第八章第二节二力平衡同步讲解+例题 ----2024-2025学年人教版物理八年级下学期

第八章 运动和力 第2节 二力平衡 知识梳理 知识点一 二力平衡的概念 1.平衡状态：物体受到两个力(或多个力)作用时，如果能保持静止或匀速直线运动状态，我们说物体处于平衡状态(前者为静平衡，后者为动平衡)。例如：静止在桌面上课本就是处于平衡状态。 2.平衡力：使物体处于平衡状态的两个力(或多个力)叫做平衡力。物体受平衡力时，几个力的作用效果相互抵消，相当于不受力，即平衡力的合力为零。例如：匀速直线行驶的汽车，受到的牵引力和阻力平衡。 3.二力平衡：一个物体在两个力的作用下，保持静止状态或做匀速直线运动状态，我们就说，这两个力互相平衡或二力平衡。受力物体是否处于平衡状态，是判断物体是否受平衡力的方法之一。 例1．如图所示，物体处于平衡状态的是（　　） A．加速下降的跳伞运动员 B．被磁体吸引运动轨迹改变的铁球 C．绕手做匀速圆周运动的橡皮 D．匀速直线运动的太阳能汽车 解析解：物体受到平衡力作用时保持平衡状态，即静止状态或匀速直线运动状态。 A、加速下降的跳伞运动员，速度不断变化，不是平衡状态，故A错误； B、被磁体吸引运动轨迹改变的铁球，运动方向不断变化，不是平衡状态，故B错误； C、绕手做匀速圆周运动的橡皮，运动方向不断变化，不是平衡状态，故C错误； D、匀速直线运动的太阳能汽车，处于匀速直线运动状态，是平衡状态，故D正确。 故选：D。 知识点二 探究二力平衡的条件 1.实验探究：二力平衡的条件 提出问题：二力平衡的条件是什么? 猜想与假设：可能与两个力的大小、方向、是否在同一条直线上、是否作用在同一物体上有关。 设计实验方案：依次保持其中的三个条件不变，只改变其中一个条件，观察硬纸板的运动情况，探究二力平衡条件时注意控制变量法的使用。 实验步骤： (1)将细绳分别系于纸板的1、2两个拉环上且保持两绳共线(如图甲)，在两边挂上钩码，第一次左边钩码的数量多(质量大)，即 观察纸板是否能保持静止；第二次两边所挂钩码的数量相同(质量相等)，即 ，观察纸板的状态；第三次左边钩码数量少(质量小)，即 观察纸板的状态。比较三次实验现象，不难看出：只有当 F₁ 和F₂ 相等时，纸板才能静止(如图乙)。 (2)如图丙所示，把细绳分别系于3、4 两个拉环上，在两边各挂一个相同钩码时，观察纸板的状态，结果纸板会发生转动，直到F₁和F₂在同一条直线上，纸板停止转动。 (3)如图丁所示，把两细绳都系于1拉环上，两细绳所挂的钩码不变，会发现纸板将向左运动实验记录： 实验 序号 纸板所受二力情况 纸板的运动情况 大小 方向 是否在同一 条直线上 1 不相等 相反 是 由静止变运动(向拉 力大的一边运动) 2 相等 相反 是 保持静止 3 不相等 相反 是 由静止变运动(向拉 力大的一边运动) 4 相等 相反 否 由静止变运动(旋 转) 5 相等 相同 是 由静止变运动(向 两拉力方向运动) (4)图乙中的硬纸板，若受到大小相等、方向相反，且在同一直线上的两个力、用剪刀从纸板中间纵向剪开，会发现硬纸板分别向左、向右运动。 分析论证：当纸板受到的两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上时，纸板就处于平衡状态；而当不满足其中任何一条件时，纸板都不会平衡。 实验结论： (1)二力平衡：如果物体在两个力作用下，两个力的作用效果相互抵消，物体保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这两个力平衡。 (2)二力平衡的条件是：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。 温馨提示：判断某物体受到的两个力是否为二力平衡，有三种方法：(1)看物体是否处于平衡(即物体是否保持静止或匀速直线运动)状态；(2)看两个力是否同时满足“同体”、“等大”、“反向”、“共线”四个条件；(3)看两个力的合力是否为零。作用在同一物体上的两个力，若大小相等，方向相反，作用在同一直线上，则其合力 反过来，若两个力合力为零，则这两个力必为平衡力。同理，若作用在物体上的平衡力为多个力时，这多个力也满足 2.二力平衡条件的应用 (1)利用二力平衡条件判定物体的平衡状态。当物体只受到两个力的作用，并且满足二力平衡的条件时，则可以判定物体处于静止状态或匀速直线运动状态。反之，若物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，一定受平衡力的作用，此时 (2)已知物体在受力情况下处于平衡状态(即静止或匀速直线运动状态)时，可以判断所受的力是平衡力。若是平衡力，则这两个力一定是作用在同一物体上，作用在同一直线上，大小相等，方向相反。 (3)已知一个力的大小、方向，根据二力平衡的条件可确定另外一个力的大小和方向。例如，重 1N 的电灯静止地吊在空中，则绳对灯的拉力是多大?方向如何?因为电灯静止时受重力和灯绳的拉力，这两个力是一对平衡力，重力的大小为1N，方向竖直向下，根据二力平衡的条件，则拉力的大小也为1N，方向竖直向上。 例2．如图中甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。 （1）小华将系于小卡片（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，并通过调整 　 　来改变拉力的大小； （2）当小卡片平衡时，小华将小卡片转过一个角度，松手后观察小卡片能否平衡，是为了验证 　 　； （3）在探究同一问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，同学们认为小华的实验优于小明的实验。其主要原因是 　 　。 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 解析解：（1）小卡片两端通过滑轮各挂一个钩码，两个钩码由于重力通过绳子对小卡片施加了两个向相反方向的拉力，拉力的大小等于钩码的重力，钩码的数量越多，拉力就越大，所以实验中通过调整钩码个数可改变拉力的大小。 （2）小卡片转过一个角度，小卡片两端的拉力就不在一条直线上，松手后小卡片会发生转动，不能平衡，说明了不在同一直线上的两个力不能平衡。所以设计此实验步骤是为了探究不在同一直线上的两个力是否能平衡。 （3）小明将木块放在水平桌面上，木块和水平桌面上可能会产生摩擦力，就会影响实验效果；当木块两端的拉力相差很小时，因为受到摩擦力的作用，木块仍会保持平衡，对实验结果有影响；而小华的方案中，纸片的质量远小于钩码的质量且纸片悬空，减小了摩擦力对实验结果的影响，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选：A。 故答案为：（1）钩码个数；（2）不在一条直线上的两个力是否能平衡；（3）A。 知识点三 平衡力和物体运动状态的关系 物体在平衡力的作用下运动状态不变，物体在非平衡力的作用下运动状态就会发生改变。 如果受力不平衡，则物体的运动状态一定发生改变：静止的物体将由静止开始运动；运动的物体运动状态即速度的大小或方向将发生改变。例如，火车在平直的轨道上行驶，如果牵引力大于阻力，火车将加速；如果牵引力小于阻力，火车将减速；牵引力和阻力相等时，水平方向二力平衡，火车匀速直线前进。向斜上方抛出去的铅球，在重力的作用下，速度的大小和方向都在不断变化。 例3．下列关于相互作用力和平衡力的说法正确的是（　　） A．花瓶静置于水平桌面上，花瓶受到的重力和花瓶对桌子的压力是一对相互作用力 B．加速上升的火箭，火箭受到的燃气的推力和火箭自身的重力是一对平衡力 C．在水平路面上行驶的汽车，受到的牵引力和阻力是一对平衡力 D．划船时，桨对水的力和水对桨的力是一对相互作用力 解析解：A、花瓶静置于水平桌面上，花瓶受到的重力和花瓶对桌子的压力作用在两个物体上，不是一对相互作用力，故A错误； B、加速上升的火箭，火箭受到的燃气的推力和火箭自身的重力作用在同一物体上，大小不相等，不是一对平衡力，故B错误； C、在水平路面上行驶的汽车，如果汽车不是处于平衡状态，受到的牵引力和阻力不是平衡力，故C错误； D、划船时，桨对水的力和水对桨的力大小相等、方向相反、作用在两个物体上，作用在同一条直线上，是一对相互作用力，故D正确。 故选：D。 例4．如图所示，一辆太阳能汽车在水平公路上做匀速直线运动。下列说法正确的是（　　） A．汽车受到的重力和汽车受到的阻力是一对平衡力 B．汽车受到的重力和地面受到的压力是一对平衡力 C．汽车受到的阻力和地面对汽车的支持力是一对相互作用力 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 解析解：A．汽车受到的重力和汽车受到的阻力不在同一直线上，不是一对平衡力，故A错误； B．汽车受到的重力和地面受到的压力作用在两个物体上，不是一对平衡力，故B错误； C．汽车受到的阻力和地面对汽车的支持力没有在同一直线上，不是一对相互作用力，故C错误； D．汽车对地面的压力和地面对汽车的支持力作用在两个物体上，大小相等、方向相反，在一条直线上，是一对相互作用力，故D正确。 故选：D。 课堂检测 1．一个做直线运动的物体所通过的路程s，运动的速度v和运动时间t所构成的图象如下，其中能表示 物体受平衡力的图象是（　　） A． B． C． D． 2．如下图所示，下列物体能处于平衡状态的是（　　） A． B． C． D． 3．物理课本静止放在水平桌面上，下列各对力中属于平衡力的是（　　） A．桌子受到的重力和物理课本对桌面的压力 B．桌子受到的重力和桌面对物理课本的支持力 C．物理课本受到的重力和物理课本对桌面的压力 D．物理课本受到的重力和桌面对物理课本的支持力 4．如图所示的无人机，在匀速上升、空中悬停、匀速下降阶段旋翼受到的升力分别为F1、F2、F3，不计机身受到的空气阻力，则（　　） A．F1＝F2＝F3 B．F1＜F2＜F3 C．F1＝F3＞F2 D．F1＞F2＞F3 5．氢气球用绳子系着一个重物，共同以10m/s的速度匀速竖直上升，当到达某一个高度时，绳子突然断开，这个重物将（　　） A．继续上升一段，然后下落 B．立即下落 C．以原来的速度一直上升 D．以上说法都不对 6．某中学初二年级同学在探究同一直线二力合成的实验中，把一根轻质弹簧的一端固定在O点，另一端用尼龙细线固定在弹簧秤的挂钩上，每次实验时，他们都将弹簧由A拉伸到B位置。研究过程及实验数据如图（a）、（b）、（c）所示，请仔细观察图中的装置、操作及现象，然后归纳得出初步结论。 （1）比较图中（a）与（b）或（a）与（c）可知，此探究实验采用的科学方法的是 　等效替代　法。 （2）分析比较图中（a）与（c）中拉力的方向及弹簧的示数可得出的结论是：　 　。 7． 一个物体受到平衡力作用，物体会处于平衡状态。平衡状态指物体处于 　 　状态 或 　 　状态。 答案解析 1.解析解：运动物体受平衡力时处于匀速直线运动状态； A、表示随着时间的增大，速度越来越大，物体做加速运动，故A不符合题意； B、表示随着时间的增加，路程不变，说明物体保持静止，故B不符合题意； C、表示随着时间的增大，路程先变大后边小，说明物体做减速运动，故C不符合题意； D、表示随着时间的增大，速度保持不变，物体做匀速运动，故D符合题意。 故选：D。 2.解析解： A、由图知，二力不在同一直线上，不是一对平衡力，物体不能处于平衡状态，故A错误； B、由图知，这两个力符合平衡力的条件，因此是一对平衡力，物体能处于平衡状态，故B正确； C、由图知，二力作用在两个物体上，不是一对平衡力，物体不能处于平衡状态，故C错误； D、由图知，二力的大小不相等，则二力不是一对平衡力，物体不能处于平衡状态，故D错误。 故选：B。 3.解析解：A、桌子受到的重力和物理课本对桌面的压力大小不相同，方向却相同，不是一对平衡力，故A错误； B、桌子受到的重力和桌面对物理课本的支持力，作用在不同的物体上，不是一对平衡力，故B错误； C、物理课本受到的重力和物理课本对桌面的压力，作用在不同的物体上，不是一对平衡力，故C错误； D、物理课本受到的重力和桌面对物理课本的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上，是一对平衡力，故D正确。 故选：D。 4.解析解：由题意可知，这三次无人机都处于匀速直线运动状态或静止状态（即平衡状态），因此，无人机受到的是平衡力，不考虑阻力，则升力与重力平衡，二力的大小相等，且直升机的重力不变，所以F1＝F2＝F3＝G，故A正确，BCD错误。 故选：A。 5.解析解：向上运动的重物在绳子断裂后，但由于惯性，仍保持原来的运动状态，向上运动；由于重物受到重力的作用，所以重物向上运动的速度越来越小，经过一段时间后再下落，故A正确，BCD错误。 故选：A。 6.解析解：（1）实验中是通过弹簧相同的形变来表示受到相同的拉力，利用了a图中测力计的示数来代换bc两图中两个力的合力。这种方法叫等效替代法。 （2）将两个图结合起来分析，c图中两个力的合力与a图中的力大小相等，都为4N．c图中的两个力分别为1N和5N，从数量关系上分析，两个力的合力等于这两个分力的大小之差。并且方向与较大的哪个力的方向相同。 故答案为：（1）等效替代法；（2）在同一直线上，方向相反的两个力的合力大小等于两力大小之差，合力的方向跟较大力方向相同 7.解析解：物体在不受外力作用或者所受的外力为平衡力的情况下总会处于静止或者匀速直线运动的状态，因此把物体处于静止状态或者匀速直线运动的状态叫做平衡状态。 故答案为：静止，匀速直线运动。 学科网（北京）股份有限公司 $$