8.2《二力平衡》（知识框架+知识点解读+考点解析+巩固训练）-2023-2024学年八年级物理下册同步点拨与训练

8.2 二力平衡 一、平衡状态 静止在水平桌面的花瓶、叠放在一起的石头、匀速行驶的列车、匀速直线下降的跳伞运动员和降落伞。 分析归纳：以上物体受到几个力的作用，如果这几个力的作用效果相互抵消，相当于物体不受力，我们称这几个力平衡，或者说物体受到平衡力作用，这时物体处于平衡状态。物体处于平衡状态时，可能保持静止，也可能处于匀速直线运动状态。 1.平衡状态：物体受到几个力的作用时，保持静止状态和匀速直线运动状态统称为平衡状态。 2.平衡力：物体在受到几个力的作用时，处于平衡状态，我们就说这几个力平衡，二力平衡是最简单的平衡力。 3.二力平衡：当物体受两个力作用时，如果保持静止状态或匀速直线运动状态，则这两个力平衡，称为二力平衡。 点拨 运动和力的关系概括为以下几句：①若物体保持平衡状态，则物体受平衡力或不受力；②若物体的运动状态改变，则物体一定受非平衡力作用；③若物体受平衡力作用或不受力，则物体保持静止或匀速直线运动；④若物体受非平衡力，则物体的运动状态一定改变。 二、二力平衡的条件 提出问题：作用在一个物体上的两个力相互平衡，这两个力需要满足什么条件？ 猜想假设：可以从力的大小、方向、作用点这三个要素来考虑。 设计实验：在光滑的桌面上放一小车，在两边小盘里加上钩码，通过定滑轮使小车在水平方向受到两个相反力作用。改变作用在小车上的两个力三要素之一（控制变量法），看一看，在什么情况下小车处于平衡状态在什么情况下小车不能平衡？ 进行实验：按如图所示的实验装置，将系于小车两端的线，分别通过左右支架上的滑轮连接到托盘上。 （1）探究两个力的大小关系： ①在两端的托盘里分别放上质量不相等的砝码，观察小车的运动情况； ②在两端的托盘里分别放上质量相等的砝码，观察小车的运动情况。 （2）探究两个力的方向关系（保持两托盘里砝码的质量相等）： ①将两托盘放在小车的同侧，并放上质量相等的砝码，使两个力的方向相同，观察小车的运动情况。 ②把小车扭转一个角度，使两个力不在同一直线上，再释放，观察小车的运动情况； （3）探究两个力的作用点关系（保持两托盘中砝码的质量相等）：把方向相反的力分别施加在两个小车上，观察小车的运动情况。 实验现象及数据记录 小车在水平方向上所受二力的情况 小车运动状态 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 相反 是 是 改变 相等 相反 是 是 不改变 相等 相同 是 是 改变 相等 相反 否 是 改变 相等 相反 是 否 改变 分析及论证： （1）当小车受到大小相等、方向相反、并且作用在同一直线上的两个力作用时，其运动状态不变，即保持静止状态，处于平衡状态。 （2）当小车所受力的大小不同或所受力的方向相反或两个力不在同一直线上时，小车的运动状态都会发生变化，不再处于平衡状态。 实验结论：二力平衡的条件：当作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反、并且作用在同一条直线上，这两个力就彼此平衡。口诀：“同体、等大、反向、共线”。 交流与讨论： （1）实验中是如何改变小车所受拉力大小的？ 通过改变钩码（砝码）的数量来改变拉力的大小。 （2）实验中把小车扭转一个角度的目的是什么？ 目的：验证作用在同一直线的两个力是否二力平衡。 （3）实验中可以用木块代替小车吗？请说明理由。 不能，木块与桌面的阻力较大，对实验有影响。 点拨 为了消除小车车轮和木板之间的摩擦带给实验的影响，将实验装置设计成如图所示的形式，将系于小卡片（重力可忽略）两对角线分别跨过左右支架上的滑轮，在细线的两端挂上钩码，来进行实验探究二力平衡的条件。 误差分析：实验中的研究对象是小卡片，小卡片受到两边细线的拉力作用，拉力的大小等于钩码的重力。本实验尽管小卡片不受摩擦力作用，但是小卡片还受重力，所以要用轻质的卡片。用这个实验代替上述实验的好处是： ①纸片的重力忽略不计，目的是方便研究力的方向问题。 ②卡片悬在空中目的是排除了因小车与桌面之间产生的摩擦对实验现象的影响。 ③材料容易获得。 三、二力平衡的条件的应用 1.根据物体的受力情况，判断物体是否处于平衡状态，或者说受力是否平衡； （1）判断二力平衡的步骤： ①确定研究对象； ②分析受力情况； ③若同时满足二力平衡的4个条件，则受力平衡；物体保持静止或匀速直线运动状态。 （2）若受的是非平衡力，则物体运动状态要改变。 ①合力方向与运动方向相同，则加速；②合力方向与运动方向相反，则减速；③合力方向与运动方向不在同一直线，则拐弯；④速度为零的物体不一定处于平衡状态。 2.根据物体处于平衡状态，若受力则一定受平衡力。 3.物体处于平衡状态，根据其中一个力的大小、方向，确定另一个力的大小和方向。 ①我们在用弹簧测力