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第三节力的平衡体验平衡状态活动1:观察放在桌子上静止的茶杯。活动2:通过多媒体观察匀速直线下降的跳伞运动员。(1)活动1中,茶杯受力和力两个力,处于静止状态。(2)活动2中,匀速直线下降的跳伞运动员受力和力两个力,运动状态(选填“改变”或“不改变”)。提示:(1)重支持(2)阻重不改变1.什么情况下的力为平衡力?2.什么情况下物体处于平衡状态?3.二力平衡的条件是什么?探究1二力平衡结合“体验”中的活动,思考以下问题:1.由活动可知,茶杯受两个力的作用处于静止状态,跳伞运动员受两个力的作用处于匀速直线运动状态,我们把状态或状态称为平衡状态,物体受到的两个力互称为。茶杯受到的与是一对平衡力。参考答案:静止匀速直线运动平衡力重力支持力2.物体在哪些情况下保持平衡状态?提示:牛顿第一定律表述了物体在不受力的时候保持平衡状态,本节表述了物体在受平衡力的时候保持平衡状态。所以物体保持平衡状态的情况有两种,一是不受力,二是受平衡力。参考答案:不受力或受平衡力探究2探究二力平衡条件实验器材:小纸板、两个盘子、细线、砝码若干、两边带滑轮的木板。1.实验中,如何判断小纸板所受的力为平衡力?提示:使物体处于平衡状态(静止状态或匀速直线运动状态)的力是平衡力,故根据小纸板是否处于静止状态或匀速直线运动状态来判断小纸板受的力是否为平衡力。因为匀速直线运动状态不容易判断,故以小纸板是否处于静止状态来判断小纸板受的力是否为平衡力。参考答案:小纸板是否处于静止状态,若处于静止状态,则受到的力为平衡力,否则为非平衡力。2.实验设计:(1)用手按住小纸板不动,两边的盘子中各加相同的砝码,二力大小,方向,放手后小纸板____________(选填“静止不动”或“运动”)。(2)在两盘中各加相同的砝码使小纸板静止,用手旋转小纸板至某一角度,使两个力的作用(选填“不在”或“在”)同一直线上,放手后小纸板(选填“静止不动”或“转动”)。(3)用两个相同的小纸板分别系住一个吊盘,用手按住,保证二力大小、方向、作用在直线上,放手后两个小纸板(选填“静止不动”或“运动”)。参考答案:(1)相等相反静止不动(2)不在转动(3)相等相反同一运动3.实验结论:二力平衡条件是两个力作用在物体上,大小、方向,作用在直线上。提示:对比三个实验得出两个力只有作用在同一个物体上、同一直线上、大小相等、方向相反才能使小纸板保持平衡状态(静止)。参考答案:同一个相等相反同一4.交流与评估:(1)实验中,为什么选择的小纸板质量要轻?参考答案:为了减小小纸板与桌面间的摩擦力对实验的影响。(2)受到平衡力的物体的合力大小是多少?提示:物体受到一对平衡力,大小相等、方向相反;由二力合成的法则可知F合=F1-F2=0。参考答案:0探究3二力平衡的应用结合二力平衡的条件,思考以下问题:1.在我们已经学习的知识中,哪些知识利用了二力平衡?参考答案:“科学探究:摩擦力”的实验中测摩擦力;用弹簧测力计测重力。2.在图中画出静止在水平桌面上的饮料瓶的受力示意图。如果饮料瓶所受的重力是10N,桌面对它的支持力是N。提示:饮料瓶静止在水平桌面上,在竖直方向上受平衡力的作用,即重力与桌面对它的支持力。这两个力是一对平衡力,所以支持力的大小等于重力,方向竖直向上。参考答案:10一、二力平衡1.平衡状态:物体保持_____或_____________状态。2.平衡力:(1)定义:如果物体在两个力的作用下保持_____或_____________状态,这两个力互称为平衡力。(2)实质:力的作用效果相互_____,相当于不受力。静止匀速直线运动静止匀速直线运动抵消二、二力平衡的条件1.作用在_____物体上。2.大小_____。3.方向_____。4.作用在_____直线上。三、二力平衡的应用1.物体在两个力的作用下处于平衡状态时,可以根据其中一个力的大小和方向,确定另一个力的_____和_____。2.如果一个物体受到的力为平衡力,则物体处于_____或_____________状态。同一相等相反同一大小方向静止匀速直线运动【拓展延伸】平衡力和相互作用力的异同异同平衡力相互作用力相同点等大、反向、共线不同点共体不共体考点二力平衡的应用【典例】(2013·德阳中考)如图甲所示,物体甲重40N,被50N的水平压力F甲压在竖直墙壁上保持静止。如图乙所示,物体乙重60N,在35N的水平拉力F乙作用下,沿水平桌面匀速向右运动。则物体甲受到的摩擦力f甲为N,物体乙受到的摩擦力f乙为N。【思路导引】解决问题的关键点有两个:关键点1:分析甲、乙物体受力;关键点2:明确甲、乙两物体都静止,受平衡力,由二力平衡的条件判断摩擦力的大小。【精讲精析】本题考查二力平衡条件的应用。以物体甲为研究对象,甲物体在水平方向受到压力和墙壁的支持力,竖直方向受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力,由于甲物体静止,因此这两对力都是平衡力,所以f甲=G甲=40N。以乙物体为研究对象,乙物体在竖直方向上受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力,水平方向受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力,由于乙匀速向右运动,因此拉力和摩擦力是一对平衡力,所以f乙=F乙=35N。答案:4035【方法归纳】二力平衡的两个应用(1)求力的大小和方向。(2)判断物体的运动状态。①②1.在下列事例中,受平衡力作用的物体是()A.正在圆形轨道上运动的过山车B.减速进站的火车C.腾空而起正在加速上升的火箭D.在马路上匀速直线行驶的汽车【解析】选D。本题考查平衡状态的判断。圆形轨道上运动的过山车运动速度和运动方向都在变化,减速进站的火车和腾空而起正在加速上升的火箭运动速度在变化,都不处于平衡状态,受力不平衡;在马路上匀速直线行驶的汽车做匀速直线运动,处于平衡状态,受平衡力的作用,故选D。2.(2013·漳州中考)下列四种情形中,属于二力平衡的是()【解析】选B。本题考查二力平衡的条件。二力平衡的条件是两个力必须作用在同一物体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上,四个条件缺一不可。A项两个力作用在两个物体上;B项符合;C项两个力大小不相等;D项两个力不共线。3.如图所示,在光滑水平地面上,一个物体受到拉力F的作用做匀速直线运动,拉力F的方向是(不考虑其他阻力作用)()【解析】选B。本题考查平衡力的判断。因为物体在光滑水平面上做匀速直线运动,因此在水平方向不受阻力的作用,则不能受到拉力作用,故A、C、D错误;B项对物体进行受力分析,在竖直方向受重力、支持力、拉力作用,合力为0,故B正确。4.(2013·宜昌中考)一辆汽车在平直的公路上匀速行驶,下列属于平衡力的是()A.汽车的重力与路面对汽车的支持力B.汽车受到的牵引力与汽车受到的重力C.汽车的重力与汽车对路面的压力D.汽车对路面的压力与路面对汽车的支持力【解析】选A。本题主要考查了平衡力和相互作用力的知识。二力平衡的条件是作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反、并且在同一直线上。而相互作用力是两个力分别作用在两个不同的物体上,它们也是大小相等、方向相反、并且在同一直线上。B项中的牵引力和重力不在同一条直线上;C项中的重力和压力作用在不同的物体上,且方向相同;D项中的压力和支持力是一对相互作用力。5.如图所示,三个钩码的重力均为1N,用三根绳子连接悬挂着,那么a绳受到的拉力为N,b绳受到的拉力为N,c绳受到的拉力为N。【解析】本题考查平衡力的应用。由题图可知,a绳下挂着三个钩码,a绳受到的拉力等于三个钩码的重力,即3N;同理b绳受到的拉力等于2个钩码的重力,为2N;c绳受到的拉力等于1个钩码的重力,为1N。答案:3216.如图所示,跳伞运动员和伞在空中匀速直线下降,已知人和伞的总重为750N,则人和伞受到的阻力大小为N,方向是。【解析】本题考查了平衡力的应用。跳伞运动员和伞在空中匀速直线下降,则人和伞在竖直方向上受平衡力的作用,即人和伞受到的重力与人和伞受到的阻力是一对平衡力,这两个力大小相等,方向相反,所以阻力的大小等于750N,方向竖直向上。答案:750竖直向上7.如图所示,把木块放在光滑的水平桌面上,向挂在木块两端的小盘里加砝码(每个砝码的质量相同),先使右盘中的砝码数多于左盘中的砝码数,可以观察到木块将;当时,木块处于静止状态。若保持两盘中的砝码数相等,用手把木块扭转一个角度,松开手后,木块将。通过以上实验,可以总结出物体在二力作用下保持静止的条件是这两个力必须、,并且。【解析】本题考查探究二力平衡的实验。当右盘中砝码数多于左盘中砝码数时,F2F1,木块将向右运动;当左、右两盘砝码数相等时,F1=F2,木块处于静止状态;当把木块扭转一个角度,F1和F2不在同一条直线上,松开手后,木块转动。通过以上实验可知,要使物体在二力作用下保持静止,两力必须大小相等,方向相反,且作用在同一条直线上。答案:向右运动两盘砝码数相等转动大小相等方向相反作用在同一条直线上8.如图所示为合浦古汉墓群挖掘出来的铜凤灯,G是它受到的重力,请你画出重力的平衡力。【解析】铜凤灯受到的重力和它受到的支持力是一对平衡力,二者大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在同一物体上。作图时,注意表示二力线段的长度相同,大小用F表示。答案:如图所示找找你容易错在哪里如图所示,一个小孩沿水平方向用力推静止在水平地面上的小汽车,但小汽车仍保持静止,试比较小孩对小汽车的推力与小汽车受到的阻力的大小。【学生自答】小孩对小汽车的推力小于小汽车受到的阻力的大小。【教师点评】①错误之处:没有理解物体静止处于平衡状态,受平衡力。②小汽车仍保持静止,则小汽车在水平方向上受到的推力和阻力是一对平衡力,大小相等。【标准解答】小汽车在水平方向上受到的推力和阻力是一对平衡力,大小相等。