，方向相反，并且在同一直線上的特點，那么這兩個力就是一對平衡力。故答案為（1）重力（2）相反鉤碼個數(shù)（3）旋轉(zhuǎn)不能不在同一條直線上的兩個力能否平衡（4）把小卡片剪成兩半，觀察小卡片能否平衡（5）相等相反同一直線上4、如圖3-5-2所示,物體所受的兩個力彼此平衡的是（▲）ABCD圖3-5-2【答案】C【解析】【分析】【詳解】A、兩個力不是作用在同一直線上，所以不是一對平衡力，故A選項錯誤；B、兩個力的大小不相等，故B選項錯誤；C、兩個力大小相等、方向相反、作用在一條直線上、作用在一個物體上，所以是一對平衡力，故C選項正確；D、兩個力不是在同一條直線上，所以不是一對平衡力，故D選項錯誤。故選C。知識點3區(qū)別平衡力和相互作用力5、平衡力和相互作用力的相同點：大小▲，方向▲,作用在同一▲上；平衡力和相互作用力的不同點：平衡力作用在▲物體上,相互作用力作用在▲物體上。電燈通過電線掛在天花板上處于靜止?fàn)顟B(tài),電線對燈的拉力和▲是一對平衡力,燈對電線的拉力和▲是一對相互作用力。【答案】相等相反直線同一不同燈所受的重力電線對燈的拉力【解析】【分析】【詳解】平衡力和相互作用力的相同點是大小相等，方向相反,作用在同一直線上；平衡力和相互作用力的不同點是平衡力作用在同一物體上,相互作用力作用在不同物體上。電燈通過電線掛在天花板上處于靜止?fàn)顟B(tài)，電線對燈的拉力和燈所受的重力，二力的大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，作用在同一個物體上（都作用在電燈上），所以這兩個力是一對平衡力。電燈通過電線掛在天花板上，燈對電線有向下的拉力，由于物體間力的作用是相互的，則電線對燈有向上的拉力，所以燈對電線的拉力和電線對燈的拉力是一對相互作用力。故答案為：相等相反直線同一不同燈所受的重力電線對燈的拉力6、筆筒靜止在水平桌面上,與筆筒受到的重力相互平衡的力是（▲）A、桌子的重力B、筆筒對桌面的壓力C、桌面對筆筒的支持力D、地面對桌子的支持力【答案】C【解析】【分析】【詳解】A、桌子的重力與筆筒所受的重力，方向都是豎直向下且大小不相等，不是一對平衡力，故A錯誤；B、筆筒對桌面的壓力與筆筒所受的重力，方向都是豎直向下且作用點不在同一個物體上，不是一對平衡力，故B錯誤；C、桌面對筆筒的支持力與書所受的重力，大小相等、方向相反、作用在同一直線上且作用在同一個物體上，是一對平衡力，故C正確；D、地面對桌子的支持力與筆筒所受的重力，兩個力大小不相等且作用在兩個物體上，不是一對平衡力，故D錯誤。故選：C。B規(guī)律方法綜合練提升能力7、(2022紹興改編)如圖3-5-3所示,小敏用條形磁鐵使鐵釘豎直靜止在空中,細(xì)線緊繃且質(zhì)量不計。下列說法正確的是（▲）圖3-5-3A、手對磁鐵的壓力與磁鐵的重力是一對平衡力B、鐵釘受到的磁力與自身重力大小相等C、桌面對石頭的支持力和石頭的重力是一對平衡力D、細(xì)線對石頭的拉力和石頭對細(xì)線的拉力是一對相互作用力【答案】D【解析】對鐵釘受力分析可得。二力平衡的條件是：作用在同一物體上、大小相等、方向相反、作用在同一直線上。相互作用力的條件是：作用在兩個物體上、大小相等、方向相反、作用在同一直線上?！痉治觥勘绢}考查了平衡力和相互作用力的區(qū)分，屬于基礎(chǔ)題?！驹斀狻緼、手對磁鐵的壓力與磁鐵的重力是一對平衡力，故A錯誤；B、鐵釘在豎直方向上受到豎直向下的重力和細(xì)線的拉力，豎直向上的磁力，這三個力是平衡力，磁力等于重力和拉力的和，故B錯誤；C、桌面對石頭的支持力、細(xì)線的拉力和石頭的重力是一對平衡力，故C錯誤；D、細(xì)線對石頭的拉力和石頭對細(xì)線的拉力作用在兩個物體上，是一對相互作用力，故D正確。故選：D。8、如圖3-5-4所示,三個質(zhì)量相同的物體分別受到豎直向上的拉力作用,處于不同的狀態(tài)：甲靜止,乙以5m/s的速度向上做勻速直線運動,丙以5m/s的速度向下做勻速直線運動。不計空氣阻力,則F甲、F乙、F丙的大小關(guān)系是（▲）甲乙丙圖3-5-4A、F甲=F乙=F丙B、F甲＜F乙＜F丙C、F乙＞F甲＞F丙D、F丙＞F甲＞F乙【答案】A【解析】解決本題需掌握：當(dāng)物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)時，處于平衡狀態(tài)及二力平衡的條件。【分析】解決本題的關(guān)鍵是能不能準(zhǔn)確的判斷什么是平衡狀態(tài)?！驹斀狻咳齻€物體雖然速度不同，但由于甲靜止，乙、丙都是勻速運動，故都處于平衡狀態(tài)，即受力平衡，不計空氣阻力，則三個物體所受拉力與重力相等，即三個力大小相等。故選A。9、小金同學(xué)在科技館觀摩自行車走鋼絲表演后回家做了一個模型,把掛了一個鉤碼的小自行車放在鋼絲上,如圖3-5-5所示,下列說法正確的是（▲）圖3-5-5A、自行車的重力與鋼絲對自行車的支持力是一對平衡力B、自行車和所掛鉤碼的總重力與鋼絲對自行車的支持力是一對平衡力C、自行車對鋼絲的壓力與鋼絲對自行車的支持力是一對平衡力D、自行車對繩的拉力與鉤碼的重力是一對平衡力【答案】B【解析】【分析】【詳解】鋼絲對自行車的支持力等于自行車和所掛鉤碼的重力的和，不等于自行車的重力，不是一對平衡力，故A錯誤；自行車和所掛鉤碼總重力與鋼絲對自行車的支持力滿足二力平衡的四個條件，是一對平衡力，故B正確；自行車對鋼絲的壓力與鋼絲對自行車的支持力沒有作用在同一個物體上，不是一對平衡力，故C錯誤；自行車對繩的拉力與鉤碼的重力沒有作用在同一個物體上，不是一對平衡力，故D錯誤。故選：B。10、如圖3-5-6所示,質(zhì)量為m的物體靜置于水平地面上,受到大小為mg的拉力F的作用后,該物體的運動狀態(tài)是（▲）圖3-5-6A、靜止在水平地面上B、向上做變速運動C、在水平地面上向左做勻速直線運動D、在水平地面上向右做勻速直線運動【答案】A【解析】物體受到平衡力的作用，處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)?！痉治觥勘绢}考查運動和力的關(guān)系，屬于基礎(chǔ)題?！驹斀狻课矬w的重力為G=mg,方向豎直向下，由題意知拉力F=mg,方向豎直向上，物體受力平衡，仍然靜止在水平地面上。故選A。11、如圖3-5-7所示是小歡和小樂探究“二力平衡條件”時的實驗情景,回答下列問題。圖3-5-7（1）據(jù)圖分析,此實驗的研究對象是▲。小歡在實驗中保持F1和F2大小相等,將小車扭轉(zhuǎn)一個角度,松手后發(fā)現(xiàn)小車無法在原位置靜止。小歡進(jìn)行此實驗步驟的目的是探究二力平衡時,必須滿足的條件之一是兩個力▲。（2）小樂在進(jìn)行上述實驗時,將“扭轉(zhuǎn)”錯誤理解為“翻轉(zhuǎn)”,將車輪朝上放置,結(jié)果小車保持原位置靜止,在此基礎(chǔ)上他又將小車扭轉(zhuǎn)了一定角度,小車仍然在原位置靜止,則此時F1與F2▲（填“是”或“不是”）平衡力?！敬鸢浮浚?）小車作用在同一直線上（2）不是【解析】（1）根據(jù)圖示分析可確定研究對象；二力平衡的條件之一是作用在同一條直線上；（2）靜止或做勻速直線運動的物體受到平衡力的作用，當(dāng)兩個力滿足四個條件時，才是一對平衡力，即“作用在同一個物體上、大小相等、方向相反、在同一條直線上”?！痉治觥拷鉀Q此類實驗的關(guān)鍵是探究力的大小關(guān)系、方向是否在同一直線上，并且保證它們作用在同一物體上?！驹斀狻浚?）由圖知，小車在水平方向上受到兩個拉力的作用，可利用小車來探究“二力平衡條件”，即研究對象是小車；將小車扭轉(zhuǎn)一個角度，兩個拉力不在同一直線上，放手后發(fā)現(xiàn)，小車將無法在此位置平衡，進(jìn)行此實驗的目的是探究二力平衡時，兩個力必須滿足的條件之一是兩個力作用在同一直線上。（2）將車輪朝上放置，結(jié)果小車保持原位置靜止，在此基礎(chǔ)上她又將小車扭轉(zhuǎn)了一定角度，小車仍然在原位置靜止，此時兩邊的拉力不在同一直線上，二力不平衡，即F1與F2不是平衡力。故答案為：（1）小車作用在同一直線上（2）不是自|我|提|升|練12、【例題】為了研究擺錘的擺動,小明用細(xì)繩把擺錘懸掛起來,將擺錘從A點由靜止釋放,利用頻閃照相技術(shù)（每隔相同時間拍攝一次）拍攝擺錘的位置如圖3-5-8所示。圖3-5-8（1）擺錘到達(dá)最高點B時,是否處于平衡狀態(tài)?▲（填“是”或“否”）。（2）小明發(fā)現(xiàn)擺錘從A點運動到O點時速度越來越大,他從照片中獲得的證據(jù)是▲?！咎崾尽浚?）擺錘到達(dá)最高點B時,受拉力和重力作用,二者▲（填“在”或“不在”）同一直線上,所以▲（填“是”或“不是”）一對平衡力,因此,擺錘處于非平衡狀態(tài)。（2）由題意知,擺錘相鄰位置時間間隔▲，而擺錘間距▲,可知擺錘的速度越來越大?！咀兪健繛榱搜芯繑[錘的擺動,小明用細(xì)繩把擺錘懸掛起來,將擺錘從A點由靜止釋放,經(jīng)過O點（最低點）,到達(dá)最高點B,不計空氣阻力（圖3-5-8）。（1）小明認(rèn)為擺錘經(jīng)過O點時處于非平衡狀態(tài),他的依據(jù)是▲。（2）如果擺錘經(jīng)過O點時確實處于非平衡狀態(tài),從二力平衡的條件分析,你認(rèn)為可能的原因是▲?！敬鸢浮俊纠}】（1）否（2）擺錘相鄰位置間隔越來越大【提示】（1）不在不是（2）相同越來越大【變式】（1）擺錘沒有處于靜止或勻速