八章第2节“二力平衡”新课讲义 ----2024-2025学年人教版物理八年级下学期

第八章 运动和力 8.2 二力平衡 ★学习目标 1.了解平衡状态和二力平衡概念； 2.理解二力平衡的条件； 3.会进行一条直线上的力的合成； 4.理解平衡力的概念。 知识回顾：牛顿第一定律告诉我们： 物体不受力时（不存在）→静止状态或匀速直线运动状态（运动状态不变） 物体受力时→静止状态或匀速直线运动状态 物体受力时→变速运动（两种情况） 如图，叠放在一起的石块静止不动；上下保持平衡的花样滑冰运动员和匀速直线下降的气球均处于静止或做匀速直线运动的状态。 我们把物体处于静止或做匀速直线运动的状态叫平衡状态。 平衡状态下，物体受到的力叫力的平衡。 当物体只受两个力的作用时，这两个力就是二力平衡。 一、平衡力 平衡状态下物体受到的力 静止在桌面上的花瓶受到重力和桌面对它的支持力的作用；匀速吊起的货物受到重力和钢绳的拉力作用。 物体处于平衡状态时，所受到的力叫平衡力；物体只受两个力时的平衡状态叫二力平衡。 二、二力平衡的条件 【实验探究】探究二力平衡条件： 小车放在光滑水平的桌面上，两边小盘上放置砝码；按下列步骤进行试验。 1.向两小盘放置质量相同的砝码，试验结论填入表格； 2.向两小盘放置不同质量的砝码，观察小车运动，并完善表格； 3.两小盘放置相同质量的砝码，把小车转动一个小角度并完成表格。 实验表格： 小车拉力情况 小车运动状态 受力大小 方向 是否在一条直线上 相等 相反 是 静止 不相等 相反 是 开始运动 相等 相反 否 转动 实验结论： 1.作用在同一物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，并且在同一直线上，这两个力就彼此平衡，这两个力叫平衡力。 简单称之为：同物、等大、反向、同线。 2.如果物体上只受到两个力作用，两力大小相等、方向相反并在同一直线上，那么物体一定处于静止或匀速直线运动状态。 生活中二力平衡的例子很多，请说出三个以上这样的例子。 1.公路上匀速行驶的汽车（牵引力和阻力）； 2.匀速下降的降落伞（重力和空气阻力）； 3.静止在书桌上的课本（重力和书桌对它的支持力）等。 三、二力平衡条件的应用 1.根据物体处于静止状态或匀速直线运动状态，可以判断出作用在物体上的两个力是平衡力，进而判断所求力的大小和方向。 2.根据受力情况判断物体的运动状态 阻力等于牵引力，小车做匀速直线运动。 【课堂练习】 1．下列是有关物体的描述，其中物体处于平衡状态的是（　　） A．加速奔跑的猎豹 B．停在地上的足球 C．匀速转弯的汽车 D．抛在空中的铅球 2．以下校园活动的场景中，有关说法正确的是（    ） A．引体向上——人拉住单杠静止时， 单杠对人的拉力与人的重力平衡 B．50m测试——人冲过终点时不能立即停下来， 是由于受惯性作用 C．排球比赛——将排球向上垫起，力只改变了物体的运动状态 D．掷实心球——若球在最高点时所受外力全部消失，球将保持静止 3．消防员在紧急集合时，往往抓住一根竖直的杆从楼上滑下。如果某消防员自身及装备质量共80kg，当他抓着竖直的杆匀速下滑时，人受到的摩擦力方向_________（选填“竖直向上”或“竖直向下”），人下滑过程中受到的重力是_________N。 4．重为50牛的小车放在水平地面上，用5牛水平向右的力拉小车，小车静止，此时小车受到地面的摩擦力大小为_________牛；用10牛水平向右的力拉小车，小车向右做匀速直线运动，速度为2米/秒，合_________千米/时，此时小车受到的合力为_________牛。 5．若作用在一个物体上的两个力分别是5N和8N，且在同一直线上，则这两个力的合力是（　　） A．一定是13N B．一定是3N C．可能是3N或13N D．无法判断 6．如图所示，静止在水平地面上的书包重150牛。小丽用80牛的力竖直向上提书包，但没有提起，则书包受到地面的支持力为_________牛，书包处于_________（选填“平衡”或“不平衡”）状态，则书包所受合力为_________N。 7．在光滑的水平面上，甲、乙两位同学沿同一直线推一辆小车，甲用200N的力向右推，乙用300N的力向左推，则小车受到甲、乙两位同学的合力大小和方向是（　　） A．100N，向左 B．100N，向右 C．500N，向右 D．500N，向左 8．F1、F2是同一水平直线上的两个力，它们的合力大小为30N，方向向左，F1的大小是10N，则关于F2的大小和方向，下列说法中正确的是（　　） A．F2的大小一定是20N B．F2的大小一定是40N C．F2的方向一定沿水平向左 D．F2的方向可能向左，也可能向右 9．如图所示，一木块放置于水平桌面上，在水平力F1=8N和F2=3N的作用下处于静止状态，若撤去力F1，则木块在水平方向上受到的合力为（　　） A．8N，水平向右 B．5N，水平向左 C．11N，水平向右 D．0N 10．重力为G牛的小球竖直向上抛出，则小球在竖直上升时，小球受到的合力方向为____________；当球静止在水平地面上时，球受到的合力为_________N。 11．“燕山雪花大如席，片片吹落轩辕台。”出自唐代李白的《北风行》。如图，重为G的雪花从空中加速飘落的过程中，若雪花所受阻力为f，则雪花所受力的合力大小和方向为（　　） A．大小：G-f；方向：竖直向上 B．大小：G+f；方向：竖直向上 C．大小：G-f；方向：竖直向下 D．大小：G+f；方向：竖直向下 12．某实验小组利用如图甲所示的实验装置做“探究二力平衡的条件”实验时，请问： （1）实验时应选择_________（选填“光滑”或“粗糙”）的实验桌面； （2）在图甲实验的基础上，将小车在水平桌面上扭转一个角度后释放，观察小车的运动状态，这样做的目的是探究两个平衡的力是否作用在__________________； （3）为了探究两个平衡的力是否作用在同一个物体上，小明用轻质硬纸片代替小车做实验如图乙所示，他将要对硬纸片进行的操作是_________； （4）图甲如果将小车换成弹簧测力计，左右两侧分别挂有5N的钩码，则弹簧测力计的示数为_________（选填相应序号）； A．10Ν    B．5N    C．0N （5）小明同学完成以上的实验后，提出了一个问题后猜想：受一个力作用的物体也能保持平衡状态。为了验证猜想，他将一个小球用一根细线悬挂起来，如图丙所示；剪断细线后小球下落，如图丁所示。由实验可知，小明的猜想是_________（选填“正确”或“错误”）的。 14．在探究“二力平衡条件”的实验中，实验装置如图所示。 ①对比甲、乙方案，小明采用了乙方案，原因是这能减小_________对实验的影响； ②用乙方案实验时，保持F1与F2相等，将小车扭转一个角度，松手后小车不能保持平衡，设计这一步骤的目的是为了验证：二力平衡时，两个力必须在_________。 ③小亮采用丙方案实验时，卡片平衡后，用剪刀将卡片从中间剪开，并观察随之发生的现象，由此可以得到：二力平衡时，两个力必须作用在_________上。 15．在探究“二力平衡条件”的实验中，实验装置如图1所示。 （1）实验时，向左盘和右盘同时放入等重的砝码，这时木块保持静止，说明一对平衡力的_________； （2）现保持F与F；相等，将木块换成小车，然后将小车_________松手后，小车将不能静止，设计这一步骤的目的是验证二力平衡时的两个力一定作用在同一直线； （3）小明发现用图1装置将木块换成小车后仍无法完成全部探究过程，又设计了图2所示的装置。在卡片平衡时，用剪刀_________，并观察随之发生的现象，由此可以得到二力平衡的两个力作用在同一物体上； （4）在探究时，小明将小车放在水平桌面上，设计了如图1所示的实验，同学们认为图2的装置优于图1的实验。其主要原因是__________________。 A．容易让小卡片在水平方向上保持平衡 B．减少了阻力对实验结果的影响 C．小卡片容易扭转。 （5）利用图3装置，_________（能/不能）探究二力平衡的条件。 16．在探究“二力平衡的条件”实验中，邱老师采用的实验装置如图甲所示，小明同学采用的实验装置如图乙所示。 （1）实验中邱老师判断小车是否受平衡力作用的依据是小车保持_________（选填“静止”或“匀速直线运动”）状态； （2）左右两盘放质量相等的砝码，小车保持静止，将左盘中再添加一个砝码，小车将运动，说明彼此平衡的两个力大小_________； （3）小车处于静止后，保持F1与F2的大小不变，把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放。小车将转动，说明彼此平衡的两个力必须在_________； （4）小明同学采用的实验装置如图乙所示，他发现当左盘添加3N砝码、右盘添加2N砝码时，木块向左做匀速直线运动，他再向右盘添加_________N砝码，木块会向右做匀速直线运动。 【基础知识•过关检测】 1.下列物体中,受平衡力的是(　　) A.向上抛出的皮球 B.在水平桌面上静止的文具盒 C.沿斜面加速下滑的小球 D.匀速转弯的汽车 2.国家倡导全民健身，威海建设了许多体育主题公园。下列运动项目涉及到的物理知识描述正确的是（   ） A．打羽毛球——羽毛球运动到最高点时，羽毛球受力不平衡 B．打篮球——投篮时篮球划过一条弧线，因为篮球受到重力作用 C．踢足球——踢出去的足球在草地上越滚越慢，因为足球的惯性越来越小 D．引体向上——手握单杠身体向上运动时，手对单杠的拉力大于单杠对手的拉力 3.如图所示,人骑在马背上,人和马均处于静止状态。下列说法正确的是(　　) A.地面对马的支持力和马受到的重力是一对平衡力 B.马对地面的压力和地面对马的支持力是一对平衡力 C.马对人的支持力和人受到的重力是一对相互作用力 D.地面对马的支持力大小等于人和马受到的重力之和 4．小雨用水平力推水平地面上的汽车，若车保持静止，说明（　　） A．推力小于阻力 B．推力等于阻力 C．推力小于重力 D．推力等于重力 5．如图所示是小明探究二力平衡条件时的情形，他探究二力平衡需要满足的条件是（   ） A．大小相等 B．方向相反 C．作用在同一直线上 D．作用在同一物体上 6．汽车在平直公路上匀速行驶，下列说法正确的是（　　） A．若汽车停下来，惯性也就消失了 B．汽车受到的动力大于受到的阻力 C．汽车对地面的压力和地面对汽车的支持力是一对平衡力 D．汽车对地面的压力和地面对汽车的支持力是一对相互作用力 7.关于力与运动的关系，下列说法中正确的是（　　） A．静止的物体一定不受力的作用 B．运动的物体一定受力的作用 C．物体的运动不需要力来维持 D．物体在平衡力作用下，一定处于匀速直线运动状态 8.如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系图象如图乙所示，物体运动速度v与时间t的关系图象如图丙所示，由图象可知：t=1s时，物体受到的摩擦力为______ N；t=3s时，物体受到的摩擦力为______ N，物体做______ 运动（填“匀速直线运动”或“变速直线运动”）。 9.立定跳高可分解为下蹲、蹬伸和腾空三个过程。图为某运动员下蹲后在蹬伸过程中所受地面支持力F 随时间 t 变化的关系。据图可知，该运动员受到的重力为___________N；在 t1- t3 时间内，该运动员的速度___________（先变大后变小/一直变大/一直变小）。 10.(2023广西鹿寨期中节选)如图所示是实验小组探究二力平衡条件的实验装置。实验中每个钩码重力相同,摩擦忽略不计。 　 (1)如图甲装置,当左右两端同时各挂两个钩码时,小车静止,此时F1、F2的方向相反,大小相等;当左右两端同时取下一个钩码时,如图乙,小车仍静止,此时F3　　F4;当右端再挂上一个钩码时,如图丙,小车将做变速运动,此时F5_________F6;(均选填“>”“<”或“=”)  (2)在图甲实验的基础上,将小车扭转一个角度,松手后,小车将_________,说明两个力若平衡必须作用在__________________;  (3)当用剪刀剪断右侧细线后,小车将加速向左运动,说明两个力若平衡一定作用在_______________。  11.一辆自重为3000kg的大卡车，车上载有4000kg水泥，g=10N/kg。求： （1）车和水泥的总重力是多少N？ （2）若卡车在水平路面上匀速直线行驶的过程中所受阻力是总重力的0.04倍，卡车行驶过程中的牵引力是多少？ 学科网（北京）股份有限公司 $$