2020-2021学年八年级物理下册-7.5-二力平衡讲义北师大版.docx

2020-2021学年八年级物理下册 7.5 二力平衡讲义北师大版2020-2021学年八年级物理下册 7.5 二力平衡讲义北师大版年级：姓名：157.5 二力平衡一、目标要求目标要求重、难点了解平衡状态和二力平衡概念理解二力平衡的条件难点会进行一条直线上的力的合成会根据平衡力解答问题重点理解平衡力的概念二、知识点解析1.平衡力：物体在受到几个力的作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这几个力是平衡力。2.如果物体只受两个力的作用，且处于平衡状态，这种情况叫做二力平衡。3.作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一条直线上，这两个力就彼此平衡。简单的说就是：同体、等大、反向、共线。4.平衡状态：物体静止和匀速直线运动状态叫平衡状态。5.生活中处于平衡状态的例子静止的物体，物体受到的重力与其受到的另一个力是平衡力。如在桌面上的碗、静止在空中的气球等。匀速运动的物体，在运动方向上物体受到的力是平衡力。如在路上匀速行驶的汽车、传动带上的物体等。三、重点、难点与易错点重点一：平衡力的应用平衡力的应用主要是根据二力平衡条件进行相关的计算的分析等。在初中物理中，分为两种情况：一是根据运动状态判断物体的受力情况；二是根据受力情况来判断物体的运动状态。1.如果物体处于静止或匀速直线运动状态，则可用平衡力的知识判断或求解未知力。根据平衡力判断物体在所要研究的方向上所受力的情况（一般考虑水平方向和竖直方向），最后根据平衡力的知识分析出所求力的情况。2.如果物体所受的合力为0（受平衡力），则可判断物体处于静止状态或匀速直线运动状态。如果物体所受合力不为0（受非平衡力）。难点一：二力平衡条件1.一个物体在受到两个相同大小，方向相反，作用在同一物体上，同一直线上的力作用时，如果能保持静止或匀速直线运动状态，我们就说物体处于平衡状态。两个力同时作用在同一物体同一直线上，如果物体保持静止或匀速直线运动状态，则这两个力对物体运动状态的作用效果相互抵消(合力为0），我们就说这两个力平衡。这就是二力平衡。2.二力平衡的条件：大小相等；方向相反；二力作用在同一物体上，且在同一条直线上。二力平衡的条件简单来说就是同体、等大、反向、共线。特别是“同体”和“共线”这个条件往往被初学者遗漏，而造成对二力平衡做出错误判断。3.平衡力和相互作用力（1）相同点：大小相等，方向相反，在同一直线上。（2）不同点：平衡力：作用在同一物体上，是两种力；相互作用力：作用在不同物体上，是一种力，同时产生同时消失。四、考查方向1.二力平衡与平衡力典例一：（2020天津）一辆在水平道路上做匀速直线运动的汽车，它受到的平衡力有（）。A. 一对B. 二对C. 三对D. 四对【答案】B。【解析】因汽车做匀速直线运动，处于平衡状态，受平衡力作用，在水平方向上，受牵引力和阻力的作用，两个力作用于汽车，大小相等，方向相反，作用于同一条直线，是一对平衡力；在竖直方向，受重力和水平面对汽车的支持力作用，两个力作用于汽车，大小相等，方向相反，作用于同一条直线，是一对平衡力；故汽车受二对平衡力的作用。故选B。2.平衡力的应用典例二：（2020武汉）如图所示，将一把铁锁用绳子悬挂起来，把它拉到自己的鼻子附近，松手后铁锁来回摆动。下列说法正确的是（）。A. 摆动过程中，绳子对铁锁的拉力和铁锁对绳子的拉力是一对平衡力；B. 摆动过程中，铁锁的运动状态一定发生变化；C. 摆动过程中，绳子一定发生塑性形变；D若绳子突然断开，铁锁将做匀速直线运动【答案】B。【解析】A摆动过程中，绳子对铁锁的拉力和铁锁对绳子的拉力是相互作用力，故A错误；B摆动过程中，铁锁的运动速度和运动方向在发生改变，即运动状态在发生改变，故B正确；C摆动过程中，绳子发生弹性形变，故C错误；D若绳子突然断开，铁锁由于重力作用，不处于平衡状态，故不做匀速直线运动，故D错误。故选B。五、模拟训练一、基础练习1在下列事例中，物体受平衡力作用的是（）。A原来静止的火车开出站台；B小孩乘坐摩天轮匀速转动；C熟透的苹果从树上下落；D人站在自动扶梯上匀速斜向上运动【答案】D。【解析】A.原来静止的火车出站台，由静止变为运动，运动状态改变，故A错误；B.小孩做摩天轮匀速转动，运动方向不断变化，运动状态不断变化，故B错误；C.熟透的苹果从树上下落，速度越来越大，运动状态不断发生变化，故C错误；D.人站在自动扶梯上匀速斜向上匀速运动时，运动状态不发生变化，故D正确。故选D。2把一个质量是0.5 kg的篮球竖直向上抛出，假定运动过程中空气对它的阻力恒为05 N，则篮球在竖直上升和降落过程中所受力的合力分别是（）。A5.5 N 5 N B5.5 N 4.5 NC5 N 4.5 N D4.5 N 5.5 N【答案】B。【解析】篮球所受重力为G=mg=0.5 kg10 N/kg=5 N，已知空气阻力f=0.5 N；（1）篮球在上升过程中，受竖直向下的重力G，竖直向下的空气阻力f，篮球受到的合力F=G+f=5 N+0.5 N=5.5 N；（2）篮球在竖直降落过程中，受竖直向下的重力G，竖直向上的空气阻力f，所受的合力为F=Gf=5 N0.5 N=4.5 N。故选B。3如图所示，弹簧所受重力不计，上端固定在天花板上，下端悬挂一个小球处于静止状态，下列各对力中属于平衡力的是（）。A弹簧对球的拉力和球受到的重力；B球对弹簧的拉力和球受到的重力；C球对弹簧的拉力和弹簧对球的拉力；D天花板对弹簧的拉力和弹簧对天花板的拉力【答案】A。【解析】A、弹簧对球的拉力和球受到的重力，符合二力平衡的条件，因此它们是一对平衡力；符合题意；B、球对弹簧的拉力和球受到的重力，两个力作用在两个物体上，不属于平衡力，故本选项错误；C、球对弹簧的拉力和弹簧对球的拉力，二力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，分别作用在两个不同物体上，且同时产生，同时消失，属于相互作用力；故不符合题意；D、天花板对弹簧的拉力和弹簧对天花板的拉力，二力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，分别作用在两个不同物体上，且同时产生，同时消失，属于相互作用力；故不符合题意；故选A。4如图所示，不倒翁能稳稳地立在桌面上，设不倒翁受到的重力为G，桌面对它的支持力为N，它对桌面的压力为F，则（）。AG与N是一对相互作用力 BN与F是一对平衡力CG与F是一对相互作用力 DG与N是一对平衡力【答案】D。【解析】不倒翁能稳稳地立在桌面上，桌面受到压力N的大小等于不倒翁受到的重力G的大小；不倒翁受到的支持力作用点在重心上，方向竖直向上；重力的作用点也在重心上，方向竖直向下。所以G与N是一对平衡力；不倒翁对桌面的压力F，作用在桌子上，方向竖直向下。而压力F的受力物是桌子，所以N与F不是一对平衡力，G与F不是一对相互作用力。故选D。5关于平衡力，下列说法中正确的是（）。A.物体在平衡力的作用下，一定保持静止状态；B.作用在物体上的两个力三要素完全相同，这两个力一定是平衡力；C.物体受到重力和拉力的作用，这两个力方向相反，它们一定是平衡力；D.运动物体在平衡力的作用下，一定保持运动状态不变【答案】D。【解析】A受平衡力的物体一定处于静止状态或匀速直线运动状态，故A不正确；B三要素完全相同的两个力，二力的方向相同，因此它们不是一对平衡力，故B不正确；C物体受到重力和拉力的作用，这两个力方向相反时，这两个力的大小不一定相等，因此它们不一定是平衡力，故C不正确；D运动的物体在平衡力的作用下，一定做匀速直线运动，即保持运动状态不变，故D正确。故选D。6同一直线上的两个力F1和F2作用在同一物体上，已知F1=20 N，F2=40 N，它们的合力可能是（）。A大小为60 N，方向与F1相反；B大小为60 N，方向与F2相反；C大小为20 N，方向与F1相同；D大小为20 N，方向与F2相同【答案】D。【解析】两个力在同一直线上，方向相同，合力大小等于这两个力的大小之和，合力方向与这两个力的方向相同；两个力在同一直线上，方向相反，合力大小等于这两个力的大小之差，合力方向与较大的力的方向相同。当两个力方向相同时，合力大小是：F=F1+F2=20 N+40 N=60 N，方向与F1、F2的方向相同，故AB错误；当两个力方向相反时，合力F=F2F1=40 N20 N=20 N，方向与F2的方向相同，故C错误，D正确，故选D。7如图所示，一个重40 N的物体放在水平面上，受到10 N的竖直向上的拉力，此时物体受到的合外力为_N；当拉力为50 N时，物体受到的合外力为_N。【答案】0；10。【解析】物体受竖直向下的重力G=40 N，竖直向上的拉力F作用；（1）F=10 N时，小于物体的重力，物体仍静止在地面上，处于平衡状态，物体受到的合力F合=0；（2）F=50 N时，物体受到的合力F合=FG=50 N40 N=10 N，方向与拉力方向相同，竖直向上。8如图所示，在水平桌面上匀速拉动木块做直线运动。木块受到的拉力和_力是一对平衡力，木块对桌面的压力和桌面对木块的_力是一对相互作用力，木块对桌面的压力是由_发生形变而产生的。【答案】阻力；支持；木块。【解析】木块在水平桌面上做匀速直线运动时，共受到四个力作用，即在水平方向上受到拉力和摩擦力作用，竖直方向受到重力和支持力作用；由于做匀速直线运动，所以是受平衡力的作用，故水平方向上拉力和摩擦力是一对平衡力；木块对桌面的压力和桌面对木块的支持力，大小相等、方向相反，在同一直线上，但作用在两个物体上，所以是一对相互作用力；木块对桌面的压力是弹力，是由于木块发生形变而产生的。9如图，轻质细线悬挂一个小球，将小球拉至A点，使细线处于拉直状态，由静止开始释放小球，不计阻力，小球摆到与A等高的B点时，细线恰好断开，则小球将沿_方向（填数字序号）运动，此时小球处于_（填“平衡“或“非平衡”）状态。【答案】3；非平衡。【解析】不计阻力时，小球从A点运动到B点的过程中没有能量损失，由于小球在A点静止释放，到达等高的B点时，小球速度恰好为0，此时细线恰好断开，则小球只受重力作用，处于非平衡状态，将沿竖直向下方向3运动。10在“探究二力平衡条件”的活动中，主要是通过探究力对物体的作用效果来实现探究目的如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。（1）小华将系于小卡片（重力可忽略不计）两对角的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向，并通过调整来改变拉力的大小。（2）小明还进行如图乙所示的探究活动这样的操作是为了探究物体在平衡状态下所受的两个力。A大小是否相等 B方向是否相反 C是否作用在同一直线上（3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图甲所示情况下，小华下一步的操作是：。（4）在探究同一问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如图丙所示的实验，同学们认为小华的实验优于小明的实验其主要原因是。A减少摩擦力对实验结果的影响 B小书片是比较容易获取的才料C容易让小卡片在水平方向上保持平衡 D小卡片容易扭转（5）请你为小明的探究方案提一个改进意见：。【答案】（1）相反；钩码数量；（2）C；（3）用剪刀将小纸片一剪为二；（4）A；（5）用小车来代替木块。【解析】（1）小卡片两端通过滑轮各挂一个钩码，两个钩码由于重力通过绳子对小卡片施加了两个向相反方向的拉力，拉力的大小等于钩码的重力，钩码的数量越多，拉力就越大；（2）小卡片转过一个角度，小卡片两端的拉力就不在一条直线上，纸片就会转动，说明了不在同一直线上的两个力不能平衡；（3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，用剪刀把小卡片剪成两个更小的卡片，观察两个更小卡片是否平衡；（4）小华实验用的小卡片重力小，悬在空中不受摩擦力影响；小明实验用的小车放在水平桌面上，小车和桌面之间存在摩擦力，摩擦力是不能消除的，实验要受到摩擦力影响，所以还是小华的实验方案好；（5）如果将木块改为小车，这样将滑动摩擦力转化成了滚动摩擦力，可以大大减小摩擦力对实验结果的影响。故答案为：（1）相反；钩码数量；（2）C；（3）用剪刀将小纸片一剪为二；（4）A；（5）用小车来代替木块。二、提升练习1.（2020安徽）如图所示，一轻质弹簧（即重力不计），上端挂在铁架台的水平横杆上，下端挂一重力为 G 的小球并保持静止。图中分别给出了该状态下小球和弹簧的受力示意图。下列判断正确的是（）。A. G 与 F3 是一对平衡力；B. G 与 F3 是一对相互作用力；C. F1与 F2是一对平衡力；D. F1与 F2 是一对相互作用力【答案】D。【解析】A. G 是小球受到的重力，F3 是横杆对弹簧的拉力，受力物体不同，不可能为一对平衡力，故 A 错误；B.重力 G 的施力物体为地球、受力物体为小球，F3 施力物体为横杆、受力物体为弹簧，不满足相互作用力的条件，故 B 错误；C、D 选项，F1 是弹簧对球的拉力，F2 是球对弹簧的拉力，受力物体不同，不可能为一对平衡力，故C 错误，D 正确。2.（2020江苏泰州）如图所示，直升飞机悬停在空中，不计浮力下列说法正确的是（）。A. 螺旋桨对空气的作用力与直升飞机所受重力是一对相互作用力；B. 螺旋桨对空气的作用力与空气对螺旋桨的作用力是一对平衡力；C. 悬停在空中的直升飞机对地球没有作用力；D. 直升飞机所受向上的力的施力物体是空气【答案】D。【解析】A螺旋桨对空气的作用力向下，直升飞机所受重力方向也向下，所以这两个力不是一对相互作用力；故A错误；B螺旋桨对空气的作用力受力物体是空气，空气对螺旋桨的作用力受力物体是螺旋桨，这两个力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，是一对相互作用力，故B错误；C悬停在空中的直升飞机受到重力的作用，而重力的施力物体是地球，由于力的作用是相互的，所以悬停在空中的直升飞机对地球也有力的作用，故C错误；D螺旋桨向下对空气施力，空气会对飞机向上施力，飞机便能上升，故D正确。故选D。5.（2020黑龙江龙东）如图，甲物重25N，乙物重15N，甲乙均静止，不计测力计自重，测力计示数( )。A.35N B.10N C.15N D.25N【答案】C。【解析】弹簧测力计受到乙对它一个向右的拉力和甲对它一个向左的拉力，处于平衡态，甲静止在地面上，还受到地面对它竖直向上支持力，所以弹簧测力计所受的拉力大小就等于乙的重力，故弹簧测力计示数就等于乙的重力大小为15N。故选C。7.（2018深圳）阅兵仪式中，检阅车在水平地面上匀速行驶。下列说法正确的是（）。A车和人的总重力与地面对车的支持力是一对相互作用力；B车对地面的压力与地面对车的支持力是一对平衡力；C以行驶的检阅车为参照物，路边站立的土兵是运动的；D检阅车匀速行驶牵引力大于车受到的阻力【答案】C。【解析】A. 车和人的总重力与地面对车的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上，它们是一对平衡力，故A错误；B. 车对地面的压力与地面对车的支持力是一对作用力与反作用力，故B错误；C. 以行驶的检阅车为参照物，路边站立的土兵位置不断改变是运动的，故C正确；D. 检阅车匀速行驶，牵引力等于车受到的阻力，故D错误；故选C。8.（2020四川雅安）A物体受到甲、乙两弹簧测力计向相反方向的拉力，当A物体_时，它处于平衡状态，如图所示，此时弹簧测力计的示数为_N。【答案】（1）静止（或匀速直线运动）；（2）1.8.【解析】A物体受到甲、乙两弹簧测力计向相反方向的拉力，当A物体静止（或匀速直线运动）时，它处于平衡状态。以左侧弹簧测力计为研究对象，测力计处于平衡状态，受到一对为1.8N的平衡力，弹簧测力计的示数等于1.8N；同理以右侧弹簧测力计为研究对象，测力计处于平衡状态，受到一对为1.8N的平衡力，弹簧测力计的示数仍为1.8N。9（2018攀枝花）地球自转的方向为自西向东，太空中的地球同步卫星相对于学校操场是（选填“静止”或“运动”）的，小明在操场进行立定跳远时，向哪个方向跳成绩更好？（选填“向东”、“向西”或“都一样”）。【答案】静止；都一样。【解析】地球同步卫星和学校操场之间没有发生位置的改变，所以以学校操场为参照物，同步卫星是静止的。立定跳远时，跳起之前，人与地面具有相同的速度。由于惯性，跳起来之后人依然要保持原来的运动状态，在相同的时间内，人转过的距离与地面转过的距离相等，所以无论跳远运动员向那个方向跳起，结果都一样。故答案为：静止；都一样。