二力平衡(提高)知识讲解.doc

二力平衡（提高）
【学习目标】
　　1、知道什么是平衡状态，平衡力，理解二力平衡的条件；
2、会用二力平衡的条件解决问题；
　　3、掌握力与运动的关系。

【要点梳理】
要点一、平衡状态和平衡力
物体处于静止状态或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。物体在受到几个力作用时，如果保持静止状态或匀速直线运动状态，我们就说这几个力是平衡力。
要点诠释：
　　1．平衡力与平衡状态的关系：物体在平衡力的作用下，处于平衡状态，物体处于平衡状态时要么不受力，若受力一定是平衡力。
　　2．物体受平衡力或不受力保持静止或匀速直线运动状态。

要点二、二力平衡
物体如果在两个力的作用下，保持静止状态或匀速直线运动状态，我们就说这两个力平衡。这两个力就叫做一对平衡力。
要点诠释：
1．二力平衡的条件
　　概括说就是“同物、等大、反向、共线”。
　　(1)同物：作用在同一物体上的两个力。
　　(2)等大：大小相等。
　　(3)反向：两个力方向相反。
　　(4)共线：两个力作用在同一条直线上。

2．二力平衡的条件的应用：
　　(1)根据平衡力中一个力的大小和方向，判定另一个力的大小和方向。
　　(2)根据物体的平衡状态，判断物体的受力情况。

3．二力平衡与相互作用力的区别

平衡力
相互作用力
相同点
大小相等，方向相反，作用在同一直线上
不
同
点
受力物体
作用在同一物体上
作用在两个不同物体上
受力情况
受力物体是一个，施力物体分别是其他物体
两个物体互为施力者，互为受力者
力的变化
一个力变化(增大、减小或消失)，另一个力不一定变化，此时物体失去平衡。
同时产生，同时变化，同时消失
作用效果
物体保持静止或匀速直线运动状态
两个力分别产生各自的效果

要点三、力与运动的关系
物体受平衡力(或不受力)物体的运动状态不变(保持静止或匀速直线运动状态)。
　　物体受非平衡力作用运动状态改变(运动快慢或方向改变)。

要点四、同一直线上二力的合成
如果一个力产生的作用效果跟几个力共同作用产生的作用效果相同，这个力就叫做那几个力的合力。如果一个力产生的作用效果跟两个力共同作用产生的作用效果相同，这个力就叫做那两个力的合力。
要点诠释：
1．同一直线上二力的合成：
　　(1)同一直线上，方向相同的两个力的合力，大小等于这两个力的大小之和，方向跟这两个力的方向相同，即。
　　(2)同一直线上，方向相反的两个力的合力，大小等于这两个大小之差，方向跟较大的那个力方向相同。
　　即
2．平衡力的合力为零。

【典型例题】
类型一、基础知识

1、在“探究二力平衡的条件”实验中，小明选择了如图的装置，把小卡片两端细线绕过滑轮，并挂上钩码。
（1）实验中选择小卡片的目的是 （填“考虑”、“不考虑”）小卡片的重力；探究两个力大小关系时，应该观察细线两端所挂钩码的个数。
（2）实验中把小卡片转过一个角度，目的是使小卡片受到的两个拉力 ，但大小相等，方向相反，松手后观察小卡片是否平衡。
（3）小明利用弹簧测力计代替图中的钩码进行了探究，发现两个力的大小还有较小的差距．你认为形成差距的原因是 。
（答出一条即可）
【答案】：1）不考虑
（2）不在同一条直线上
（3）未校零或两个滑轮的摩擦不同或存在读数误差。
【解析】：（1）实验中选择小卡片，主要为了不考虑小卡片的重力。
（2）为了探究两个平衡力是否在同一条直线上，实验中把小卡片转过一个角度，目的是使小卡片受到的两个拉力不在同一条直线上，但大小相等，方向相反，松手后观察小卡片是否平衡。
（3）在实验过程中，使用测力计进行测量，由于测力计本身未校零或滑轮的摩擦不同或存在读数误差，会造成实验结果误差。
【总结升华】此题主要通过实验来探究二力平衡的条件，首先要搞清二力平衡的条件，明确实验目的，才能够确定好的方案。

举一反三：
【变式】请判断如图所示的四幅图中的力是否属于一对平衡力，若不是，请说明理由：

A图中的力： ； B图中的力： ；
C图中的力： ； D图中的力： 。
【答案】A：不是 受力物体不同；B：是一对平衡力；C：不是 不在同一直线上；D：不是 力的大小不等并且力不在同一条直线上。

2、（2011•温州）如图是投掷实心球的场景，下列情况中实心球受到平衡力作用的是（　　）

A．实心球在空中上升 B．实心球从空中下落
C．实心球在地上越滚越慢 D．实心球停在地面上
【答案】D
【解析】球在空中时，由于惯性继续运动，此时球只受重力的作用。运动状态不断变化，受力不平衡。
当球落到地面上时，由于惯性继续滚动，但由于受到地面的摩擦力，所以越滚越慢．运动状态发生变化，受力不平衡。
当在地面上静止时，受竖直向下重力和地面对它向上的支持力，在这两个力的作用下保持平衡，所以此时受平衡力。
故选D。
【总结升华】此题主要考查了对平衡力的理解。关键是能分清不同情况下物体的受力情况及运动状况。
举一反三：
【变式1】2010年温哥华冬奥会，我国速滑选手王濛打破世界记录，一人获得三枚金牌。有关王濛运动、领奖瞬间的说法错误的是
A.站在领奖台上，受到的重力与支持力是一对平衡力
B.站在领奖台上，受到的支持力与对领奖台的压力是一对平衡力
C.冲过终点后，由于惯性要继续向前滑行
D.用力向后蹬冰面 ，会向前滑行，原因是物体间力的作用是相互的
【答案】B

【变式2】（2011•宁德）如图所示茶杯静止在水平桌面上，下列哪对力属于平衡力（　　）

A．茶杯对桌面的压力与桌面对茶杯的支持力
B．茶杯的重力与桌面对茶杯的支持力
C．桌子的重力与桌面对茶杯的支持力
D．茶杯受到的重力与茶杯对桌面的压力
【答案】B

类型二、知识应用

3、（2011•宁波）如图所示“悬空的磁环”活动中，假设甲、乙、丙三个磁环相同，中间塑料管是光滑的。当磁环都处于静止状态时，甲对乙的作用力F1和丙对乙的作用力F2的大小关系是（　　）

A．F1小于F2 B．F1等于F2 C．F1大于F2 D．无法比较
【答案】A
【解析】对乙磁环进行受力分析：
乙磁环受到的向下的力有：竖直向下的重力G、甲对乙的作用力F1；向上的力只有丙对乙的作用力F2。
又因为乙磁环处于静止状态属于平衡状态，它受到合力为零，即F2=G+F1。所以F1小于F2。
【总结升华比较力的大小，就要对物体进行受力分析，然后根据物体的状态确定力的大小关系。

举一反三：
【变式】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，但小车仍静止，则
A．小孩对车的推力大于车受到的阻力
B．小孩对车的推力等于车受到的阻力
C．小孩对车的推力小于车受到的阻力
D．小孩对车的推力与车受到的阻力的大小关系不能确定
【答案】B

4、用钢丝绳系着一个重500N的物体，
①当钢丝绳拉着物体匀速上升时，绳对物体的拉力是多少N？
②当钢丝绳拉着物体悬在空中静止不动时，绳对物体的拉力是多少N？
③当钢丝绳拉着物体以2m/s的速度匀速下降时，绳对物体的拉力是多少N？
【思路点拨】物体做匀速直线运动或静止时，所受到的力是平衡力，不用关心运动方向。
【答案与解析】①因为物体做匀速上升时，受到的拉力与重力是平衡力，所以F=G=500N；
②因为物体静止时，受到的拉力与重力是平衡力，所以F=G=500N；
③因为物体做匀速下降时，受到的拉力与重力是平衡力，所以F=G=500N。
【总结升华】匀速直线运动没有固定的方向，所以只有看到匀速直线运动或静止就可以得出平衡力的结论。

类型三、实验探究
5、某学生通过实验研究物体运动与受力的关系，在光滑水平桌面上放一小车，其两端通过细绳悬挂质量相等的两个钩码，物体静止，如图(a)所示，在同样受力的情况下，小车也可向左做匀速直线运动，如图b所示，当小车向左做匀速直线运动时，用手竖直向上托住左侧的钩码后，发现小车将继续向左运动一段距离，如图c所示。

　　(1)分析比较图__________可得到物体受平衡力作用时，将静止或做匀速直线运动。
　　(2)分析比较b、c可以得到_______________。
【思路点拨】（1）物体匀速直线运动或静止时受到平衡力的作用。平衡力的条件：大小相等，方向相反，作用在一条直线上，作用在一个物体上。
（2）物体由于惯性要保持原来的运动状态。
【答案】(1) a、b　 (2) 物体具有保持原有运动状态的性质。
【解析】根据a、b两图可知，小车在水平方向受到大小相等方向相反并作用在同一直线上的平衡力，在水平方向上保持静止或匀速直线运动状态。c图中物体受到一个与运动方向相反的力，但又向左运动了一段路程，表明物体具有保持原有运动状态的性质，即惯性。
【总结升华】本题是探究二力平衡条件的拓展，考查的知识点是物体在平衡力的作用下处于平衡状态 (匀速直线运动或静止)和物体的惯性。解答本题的关键是读懂图中所蕴涵的物理规律。
举一反三：
【变式】如图是一款利用电磁悬浮技术制作的没有“地轴”的地球仪，其原理是：将空心金属球放在通电的线圈上，电磁场在金属球表面产生涡流，涡流与磁场作用形成磁力，从而实现地球仪的悬空静止。地球仪悬空静止的原因是（　　）

A、只受到磁力的作用
B、由于惯性的作用
C、没有受到重力的作用
D、磁场的磁力和重力相互平衡
【答案】D