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8.2
平衡
原卷版
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8.2二力平衡(原卷版)
考点直击
理解二力平衡的含义,要抓住两个要点:(l)一个物体,同时受两个力作用;(2)物体保持静止状态或匀速直线运动状态(即物体处于平衡状态)
典例分析+变式训练
考点1 二力平衡的概念及实验
(1)二力平衡: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;
(2)二力平衡特点: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。
【典例1】(秋•望城区月考)下列情况中,不属于二力平衡的是( )
A.人站在匀速下降的电梯里 B.正在空中匀速飞行的直升飞机
C.跳伞运动员落地前加速向下运动 D.汽车在高速公路上匀速行驶
【典例2】(春•松滋市期中)在“探究二力平衡的条件”实验中,下列说法中你不同意的是( )
A.小明同学认为这三种实验器材丙图最为合理
B.乙图,在两侧挂上等质量的钩码,纸片保持静止,挂上质量不等的钩码,不能保持静止,说明平衡的两个力的大小相等
C.乙图,将纸片转动一定的角度,释放后纸片马上转回来,说明平衡的两个力一定作用在一条直线上
D.乙图,将纸片撕开,两瓣纸片都不能保持静止,说明平衡的两个力必须作用在同一物体上
【典例3】(春•碑林区校级期中)在“探究二力平衡的条件”的实验中。
(1)如图甲所示,将系于小卡片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)当小卡片平衡时,将小卡片转过一个角度,松手后观察 (选填“释放瞬间”或“最终”)小卡片能否平衡。此实验步骤可探究 的两个力是否平衡。
(3)为了探究二力平衡的两个力是否作用在同一个物体上,操作方法是
,观察小卡片能否平衡。
(4)对比如图乙所示的实验装置,如图甲所示的实验装置可减小 对实验的影响;对比如图丙所示的实验装置,如图甲所示的实验装置的优点是可以忽略不计 。
【变式训练1】(2019春•宣化区期末)在如图所示的情况中,满足二力平衡条件的是( )
A.B. C.D.
【变式训练2】(春•宜兴市校级期末)如图为“研究二力平衡条件”的实验装置,下列叙述不正确的是( )
A.为了减小摩擦,应选用尽量光滑的水平桌面
B.小车所受重力与小车所受拉力是一对平衡力
C.调整两边的托盘内所放的钩码数量,可以改变力的大小
D.将小车扭转一个角度,是为了让两拉力不在同一直线
【变式训练3】(秋•仓山区校级期末)小强和小红利用图甲所示的装置探究二力平衡条件。他们实验时发现,当分别往左、右两盘放入质量相等的钩码时,木块A处于静止状态,若再往右盘中增加一个钩码后,木块A仍处于静止状态;经过思考,小强用小车B替换了木块A再进行实验,如图乙所示;同时,小红用硬纸板C替换了木块A再进行实验,如图丙所示。
(1)关于他们的改进方案:用小车B及硬纸板C替换木块A,是为了 。
A.减少摩擦力对实验结果的影响
B.小卡片是比较容易获取的材料
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
(2)小红将系于小卡片(重力可忽略不计)两端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。
(3)当小卡片平衡时,小华将小卡片扭转过一个角度,松手后小卡片 (选填“能”或“不能”)平衡,此实验说明两个力使物体平衡时,这两个力要在 。
考点2 平衡力及平衡状态的判定
(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,我们就说这几个力平衡;
(2)平衡状态:物体静止和匀速直线运动状态叫平衡状态;
(3)物体收到平衡力的作用,那么物体就处于平衡状态。
【典例4】(春•灌云县期末)下图所示的两个力中,是一对平衡力的是( )
A. B. C. D.
【典例5】(春•石家庄期末)下列物体中,处于平衡状态的是( )
A.静止在水平地面上的篮球 B.在空中沿曲线运动的钢球
C.沿斜面加速下滑的木箱 D.正在转弯的火车
【变式训练1】(春•东湖区校级期中)下列情况中,属于一对平衡力的是( )
A.静止在桌面上的书,书对桌面的压力和书的重力
B.在平直公路上匀速行驶的汽车所受的牵引力和重力
C.围棋课教学演示时,吸附在竖直悬挂的磁性棋盘上的棋子所受的磁力和支持力
D.保持挺举动作的举重运动员,运动员的重力和地面对他的支持力
【变式训练2】(春•金牛区校级月考)下列物体处于平衡状态的是( )
A.正在离站的火车 B.绕地球转动的“北斗”卫星
C.离开脚后在草地上滚动的足球 D.小明从斜面上匀速滑下
【变式训练3】(春•青冈县期末)如图所示,教室里悬挂着的吊灯处于静止状态,假如吊灯所受的力全部消失,吊灯将( )
A.匀速竖直下落 B.加速竖直下落
C.保持静止 D.保持静止或匀速直线运动状态
考点3 平衡力和相互作用力的区分
(1)二力平衡特点:同体、等大、反向、共线。
(2)相互作用力特点:不同体、等大、反向、共线。
【典例6】(春•花山区校级期中)物体P与Q叠放在一起,静止在水平地面上。下列各种力中,属于平衡力的是( )
A.P受到的重力和Q对P的支持力 B.P对Q的压力Q和对P的支持力
C.Q对地面的压力和地面对Q的支持力 D.Q受到的重力和地面对Q的支持力
【典例7】(•马鞍山一模)如图所示,在水平拉力F作用下,木板甲在水平地面上向右做匀速直线运动,木块乙相对于地面静止,下列说法正确的是( )
A.甲所受的重力与地面对甲的支持力是一对平衡力
B.弹簧测力计对乙的拉力F′与乙所受的摩擦力是一对平衡力
C.甲所受的拉力F与地面对甲的摩擦力是一对平衡力
D.拉力F与弹簧测力计对乙的拉力F′是一对相互作用力
【变式训练1】(•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,下端挂一重为G的小球并保持静止。图中分别画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.F 1与F2是一对相互作用力
【变式训练2】(•华龙区校级一模)放在水平桌面上的书所受力中,属于平衡力的是( )
A.书对桌面的压力与书所受的重力
B.书对桌面的压力与桌面对书的支持力
C.书所受的重力与桌面对书的支持力
D.书对桌面的压力加上书的重力与桌面对书的支持力
【变式训练3】(•贺州)如图所示,甲、乙叠放在一起,静止在水平地面上,下列说法正确的是( )
A.甲受到的重力与甲对乙的压力是一对平衡力
B.乙受到的重力与地面对乙的支持力是一对相互作用力
C.甲受到的重力与乙对甲的支持力是一对相互作用力
D.甲受到的重力与乙对甲的支持力是一对平衡力
考点4 二力平衡条件的应用
(1)二力平衡的条件是:作用在一个物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,并且作用在同一直线上,这两个力就彼此平衡,对于二力平衡条件,我们必须注意上面四个要点,且这四个要点缺一不可;
(2)在平衡力作用下,原来处于静止状态的物体,依然处于静止状态,原来运动的物体,一定以原来的速度做匀速直线运动;
(3)静止的物体只受两个力作用时,这两个力一定是平衡力;匀速直线运动的物体,如果只受两个力作用,那么这两个力也一定是平衡力。
【典例8】(春•禹城市期中)质量是50kg的长方体木块平放在水平桌面上,在100N的水平拉力作用下向西做匀速直线运动,则木块受到摩擦力的大小为 N,方向 ;受到地面的支持力是 N,方向 。
【变式训练1】(春•织金县期末)有一辆小车重1200N,受到的牵引力是200N,车在水平面内做匀速直线运动,车受到的阻力是 N,地面对车的支持力是 N,如果突然将牵引力撤去,小车的速度将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
课堂巩固训练
一、选择题。
1.(春•新丰县期中)一个小孩用20N的水平推力推桌子,桌子未被推动,则桌子受到的摩擦力( )
A.大于20N B.等于20N C.小于20N D.以上均有可能
2.(春•淮安期末)如图所示,在探究二力平衡的条件实验中,小明用力将纸片旋转到图示的位置,放手后纸片不能保持静止,这样操作是为了探究二力平衡时两个力( )
A.大小是否相等 B.方向是否相反
C.是否作用在同一物体上 D.是否作用在同一直线上
3.(春•额尔古纳市校级月考)作用在某一物体上的两个力,如果这两个力的三要素完全相同,则这两个力( )
A.一定是平衡力 B.可能是平衡力
C.一定不是平衡力 D.无法确定
4.(•天津模拟)如图所示,人站在商场里匀速上升的电梯上楼,那么此过程中,电梯对人作用力的方向( )
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
5.(春•芙蓉区校级月考)起重机以0.5m/s的速度匀速吊起一个重物,钢丝绳的拉力是2000N,若起重机改用2m/s的速度吊起同一个重物匀速下降,则钢丝绳的拉力是( )
A.等于8000N B.小于2000N C.等于2000N D.大于2000N
6.(秋•綦江区期末)如图,是一玻璃杯静止在水平桌面上,则( )
A.玻璃杯受到的重力和玻璃杯对桌面的压力是一对平衡力
B.玻璃杯受到的重力和桌面对玻璃杯的支持力是一对平衡力
C.玻璃杯受到的重力和玻璃杯对桌面的压力是一对相互作用力
D.玻璃杯受到的重力和玻璃杯受到的支持力是一对相互作用力
二、填空题。
7.(春•额尔古纳市校级月考)二力平衡的条件是,作用在 物体上的两个力,大小 ,方向 ,作用在 上,那么这两个力彼此平衡。
8.(•滨湖区模拟)小明在“探究二力平衡的条件”实验时,自制了一套如图所示的实验装置,将系于小卡片(重力可忽略不计)两对角的细线,分别跨过左右支架上的定滑轮。本实验中的研究对象是 ,当两端所挂钩码数量相同时,把小卡片转至如图所示位置,松手时小卡片将 (选填“转动”或“静止”),该实验 (选填“能”或“不能”)说明平衡的两个力必须作用在同一直线上。
9.(春•铁西区期中)氢气球下吊一小石块匀速上升,则小石块受到 力的作用。若吊石块的绳子断了,则小石块在落地前的运动变化情况是 。
10.(春•和平区期末)用弹簧秤可以称物体的重力。当弹簧秤挂钩上挂上重物以后,重物在 力和 力的作用下保持静止,根据 条件, 和 大小相等,所以弹簧秤上的读数就是物体所受的 的数值。
11.(春•雄县期中)家里天花板上悬挂着一只吊灯,灯绳对灯的拉力方向是 的;它和灯受到的 是一对平衡力;灯对灯绳的拉力和灯绳对灯的拉力是一对
(此空选填“平衡力”或“相互作用力”)
12.(春•昆山市期中)如图所示的是确定不规则物体重心的方法,将不规则的薄木板悬挂起来,当木板静止时,木板受到的 力和 力是一对平衡力,它们 (选填“是”或“不是”)在同一条直线上,这样就可以在木板上画出重力的作用线AB;利用同样的方法再画出另一重力作用线CD,AB、CD的 就是木板的重心。
13.(春•清江浦区期末)如图所示,拴在细线下的小球在竖直平面内来回摆动,到达A点时,小球速度为零,小球处于 状态(选填“平衡”或“非平衡”),你判断的依据是 。
14.(秋•鹿城区校级月考)如图所示,跳伞运动员在某段时间内能匀速直线下降,这段时间内运动员和降落伞作为整体处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态。
15.(春•北海期末)电灯通过电线挂在天花板上处于静止状态,灯对电线的拉力和电线对灯的拉力是一对 力,它们大小 (选填“相等”或“不相等”),电线对灯的拉力和灯所受的重力是一对 力。
16.(•南城县模拟)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木块受到的 力是一对相互作用力。
三、实验探究题。
17.(•永年区校级三模)在“探究二力平衡的条件”活动中。
(1)如果物体只受到两个力的作用,且处于静止状态或匀速直线运动状态,说明这两个力是相互平衡的,实验的设计是选择物体处于 状态来探究的;
(2)小明提出能否利用如图甲所示的实验装置来探究二力平衡的条件?小华认为,若采用小明的方案,必须测出物体所受的拉力和重力的大小来进行比较,分析发现,在小明的方案中,在未知二力平衡条件的前提下,无法测量 力的大小,所以这一方案无法实施下去;
(3)为此,两位同学不断改进并先后设计了三个实验方案,如图乙所示,请你判断出他们改进的先后顺序: (用字母表示),这样的改进是为了减小 力对实验的影响。
(4)如图丙是最终确认的实验方案,此方案中,可忽略 力对实验的影响。
(5)当卡片平衡时,小华将卡片转过一个角度,松手后卡片不能平衡,设计此实验步骤的目的是: 。
四、解答题。
18.(春•上海期中)重为1.5×104牛的汽车在平直的公路上匀速行驶,所受阻力是车重的0.1倍,则汽车发动机的牵引力是多少牛?
19.(春•定陶区期中)一辆小车的总质量为500kg,在水平路面上运动的过程中,受到的阻力是车重0.05倍,问:(g=10N/kg )
(1)小车静止时,用200N的水平拉力拉小车,小车受到的阻力为多大?
(2)当水平拉力为多大时,小车恰能做匀速直线运动?
(3)当小车受到的水平拉力为350N时,小车所受的阻力是多大?此时小车做什么运动?
20.(春•朝阳区校级期中)一辆汽车质量为5t,在水平公路上匀速行驶时,受到地面的摩擦力是800N,空气阻力是200N,试求汽车发动机的牵引力多大?地面对汽车的支持力多大?(g=10N/kg)
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