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第三节力的平衡【新课导思】牛顿第一定律:一切物体在不受力时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。放在桌面上的苹果受到力的作用,为什么会处于静止状态?【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.平衡状态:如果物体在两个力的作用下,保持_____或_____________状态,该物体就处于平衡状态。2.平衡力:使物体保持_________的两个力互称为平衡力。3.二力平衡的条件:作用在_________上的两个力大小_____、方向_____、作用在_________上。静止匀速直线运动平衡状态同一物体相等相反同一直线4.二力平衡条件的应用:(1)测量摩擦力:滑块在水平面匀速运动时,弹簧测力计的示数_____滑动摩擦力大小。(2)测重力:用弹簧测力计在竖直方向上挂上物体,弹簧测力计示数_____物重。等于等于知识点一二力平衡条件1.提出问题:如果作用在一个物体上的两个力相互平衡,则这两个力需要满足什么条件呢?2.猜想与假设:两个力的大小________,方向________,作用在________个物体上,作用在________条直线上。提示:以保持平衡状态的茶杯、跳伞运动员受到的力为依据进行猜想。参考答案:相等相反一一3.进行实验、收集证据:实验装置:用纸板、两个盘子、细线、砝码若干、两边带滑轮的木板组成如图所示的装置。(1)探究两个力的大小关系。①在两托盘中放入质量________的砝码,观察纸板的运动情况。②在两托盘中放入质量________的砝码,观察纸板的运动情况。(2)探究两个力方向关系:保证两托盘中砝码的质量________。①将两托盘放在纸板的________(选填“同”或“异”)侧,使两力的方向相同,观察纸板的运动情况。②把纸板扭转一个角度,使两个力不在同一________上,观察纸板的运动情况。③探究平衡的两个力在同一物体上:控制两个力在同一条直线上、大小相同、方向相反,用同一个纸板两边分别系住一个吊盘,放手后纸板____________(选填“静止不动”或“运动”),用剪刀从中间剪开,两个纸板____________(选填“静止不动”或“运动”)。提示:实验中可通过改变放在两托盘中砝码的质量来调节对纸板施力的大小,砝码质量相等对纸板施力相等,砝码质量不等,对纸板施力不相等;改变力的方向,有两点:一是两力同向或反向,二是两力不在同一直线上。参考答案:(1)①相等②不相等(2)相等①同②直线③静止不动运动4.分析与论证:纸板在水平方向上所受二力的情况纸板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相等反向是是相等同向是是相等反向否是相等反向是否分析以上实验现象,可得出的结论是______________________________________________。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,同时作用在同一纸板上时,纸板才能保持静止。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:改变不改变改变改变改变二力平衡的条件是两力作用在同一物体上,大小相等、方向相反,并且在同一条直线上5.交流与讨论:(1)本实验用到的实验方法是________。参考答案:控制变量法(2)实验中,为什么选择的纸板质量要轻?参考答案:为了减小纸板与桌面间的摩擦力对实验的影响。(3)实验中怎样改变纸板受力的大小?参考答案:改变两个盘子里的砝码质量。(4)实验中为什么选择静止的物体作为研究对象?参考答案:匀速直线运动状态不好控制。(5)若纸板向一边加速运动或转动,说明了什么?参考答案:若纸板向一边加速运动或转动,说明加在纸板上的力不平衡。【示范题1】(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【备选例题】(邵阳中考)在探究“二力平衡的条件”的实验中,小刚同学采用的实验装置如图甲所示,小华同学采用的实验装置如图乙所示。(1)当物体处于静止状态或______________状态时,它受到的力是相互平衡的。(2)这两个实验装置中,你认为装置________(选填“甲”或“乙”)更科学。(3)在装置乙中,将小车旋转一定角度,松手后,发现小车旋转后又恢复原状。这说明两个力必须作用在同一________(选填“物体”或“直线”)上,物体才能平衡。【精讲精析】解答本题应明确以下几点(1)判断平衡力:物体只有处于静止状态或匀速直线运动状态时,受到的各个力才是平衡力。(2)明确摩擦阻力对本实验的影响:实验是观察物体在受到左右两个拉力满足什么条件时,才处于静止状态,为了避免桌面的摩擦阻力对实验的影响,用小车不用木块、桌面要光滑、砝码质量要大点等。(3)明确探究目的:小车旋转一个角度,两个力作用在同一物体,大小相等,方向相反,但是不在同一直线上,所以是为了探究作用在同一物体上的两个力,大小相等,方向相反,不在同一条直线上时,两个力是否能保持小车平衡。答案:(1)匀速直线运动(2)乙(3)直线知识点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区别:平衡力相互作用力图示不同点作用在一个物体上作用在两个物体上相同点大小相等、方向相反、在一条直线上【示范题2】(兰州中考)关于平衡力和相互作用力,下列说法正确的是()A.物体受平衡力作用时,运动状态可能会改变B.静止在地面上的物体所受的重力和它对地面的压力是一对相互作用力C.拔河比赛中甲队获胜,但比赛中甲队对乙队的拉力等于乙队对甲队的拉力D.跳水运动员蹬跳板时,他对跳板的力和跳板对他的力是一对平衡力【精讲精析】选C。本题考查平衡力和相互作用力的区分。物体在平衡力作用下,处于静止状态或匀速直线运动状态,所以运动状态一定不变,故A错误;静止在地面上的物体所受的重力和它对地球的吸引力是一对相互作用力,故B错误;拔河比赛中甲队获胜,但比赛中甲队对乙队的拉力等于乙队对甲队的拉力,是相互作用力,大小相等,故C正确;跳水运动员蹬跳板时,他对跳板的力和跳板对他的力是一对相互作用力,故D错误。故选C。【备选例题】(扬州中考)小华静止站在水平地面上,下列说法中正确的是()A.他对地面的压力和他所受到的重力二力平衡B.他对地面的压力和地面对他的支持力二力平衡C.他受到的重力和地面对他的支持力是相互作用的力D.他对地面的压力和地面对他的支持力是相互作用的力【精讲精析】解答本题需要明确以下几点:(1)小华的运动状态:静止,是平衡状态。(2)小华的受力情况:受重力和支持力,这两个力是一对平衡力。(3)小华与其他物体的相互作用情况:小华站在水平地面上,他对地面有压力,地面对他有支持力,这两个力作用在两个物体上,是一对相互作用力。答案:D【微点拨】平衡力和相互作用力平衡力不是相互作用力,这两对力区分点在于:(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只有两个。【教材图片·考点阐释】命题点二力平衡条件的应用跳伞运动员在某段时间内能匀速下降,是因为运动员和降落伞作为整体受到的重力和空气阻力是一对____________,如果运动员的重力G=650N,则空气阻力为________N,方向________。答案:平衡力650竖直向上命题点二力平衡条件的应用饮料瓶静止在水平桌面上,是因为作用于饮料瓶的重力和支持力是一对________,如果饮料瓶的重力G=6N,则支持力为________N,方向________。答案:平衡力6竖直向上