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第2节二力平衡【新课导思】“神舟十一号”飞船返回舱缓缓降落,“天宫二号”与“神舟十一号”载人飞行任务取得圆满成功。若“神舟十一号”飞船返回舱的缓缓降落为匀速直线运动,那么返回舱受到的力有什么特点?【目标导学】1.知道平衡力和平衡状态。2.会判断物体受到的力是否为平衡力。3.知道二力平衡的条件。4.会利用二力平衡的知识解决实际问题。【自主预习】1.平衡力:(1)平衡状态:物体受到几个力的作用时,保持_____或_____________状态,我们就称物体处于平衡状态。(2)平衡力:处于_____状态的物体所受的力。2.二力平衡的条件:两个力作用在同___________,大小_____,方向_____,作用在_______直线上。静止匀速直线运动平衡一个物体上相等相反同一条3.二力平衡的应用:利用弹簧测力计测量物体重力,重力的大小等于_______________。弹簧测力计示数知识点一探究二力平衡的条件1.提出问题:两个力平衡的条件是什么?2.猜想与假设:力的大小、方向、作用点是决定力的作用效果的三个要素,所以若两个力平衡,应大小_________,方向_________,作用在_________物体上。参考答案:相等相反同一3.设计和进行实验:如图,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砝码。(1)探究两个力的大小关系。①在两托盘中放入质量不相等的砝码,观察小车的运动情况。②在两托盘中放入质量相等的砝码,观察小车的运动情况。(2)探究两个力方向关系:保证两托盘中砝码的质量相等。①将两托盘放在小车的同侧,使两力的方向相同,观察小车的运动情况。②把小车扭转一个角度,使两个力不在同一直线上,观察小车的运动情况。(3)探究两个力的作用点关系:保证两托盘中砝码质量相等,把两个方向相反的力分别施加在两个小车上,观察小车的运动情况。4.实验现象及数据记录:小车在水平方向上所受二力的情况小车运动状态是否改变大小方向是否在同一直线上是否作用在同一物体上不相等反向是是改变相等反向是是不改变相等同向是是改变相等反向否是改变相等反向是否改变5.分析与论证:通过实验现象及数据分析,可得二力平衡的条件:________________________________________。提示:分析现象,可以看出只有当两个力大小相等、方向相反,并且在同一直线上,同时作用在同一小车上时,小车才能保持静止。因此可得出二力平衡的条件:两个力作用在同一物体上,并且大小相等、方向相反,作用在同一直线上。参考答案:两力作用在同一物体上,大小相等、方向相反,并且作用在同一条直线上6.交流与讨论:(1)实验原理:小车所受拉力的大小等于_________。提示:砝码通过自身重力产生对绳子的拉力,滑轮的作用是改变力的方向,则小车所受拉力的大小等于托盘和砝码的重力。参考答案:托盘和砝码的重力(2)判断小车处于平衡状态的标志是小车处于_________状态。提示:实验中的研究对象是小车,物体的平衡状态是指处于静止状态或者匀速直线运动状态。如果小车做匀速直线运动,还要考虑在水平面上受到的摩擦阻力,所以在静止状态下最容易探究二力平衡的条件。参考答案:静止(3)实验中,可以用木块代替小车吗?为什么?提示:木块与桌面间的摩擦阻力比较大,对实验结果会造成较大的影响。参考答案:不能木块与桌面间的摩擦阻力比较大【示范题1】(2017·哈尔滨中考)实验小组要探究二力平衡条件。实验中每个钩码重力相同,摩擦力忽略不计。(1)如图甲装置,当左右两端同时各挂两个钩码时,小车静止,此时F1、F2的方向_________,大小_________;当左右两端同时取下一个钩码时,如图乙,小车仍静止,此时F3_________F4;当右端再挂上一个钩码时,如图丙,小车将做变速运动,此时F5_________F6。(2)在图甲实验的基础上,将小车扭转一个角度,松手后,观察小车的情况,这样做可以探究什么问题?(3)对比甲、乙、丙三次实验,当小车静止时,水平方向上受到两个力的大小关系如何?还能看出小车受非平衡力作用时,运动状态将怎样?【精讲精析】本题考查二力平衡条件的实验。(1)定滑轮不省力但能改变力的方向,两边所挂钩码相同,则F1=F2,F3=F4,方向相反,两边所挂钩码不相等,则F5F6,小车将向右加速运动。(2)将小车扭过一个角度,F1和F2将不在同一直线上,松手后,小车转动,说明不在同一直线上的两个力,不能平衡。(3)小车静止时,受平衡力,受非平衡力时小车的运动状态将改变。答案:(1)相反相等=(2)同时作用在小车上,不在同一直线上的两个力,能否平衡(3)大小相等运动状态将改变【微点拨】1.二力平衡的条件可简记为“八字口诀”:同体、等值、反向、共线。2.判断二力平衡的方法:(1)根据二力平衡的条件判断:①作用在同一物体上;②大小相等;③方向相反;④作用在同一直线上。若两个力满足这四个条件,则为平衡力,否则不是平衡力。(2)根据物体运动的状态判断:若物体处于静止或匀速直线运动状态,则物体受到的力是平衡力,否则不是平衡力。知识点二二力平衡条件的应用1.二力平衡条件的应用:(1)求力的大小和方向:利用二力平衡的条件,可根据一个力的大小和方向,确定另一个力的大小和方向。(2)判断物体的运动状态:如果物体受到的力是平衡力,则物体处于静止或匀速直线运动状态。2.平衡力和相互作用力的比较:平衡力相互作用力图示相同点大小相等相等方向相反相反平衡力相互作用力不同点受力物体同一物体两个物体作用时间两个力没有时间关系同时产生,同时消失力的作用效果两个力共同作用在一个物体上,使物体保持平衡两个力分别作用在不同物体上,一般产生不同的作用效果【示范题2】(2017·盐城中考)每年都有一大批丹顶鹤从北方迁徙到我市滩涂越冬。如图所示,一只丹顶鹤正沿直线朝斜向下方向匀速滑翔,此过程中,空气对它作用力的方向()A.竖直向上B.竖直向下C.与运动方向相同D.与运动方向相反【精讲精析】本题考查摩擦力。“匀速滑翔”,说明丹顶鹤受到的是平衡力。而丹顶鹤只受到重力和空气对它的作用力,所以这两个力大小相等、方向相反,并作用在同一条直线上。重力的方向是竖直向下的,所以空气对丹顶鹤的作用力方向竖直向上。答案:A【易错易混警示】平衡力和相互作用力的区别(1)平衡力的两个力的受力物体是一个,而相互作用力的两个力的受力物体是两个。(2)平衡力中施力物体和受力物体的个数至少三个,而相互作用力的施力物体和受力物体的个数只有两个。【教材图片·考点阐释】命题点二力平衡在平直公路上匀速行驶的汽车,在竖直方向受到_______力和_______力的作用,在水平方向受到_______力和_________力的作用;桌面上静止的花瓶受到_________力和_________力的作用;室内天花板上静止的吊灯,灯受到_________力和_________力的作用,它们都处于_________状态。答案:重支持牵引阻重支持重拉平衡命题点二力平衡条件的应用一个高空跳伞演员,体重为500N,降落伞重250N。若跳伞运动员以5m/s速度匀速下落时,降落伞绳子的拉力为_________N,若调整降落伞,使伞和运动员以3m/s速度匀速下落,此时空气对他和降落伞的阻力为_________N。答案:500750