内容正文:
第八章 运动和力
课时2 二力平衡
课本典型题+变式练
考点一:二力平衡的条件
题源1:P22·T1.在图8.2-4中,F1和F2是物体所受的方向相反的两个力,哪些情况下,这两个力是平衡的?
解析:甲图中:两个力不是作用在同一直线上,故不是一对平衡力;乙图中:两个力作用在同一物体上,在一条直线上,大小相等,方向相反,是一对平衡力;丙图中:两个力的大小不相等,故不是一对平衡力;丁图中:两个力作用在同一物体上,在一条直线上,大小相等,方向相反,是一对平衡力。
答案:乙、丁情况下这两个力是平衡的。
变式:( 2021·邵阳)小芳同学站在教室的水平地面上,下列两个力是一对平衡力的是( )
A. 小芳受到的重力和她对地面的压力
B.小芳对地面的压力和地面对她的支持力
C. 小芳受到的重力和地面对她的支持力
D.以上都不是
解析:A、小芳受到的重力和她对地面的压力,它们的方向都是竖直向下的,且分别作用在两个物体上,不是一对平衡力,故A错误;
B、小芳对地面的压力和地面对她的支持力,这是一对相互作用力,故B错误;
CD、小芳受到的竖直向下的重力和地面对她的竖直向上的支持力,这两个力大小相等、方向相反,并且作用在同一物体,同一直线上,是一对平衡力,使小芳静止在水平地面上,故C正确,D错误。
答案:C
考点二:二力平衡条件的应用
题源2:P22·T 2.在平直的地面上,一个人沿水平方向用20N的力推一辆小车匀速向西运动,试画出小车所受阻力的大小和方向。
解答:因为小车在水平方向上匀速向西运动, 水平方向上受到平衡力的作用,则小车受到的阻力的大小为20N,方向水平向东。过小车的重心沿水平向东的方向画一条带箭头的线段,符号为f,大小为20N.如下图所示:
变式:( 2021·镇江)如图所示,一碗镇江锅盖面静止在水平桌面上。请画出它所受力的示意图。
解答:锅盖面静止在水平桌面上,只受重力和支持力的作用;然后从重心O沿竖直向下的方向和竖直向上的方向表示出重力G和支持力F;因为这两个力是一对平衡力,所以作图时两条线段长度要相等。如图所示:
题源3:P22·T 3.质量40kg的小船静止在水面上,它除了受到重力之外,还受到另一个力的作用,这个力的大小等于多少?方向如何?试着画出小船受力的示意图。
解答:
(1)小船受到的重力为G=mg=40kg×10N / kg=400N;
(2)因为小船受重力和浮力作用静止在水面上,受到的是平衡力。浮力大小等于重力,方向与重力方向相反,即方向是竖直向上。
(3)小船受到两个力:重力G和浮力F,如图:
题源4:P22·T 4.在水平公路上匀速行驶的太阳能汽车受到几对平衡力的作用(图8.2-5)?为什么说它们是互相平衡的?请在图8.2-6上画出汽车受力的示意图。
解答:以汽车为研究对象,分析受力情况:重力G、路面的支持力F支、摩擦力F阻和牵引力F牵,汽车匀速运动,重力G与路的支持力F支平衡,摩擦力F阻和牵引力F牵,画出汽车受力的示意图如下:
变式:(2021·大庆)如图,利用轻杆将小球A固定在小车上,整体静止在水平面上。以球心为作用点,作出小球A所受力的示意图。
解答:利用轻杆将小球A固定在小车上,整体静止在水平面上,小球处于静止状态,受力平衡,受到竖直向下的重力G、竖直向上的支持力F的作用,这两个力是一对平衡力,大小相等,作用点在球的中心,如图所示:
教材图片拓展
1.(教材图片拓展)小红同学用如图所示的装置“探究二力平衡的条件”,不考虑两边细绳的重力对实验的影响。关于这个实验,下列描述正确的是( )
A.实验时应尽可能把小车放在粗糙的水平桌面上进行实验
B.只有小车处于静止状态时,小车才受到平衡力的作用
C.两个相同托盘里所放砝码应尽可能选质量较大的
D.将小车扭转一个角度后松手,是为了探究不在同一物体上的两个力是否能平衡
解析:A、“探究二力平衡条件"这个实验很重要的一点就是尽量减少物体受到的摩擦力对实验的影响,所以水平面越光滑越好,故A错误;
B、静止的物体和匀速直线运动的物体都称为物体处于平衡状态,受平衡力作用,故B错误;
C、小车在桌面上可能会受到摩擦力的作用,实验中为了减小摩擦力对实验的影响,绳子对小车的拉力不能过小,且F拉=G砝码-m砝码g,所以砝码的质量不能过小,故C正确;
D、将小车扭转一个角度,两个力不在同一直线上,二力不平衡,故松手后,小车将转动,不能保持平衡;设计此实验的目的是为了探究不在同一直线上的两个力是否平衡,故D错误。
答案:C
2.(教材图片拓展)如图所示,跳伞运动员在空中匀速直线下降。请回答下列问题:
(1)如果已知人和伞所受的总重力是1000N,请问他所受到的阻力的大小是____,方向是_________(选填“向上”或“向下”)。
(2)请从二力平衡的角度提出一个问题并回答