8.2 二力平衡（讲义）--【大单元教学】2024-2025学年八年级物理下册同步备课系列（人教版2024）

【八年级物理大单元设计】 8.2 二力平衡 【内容预览】 【学习目标】 1 【思维导图】 1 【知识梳理】 1 知识点1：二力平衡的条件 1 知识点2：二力平衡条件的应用 5 【课堂练习】 8 1. 依据生活经验认识平衡状态和平衡力的概念,会判断物体受到的力是否为平衡力。 2.通过探究二力平衡条件的实验过程,归纳、总结出二力平衡的条件。 3.会利用二力平衡的知识分析解决实际问题。 知识点1：二力平衡的条件 1. 现象探究 项目 图示 受力情况 运动状态 屋内的吊顶灯 受竖直向下的重力G和吊绳对它的竖直向上的拉力F拉 静止状态 放在水平面上的茶杯 受竖直向下的重力G和桌面对它的支持力F支 高速公路上匀速直线运动的汽车 受竖直向下的重力G、路面对它竖直向上的支持力F支、向前的牵引力F牵和向后的阻力F阻 匀速直线运动状态 空中匀速直线飞行的飞机 受竖直向下的重力、竖直向上的升力、向前的推力和向后阻力 探究归纳 物体受到力的作用时能保持静止或匀速直线运动状态，即运动状态不变 2. 平衡状态 物体受到几个力的作用时如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说物体处于平衡状态。 速度为零的不平衡状态 速度为零的物体不一定处于平衡状态。例如：物体以一定的初速度竖直向上抛出，当它到达最高点时，速度为零，但是受力却不平衡，只受到竖直向下的重力它并没有处于平衡状态。速度为零时，判断物体是否处于平衡状态，关键看其原状态能否“保持”。 3. 力的平衡 （1）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。 （2）二力平衡：当物体受到两个力的作用时，如果物体保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这两个力相互平衡，简称二力平衡。 平衡力与不受力 （1）当物体受到平衡力作用时，这几个力的作用效果相互抵消，物体运动状态不变，即相当于物体不受力。根据牛顿第一定律可知，此时物体应处于静止状态或匀速直线运动状态。 （2）物体不受力时，形状不会发生改变；物体受平衡力作用时，形状可能会发生改变。 【典例1】下列物体受到平衡力作用的是（　　） A．以大小不变的速度围绕地球做圆周运动的人造卫星 B．竖直向上抛出的石子 C．在水平公路上沿直线匀速行驶的汽车 D．从光滑斜面上下滑的小球 【典例2】如图所示，绳子吊着小球从A点静止释放，小球会摆动到B点再摆动到最高点C点，小球摆到C点时，小球处于 状态。（选填“平衡”或“非平衡”）    4.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？ 设计实验 实验时，让小车在水平方向上只受到两个力F1和F2的作用，我们从力的大小、方向去探究在水平方向上F1和F2满足什么关系时，小车可以保持平衡，最后再验证二力平衡时需要作用在同一物体上这一条件。 实验器材 滑轮两个、砝码若干（选最大的）、两个相同托盘（为了使两边拉力相等）、小车、细绳、光滑桌面（阻力小，以减小阻力对实验的影响）等。 实验步骤 （1）将细绳分别系于小车的两个挂钩上且保持两根细绳在一条直线上（图甲），在两个托盘中放入砝码，第一次左盘中砝码质量大，即F1>F2，观察小车的运动情况；第二次左右两盘中砝码质量相等，即F1=F2，观察小车运动情况；第三次左盘中砝码质量小，即F1<F2，观察小车运动情况。比较三次实验现象，可得只有当F1=F2，时小车才能静止。 （2）如图乙所示，在两个托盘中各放一个质量相等的砝码，将小车旋转一定角度，使两个拉力不在一条直线上，观察到小车会发生转动，最终直到F1和F2在同一条直线上时静止下来； （3）如图丙所示，把两个托盘上的细绳都系于一个挂钩上，两盘中的砝码质量相等，让两个托盘都向左拉小车时，会发现小车向左运动。 （4）如图丁所示，将两个相同的小车用细绳连接，分别系住一个托盘，保证两侧拉力大小相等、方向相反，作用在同一直线上，剪断连接的细绳后观察到左边的小车向左运动，右边小车向右运动。 实验记录 两个力的大小（相等或不相等） 两个力的方向（相同或不相同） 两个力是否在同一直线上 是否作用在同一物体上 小车是否平衡 操作（1） 不相等 相反 是 是 否 相等 相反 是 是 是 操作（2） 相等 相反 否 是 否 操作（3） 相等 相同 是 是 否 操作（4） 相等 相反 是 否 否 分析与论证 当作用在同一小车上的两个力大小相等、方向相反、在同一直线上时，小车处于平衡状态，当不满足其中任何一个条件时，小车都不能平衡 实验结论 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。 实验改进：用小卡片探究二力平衡的条件 为消除小车与桌面之间的摩像给实验带来的影响，也可以设计如图所示的实验，将系于小卡片（重力可忽略不计）两对角的细线分别跨过左、右支架上的滑轮，在细线的两端挂上钩码，进行实验探究二力平衡的条件。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。本实验还可以把小卡片用剪刀从中间剪开验证不在同一个物体上的两个力能否使小卡片平衡。 5. 判断二力平衡的方法 （1）根据二力平衡条件判断：作用在同一个物体上两个力，如果大小相等，方向相反，并且在同一条直上，则这两个力平衡。 （2）根据物体的运动状态来判断：若物体只受两个作用且处于静止状态或匀速直线运动状态，则这两力平衡。 巧记：二力平衡的条件 二力平衡的条件可简记为:同体、等大、反向、共线。 同体：作用在同一个物体上；等大：两个力的大小相等；反向：两个力的方向相反；共线：两个力在同一条直线上。 【典例3】如图所示，是小华和小明两同学探究“二力平衡条件”的实验。 （1）如图，小华将木块放置于水平桌面上，两边各用一段细绳通过定滑轮悬挂钩码，当左边悬挂三个钩码，右边悬挂两个钩码时木块A也能保持静止，这时木块在水平方向受到的力 （填“平衡”或“不平衡”），针对此现象，小明认为将木块A换成带轮子的小车，实验效果会更好；    （2）将系于轻质小卡片两个对角的细线分别跨过支架上滑轮，在细线两端挂上钩码，使作用在小卡片的两个拉力方向相反，实验选用轻质小卡片目的是 ； （3）将下图中A左侧再加一个砝码，能观察到小卡片是否平衡，这一步骤说明二力平衡要满足两个力大小 ；    （4）当小卡片平衡时，用剪刀沿虚线剪断小卡片（如图中C所示），发现小卡片不能保持平衡。这说明：相互平衡的两个力必须作用在 上。 知识点2：二力平衡条件的应用 1. 二力平衡的判断方法 （1）概念辨析法: 看两个力是否满足二力平衡的所有条件，是否作用在同一物体上，是否大小相等，是否方向相反，是否在同一直线上，满足以上条件的两个力彼此平衡。 （2）状态分析法：根据物体运动状态来判断。若物体只受两个力的作用，且处于平衡状态（静止或匀速直线运动），则这两个力一定是平衡力。 2. 找重心：利用二力平衡，可以找不规则物体的重心，例如前边讲的悬挂法找薄板的重心。 判断两个力是否为平衡力的方法 一圈受力物体(两个力的受力物体是不是同一物体) 二比大小(大小相等) 三看方向是否相反(方向相反) 四看是否在同一条直线上 3. 平衡力与相互作用力的区别 4. 同一直线上二力的合成 （1）合力与分力 当一个力的作用效果跟几个力共同作用产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力。组成合力的每一个力叫分力。这里的合力并不是指力的大小之和，而是用力所产生的作用效果来进行分析的，两个力产生的最大合力等于这两个力的大小之和,最小合力等于这两个力的大小之差。 （2）同一直线上同方向二力的合力，大小等于这两个力大小之和，方向与这两个力的方向相同。记作：F=F1+F2。 （3）同一直线上相反方向的两个力的合力，大小等于两个力大小之差的绝对值，方向和较大的那个力的方向相同。记作F=|F1-F2|。 （4）平衡力的合力为零 【典例3】（多选）图中，F1和F2是物体所受的方向相反的两个力，能使物体平衡的是（　　） A． B．  C．  D．   【典例4】北京冬奥会谷爱凌勇夺金牌，为国争光。如图是谷爱凌在空中的身影，下列说法正确的是（　　） A．谷爱凌正处于平衡状态 B．谷爱凌相对于任何参照物都是运动的 C．谷爱凌此时重力变小 D．谷爱凌的惯性没有发生变化 【典例5】（多选）起重机钢丝绳下吊着4×104 N的重物，下列情况中正确的是（ ） A．物体静止在空中时，钢丝绳拉力是4×104 N B．物体匀速上升时，钢丝绳的拉力大于4×104 N C．物体匀速下降时，钢丝绳的拉力小于4×104 N D．物体匀速上升和匀速下降时，钢丝绳的拉力都是4×104 N 【典例5】分析静止于水平桌面上杯子的受力情况，以下说法正确的是（　　） ①杯子对桌面的压力和桌子对杯子的支持力是一对相互作用力 ②杯子受到的重力和杯子对桌面的压力是一对相互作用力 ③杯子受到的重力和杯子对桌面的压力是一对平衡力 ④杯子受到的重力和桌子对杯子的支持力是一对平衡力 A．只有①③ B．只有①④ C．只有②③ D．只有②④ 【典例6】秋天的贵德梨香满园，请你在图中画出香梨静止时所受到的拉力和重力的示意图。 【典例7】立定跳高可分解为下蹲、蹬伸和腾空三个过程。如图为某运动员下蹲后在蹬伸过程中所受水平地面支持力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；时间内他所受合力方向为 ，他在 （填“”、“”或“”）时刻获得向上的最大速度。    1．北京冬奥会谷爱凌勇夺金牌。如图是谷爱凌在空中的身影，下列说法正确的是（　　） A．谷爱凌正处于平衡状态 B．谷爱凌受到非平衡力的作用 C．谷爱凌此时重力变小 D．谷爱凌此时没有惯性 2．2024年1月29日，第十四届全国冬运会高山滑雪比赛在国家高山滑雪中心开赛。如图所示，这是运动员沿斜坡加速下滑时的情景，此过程中运动员（　　） A．惯性变大 B．运动状态发生变化 C．所受重力的方向改变 D．受平衡力的作用 3．如图，小明驾驶平衡车在水平路面上匀速直线运动时，下列说法正确的是（　　） A．平衡车所受的重力与地面对平衡车的支持力是一对平衡力 B．小明所受的重力与平衡车对小明的支持力是一对相互作用力 C．平衡车受到小明的压力与平衡车对小明的支持力是一对相互作用力 D．小明所受的重力与小明对平衡车的压力是一对平衡力 4．如图甲所示，物体M静止在电梯底部，其上表面通过轻质弹簧与电梯顶部相连。M对电梯底部的压力为F，忽略M和电梯的形变，0~t1内，电梯静止，弹簧处于伸长状态，t1时刻后电梯由静止开始沿竖直方向运动。0~t4内，F与t的关系如图乙所示，则（　　）    A．t1~t2内，电梯可能向上运动 B．t2~t3内，物体M受力不平衡 C．t3~t4内，电梯一定做加速运动 D．t1~t4内，弹簧对M的拉力不变 5．跳水是我国在国际比赛中的优势项目。跳水运动员站在跳板上静止时，她对跳板的压力与她受到的支持力是一对 （选填“平衡力”或“相互作用力”），运动员越靠近跳板末端站立，跳板被压得越弯，说明力的作用效果与力的 有关。运动员被弹起上升到最高点时，她处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态． 6．室内天花板悬线上挂着一只吊灯。吊灯受到重力和 ，这两个力的施力物体分别是 和悬线，这两个力是一对 。 7．如图所示，用重锤打桩时，重锤跟桩的相互作用力为F，桩的质量为m，泥土对桩的阻力为f。打桩时桩所受合力的大小为 ，方向为 。 8．如图所示，一个质量为50kg的女孩漂浮在死海的水面上，正在悠闲地看书，女孩受到的重力是 N，她所受的合力是 N（g=10N/kg）。 9．某同学练习排球垫球时，排球离开胳膊后能够继续向上运动，是因为排球具有 ，排球的重力为2.7N，在竖直上升的过程中，某时刻所受空气阻力大小为0.5N，方向竖直向下，此时排球所受合力大小为 N． 10．质量为40kg的小船静止在水面上，它除了受到重力之外，还受到另外一个力的作用，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？（可把力的作用点画在重心上）。g取10N/kg 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 【八年级物理大单元设计】 8.2 二力平衡 【内容预览】 【学习目标】 1 【思维导图】 1 【知识梳理】 1 知识点1：二力平衡的条件 1 知识点2：二力平衡条件的应用 6 【课堂练习】 10 1. 依据生活经验认识平衡状态和平衡力的概念,会判断物体受到的力是否为平衡力。 2.通过探究二力平衡条件的实验过程,归纳、总结出二力平衡的条件。 3.会利用二力平衡的知识分析解决实际问题。 知识点1：二力平衡的条件 1. 现象探究 项目 图示 受力情况 运动状态 屋内的吊顶灯 受竖直向下的重力G和吊绳对它的竖直向上的拉力F拉 静止状态 放在水平面上的茶杯 受竖直向下的重力G和桌面对它的支持力F支 高速公路上匀速直线运动的汽车 受竖直向下的重力G、路面对它竖直向上的支持力F支、向前的牵引力F牵和向后的阻力F阻 匀速直线运动状态 空中匀速直线飞行的飞机 受竖直向下的重力、竖直向上的升力、向前的推力和向后阻力 探究归纳 物体受到力的作用时能保持静止或匀速直线运动状态，即运动状态不变 2. 平衡状态 物体受到几个力的作用时如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说物体处于平衡状态。 速度为零的不平衡状态 速度为零的物体不一定处于平衡状态。例如：物体以一定的初速度竖直向上抛出，当它到达最高点时，速度为零，但是受力却不平衡，只受到竖直向下的重力它并没有处于平衡状态。速度为零时，判断物体是否处于平衡状态，关键看其原状态能否“保持”。 3. 力的平衡 （1）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。 （2）二力平衡：当物体受到两个力的作用时，如果物体保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这两个力相互平衡，简称二力平衡。 平衡力与不受力 （1）当物体受到平衡力作用时，这几个力的作用效果相互抵消，物体运动状态不变，即相当于物体不受力。根据牛顿第一定律可知，此时物体应处于静止状态或匀速直线运动状态。 （2）物体不受力时，形状不会发生改变；物体受平衡力作用时，形状可能会发生改变。 【典例1】下列物体受到平衡力作用的是（　　） A．以大小不变的速度围绕地球做圆周运动的人造卫星 B．竖直向上抛出的石子 C．在水平公路上沿直线匀速行驶的汽车 D．从光滑斜面上下滑的小球 【答案】C 【详解】A．以大小不变的速度围绕地球做圆周运动的人造卫星，运动速度大小不变，方向改变，运动状态改变，不是平衡状态，受非平衡力作用，故A不符合题意； B．被竖直向上抛出的石子，运动速度大小不变，运动状态改变，不是平衡状态，受非平衡力作用，故B不符合题意； C．在水平公路上沿直线匀速行驶的汽车，运动速度大小不变，方向不变，运动状态不变，处于平衡状态，受平衡力作用，故C符合题意； D．从光滑斜面上下滑的小球不受摩擦力作用，在重力作用下，运动速度逐渐变大，运动状态改变，不是平衡状态，受非平衡力作用，故D不符合题意。 【典例2】如图所示，绳子吊着小球从A点静止释放，小球会摆动到B点再摆动到最高点C点，小球摆到C点时，小球处于 状态。（选填“平衡”或“非平衡”）    【答案】非平衡 【详解】不计空气阻力，小球摆到C点时，受到拉力和重力的作用，这两个力不在同一直线上，所以，此时小球所受的力是非平衡力，其处于非平衡状态。 4.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？ 设计实验 实验时，让小车在水平方向上只受到两个力F1和F2的作用，我们从力的大小、方向去探究在水平方向上F1和F2满足什么关系时，小车可以保持平衡，最后再验证二力平衡时需要作用在同一物体上这一条件。 实验器材 滑轮两个、砝码若干（选最大的）、两个相同托盘（为了使两边拉力相等）、小车、细绳、光滑桌面（阻力小，以减小阻力对实验的影响）等。 实验步骤 （1）将细绳分别系于小车的两个挂钩上且保持两根细绳在一条直线上（图甲），在两个托盘中放入砝码，第一次左盘中砝码质量大，即F1>F2，观察小车的运动情况；第二次左右两盘中砝码质量相等，即F1=F2，观察小车运动情况；第三次左盘中砝码质量小，即F1<F2，观察小车运动情况。比较三次实验现象，可得只有当F1=F2，时小车才能静止。 （2）如图乙所示，在两个托盘中各放一个质量相等的砝码，将小车旋转一定角度，使两个拉力不在一条直线上，观察到小车会发生转动，最终直到F1和F2在同一条直线上时静止下来； （3）如图丙所示，把两个托盘上的细绳都系于一个挂钩上，两盘中的砝码质量相等，让两个托盘都向左拉小车时，会发现小车向左运动。 （4）如图丁所示，将两个相同的小车用细绳连接，分别系住一个托盘，保证两侧拉力大小相等、方向相反，作用在同一直线上，剪断连接的细绳后观察到左边的小车向左运动，右边小车向右运动。 实验记录 两个力的大小（相等或不相等） 两个力的方向（相同或不相同） 两个力是否在同一直线上 是否作用在同一物体上 小车是否平衡 操作（1） 不相等 相反 是 是 否 相等 相反 是 是 是 操作（2） 相等 相反 否 是 否 操作（3） 相等 相同 是 是 否 操作（4） 相等 相反 是 否 否 分析与论证 当作用在同一小车上的两个力大小相等、方向相反、在同一直线上时，小车处于平衡状态，当不满足其中任何一个条件时，小车都不能平衡 实验结论 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。 实验改进：用小卡片探究二力平衡的条件 为消除小车与桌面之间的摩像给实验带来的影响，也可以设计如图所示的实验，将系于小卡片（重力可忽略不计）两对角的细线分别跨过左、右支架上的滑轮，在细线的两端挂上钩码，进行实验探究二力平衡的条件。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。本实验还可以把小卡片用剪刀从中间剪开验证不在同一个物体上的两个力能否使小卡片平衡。 5. 判断二力平衡的方法 （1）根据二力平衡条件判断：作用在同一个物体上两个力，如果大小相等，方向相反，并且在同一条直上，则这两个力平衡。 （2）根据物体的运动状态来判断：若物体只受两个作用且处于静止状态或匀速直线运动状态，则这两力平衡。 巧记：二力平衡的条件 二力平衡的条件可简记为:同体、等大、反向、共线。 同体：作用在同一个物体上；等大：两个力的大小相等；反向：两个力的方向相反；共线：两个力在同一条直线上。 【典例3】如图所示，是小华和小明两同学探究“二力平衡条件”的实验。 （1）如图，小华将木块放置于水平桌面上，两边各用一段细绳通过定滑轮悬挂钩码，当左边悬挂三个钩码，右边悬挂两个钩码时木块A也能保持静止，这时木块在水平方向受到的力 （填“平衡”或“不平衡”），针对此现象，小明认为将木块A换成带轮子的小车，实验效果会更好；    （2）将系于轻质小卡片两个对角的细线分别跨过支架上滑轮，在细线两端挂上钩码，使作用在小卡片的两个拉力方向相反，实验选用轻质小卡片目的是 ； （3）将下图中A左侧再加一个砝码，能观察到小卡片是否平衡，这一步骤说明二力平衡要满足两个力大小 ；    （4）当小卡片平衡时，用剪刀沿虚线剪断小卡片（如图中C所示），发现小卡片不能保持平衡。这说明：相互平衡的两个力必须作用在 上。 【答案】 平衡 见解析 相等 同一物体 【详解】（1）[1]物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，物体受到平衡力的作用，木块A能保持静止，说明木块在水平方向受到的平衡力的作用。 （2）[2]由于小卡片的质量很小，重力远小于卡片受到的拉力，所以选用轻质小卡片目的是忽略卡片重力对实验的影响。 （3）[3]将下图中A左侧再加一个砝码，小卡片受到的两个力的大小不相等，小卡片不能平衡，说明二力平衡要满足两个力大小相等。 （4）[4]当小卡片平衡时，用剪刀沿虚线迅速剪断小卡片，由于二力不在同一物体上，所以小卡片不能保持平衡，说明相互平衡的两个力必须作用在同一物体上。 知识点2：二力平衡条件的应用 1. 二力平衡的判断方法 （1）概念辨析法: 看两个力是否满足二力平衡的所有条件，是否作用在同一物体上，是否大小相等，是否方向相反，是否在同一直线上，满足以上条件的两个力彼此平衡。 （2）状态分析法：根据物体运动状态来判断。若物体只受两个力的作用，且处于平衡状态（静止或匀速直线运动），则这两个力一定是平衡力。 2. 找重心：利用二力平衡，可以找不规则物体的重心，例如前边讲的悬挂法找薄板的重心。 判断两个力是否为平衡力的方法 一圈受力物体(两个力的受力物体是不是同一物体) 二比大小(大小相等) 三看方向是否相反(方向相反) 四看是否在同一条直线上 3. 平衡力与相互作用力的区别 4. 同一直线上二力的合成 （1）合力与分力 当一个力的作用效果跟几个力共同作用产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力。组成合力的每一个力叫分力。这里的合力并不是指力的大小之和，而是用力所产生的作用效果来进行分析的，两个力产生的最大合力等于这两个力的大小之和,最小合力等于这两个力的大小之差。 （2）同一直线上同方向二力的合力，大小等于这两个力大小之和，方向与这两个力的方向相同。记作：F=F1+F2。 （3）同一直线上相反方向的两个力的合力，大小等于两个力大小之差的绝对值，方向和较大的那个力的方向相同。记作F=|F1-F2|。 （4）平衡力的合力为零 【典例3】（多选）图中，F1和F2是物体所受的方向相反的两个力，能使物体平衡的是（　　） A． B．  C．  D．   【答案】AD 【详解】AD．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，故AD符合题意； B．图中两个力不是作用在同一直线上，故不是一对平衡力，故B不符合题意； C．图中两个力的大小不相等，故不是一对平衡力，故C不符合题意。 故选AD。 【典例4】北京冬奥会谷爱凌勇夺金牌，为国争光。如图是谷爱凌在空中的身影，下列说法正确的是（　　） A．谷爱凌正处于平衡状态 B．谷爱凌相对于任何参照物都是运动的 C．谷爱凌此时重力变小 D．谷爱凌的惯性没有发生变化 【答案】D 【详解】A．谷爱凌此时受到竖直向下的重力、与其运动方向相反的阻力，这两个力不是平衡力，所以谷爱凌正处于非平衡状态，故A错误； B．以滑雪板为参照物时，谷爱凌的位置没有变化，是静止的，故B错误； C．谷爱凌此时质量不变，g的值不变，根据G＝mg可知，其重力大小不变，故C错误； D．谷爱凌的质量不变，惯性大小没有发生变化，故D正确。 故选D。 【典例5】（多选）起重机钢丝绳下吊着4×104 N的重物，下列情况中正确的是（ ） A．物体静止在空中时，钢丝绳拉力是4×104 N B．物体匀速上升时，钢丝绳的拉力大于4×104 N C．物体匀速下降时，钢丝绳的拉力小于4×104 N D．物体匀速上升和匀速下降时，钢丝绳的拉力都是4×104 N 【答案】AD 【详解】A. 物体静止在空中时,物体处于平衡状态,受到的拉力和重力是一对平衡力,钢丝绳的拉力等于4×104N，故A正确；B. 物体匀速上升时,物体处于平衡状态,受到的拉力和重力是一对平衡力,钢丝绳的拉力等于4×104N，故B错；C. 物体匀速下降时,物体处于平衡状态,受到的拉力和重力是一对平衡力,钢丝绳的拉力等于4×104N，故C错；D. 物体匀速上升和匀速下降时,物体都处于平衡状态,受到的拉力和重力是一对平衡力,钢丝绳的拉力都等于4×104N，故D正确．故选A. D. 点睛：物体的平衡状态包括两种：静止状态、匀速直线运动状态．静止在空中、匀速上升、匀速下降均为平衡状态，受到的拉力和重力都是平衡力，据此求出钢丝绳的拉力大小． 【典例5】分析静止于水平桌面上杯子的受力情况，以下说法正确的是（　　） ①杯子对桌面的压力和桌子对杯子的支持力是一对相互作用力 ②杯子受到的重力和杯子对桌面的压力是一对相互作用力 ③杯子受到的重力和杯子对桌面的压力是一对平衡力 ④杯子受到的重力和桌子对杯子的支持力是一对平衡力 A．只有①③ B．只有①④ C．只有②③ D．只有②④ 【答案】B 【详解】①杯子对桌面的压力和桌子对杯子的支持力作用在不同物体上，满足：异体、等大、反向、共线条件，是一对相互作用力，①正确； ②杯子受到的重力和杯子对桌面的压力方向相同，不满足：异体、等大、反向、共线条件，因此不是相互作用力，②错误； ③杯子受到的重力和杯子对桌面的压力方向相同，且不是作用在同一物体上，不满足：同体、等大、反向、共线条件，故不是平衡力，③错误； ④杯子受到的重力和桌子对杯子的支持力，大小相等、作用在同一个物体上，满足：同体、等大、反向、共线条件，是一对平衡力，④正确。 故选B。 【典例6】秋天的贵德梨香满园，请你在图中画出香梨静止时所受到的拉力和重力的示意图。 【答案】 【详解】香梨静止时所受到的拉力和重力是一对平衡力，从香梨重心，分别沿竖直向下和竖直向上的方向画一条有向线段，并分别用G和F表示，注意两条线段长度要相等。 【典例7】立定跳高可分解为下蹲、蹬伸和腾空三个过程。如图为某运动员下蹲后在蹬伸过程中所受水平地面支持力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；时间内他所受合力方向为 ，他在 （填“”、“”或“”）时刻获得向上的最大速度。    【答案】 500 竖直向上 【详解】[1]运动员下蹲后、蹬伸前处于静止状态图中这段时间，其受力平衡，重力和支持力平衡，二力的大小相等，则由图像可知运动员的重力 [2]运动员受到地面的支持力F方向竖直向上，运动员的重力G方向竖直向下。 [3]由图像可知：内， 运动员所受合力竖直向上，运动员向上加速运动，其速度增大。t2~t3内 运动员所受合力竖直向上，运动员继续向上加速运动，其速度增大。当 时的速度最大，即在时刻的速度最大；内， 运动员受到合力竖直向下，由于惯性运动员还是会继续向上运动但是向上的速度会减小。 1．北京冬奥会谷爱凌勇夺金牌。如图是谷爱凌在空中的身影，下列说法正确的是（　　） A．谷爱凌正处于平衡状态 B．谷爱凌受到非平衡力的作用 C．谷爱凌此时重力变小 D．谷爱凌此时没有惯性 【答案】B 【知识点】重力的概念、惯性的概念、平衡状态的判断、二力或多力平衡问题 【详解】AB．谷爱凌此时受到竖直向下的重力、与其运动方向相反的阻力，这两个力不是平衡力，所以谷爱凌正处于非平衡状态，故A错误，B正确； C．谷爱凌此时质量不变，g的值不变，根据G＝mg可知，其重力大小不变，故C错误； D．一切物体任何时候都具有惯性，谷爱凌此时有惯性，故D错误。 故选B。 2．2024年1月29日，第十四届全国冬运会高山滑雪比赛在国家高山滑雪中心开赛。如图所示，这是运动员沿斜坡加速下滑时的情景，此过程中运动员（　　） A．惯性变大 B．运动状态发生变化 C．所受重力的方向改变 D．受平衡力的作用 【答案】B 【知识点】力可以改变物体的运动状态、惯性的概念、平衡状态的判断、重力的方向 【详解】A．惯性是物体的属性，只与物体的质量有关，因此运动员沿斜坡加速下滑时惯性不变， 故A不符合题意； B．运动员沿斜坡加速下滑时，速度逐渐增大，所 以运动员的运动状态发生变化，故B符合题意； C．重力的方向始终是竖直向下的，不随物体位置的变化而变化，故C不符合题意； D．运动员沿斜坡加速下滑时，不处于平衡状态，因此不受平衡力，故D不符合题意。 故选B。 3．如图，小明驾驶平衡车在水平路面上匀速直线运动时，下列说法正确的是（　　） A．平衡车所受的重力与地面对平衡车的支持力是一对平衡力 B．小明所受的重力与平衡车对小明的支持力是一对相互作用力 C．平衡车受到小明的压力与平衡车对小明的支持力是一对相互作用力 D．小明所受的重力与小明对平衡车的压力是一对平衡力 【答案】C 【知识点】平衡力与相互作用力的区别 【详解】A．平衡车和人的总重力等于地面对平衡车的支持力，平衡车所受的重力与地面对平衡车的支持力大小不相等，不是一对平衡力，故A错误； B．小明所受的重力与平衡车对小明的支持力都作用在同一物体上，不是一对相互作用力，故B错误； C．平衡车受到小明的压力与平衡车对小明的支持力，大小相等、方向相反、作用在两个相互接触的物体上，是一对相互作用力，故C正确； D．小明所受的重力与小明对平衡车的压力方向相同，不是一对平衡力，故D错误。 故选C。 4．如图甲所示，物体M静止在电梯底部，其上表面通过轻质弹簧与电梯顶部相连。M对电梯底部的压力为F，忽略M和电梯的形变，0~t1内，电梯静止，弹簧处于伸长状态，t1时刻后电梯由静止开始沿竖直方向运动。0~t4内，F与t的关系如图乙所示，则（　　）    A．t1~t2内，电梯可能向上运动 B．t2~t3内，物体M受力不平衡 C．t3~t4内，电梯一定做加速运动 D．t1~t4内，弹簧对M的拉力不变 【答案】D 【知识点】力与运动的关系、力与图像结合问题 【详解】A．物体M静止在电梯底部，弹簧处于伸长状态，0~ t1内，电梯静止，物体也静止，受力平衡，则受到重力G、地面的支持力F和弹簧的拉力T；由于压力与支持力是相互作用力，大小是相等的，则有 G=F2+T 当t1~t2内，压力变为小于F2的F1，弹力和重力不变，此时 G> F1+T 则物体受力不平衡，由静止变为运动，速度变大了，则运动方向与较大的力方向相同，说明电梯是向下加速运动的，故A不符合题意； B．t2~t3内，压力恢复到静止时的大小，说明受力平衡，因而是匀速下降，故B不符合题意； C．t3~t4内，压力F3大于F2，此时G<F3+T 电梯向下则是减速运动，如果向上运动，则是加速运动，故C不符合题意； D．由于忽略M和电梯的形变，因而弹簧的长度始终不变，形变大小不变，因而弹簧的弹力保持不变，t1~t4内，弹簧对M的拉力不变，故D符合题意。 故选D。 5．跳水是我国在国际比赛中的优势项目。跳水运动员站在跳板上静止时，她对跳板的压力与她受到的支持力是一对 （选填“平衡力”或“相互作用力”），运动员越靠近跳板末端站立，跳板被压得越弯，说明力的作用效果与力的 有关。运动员被弹起上升到最高点时，她处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态． 【答案】 相互作用力 作用点 非平衡 【知识点】力的三要素对力的作用效果的影响、平衡状态的判断、平衡力与相互作用力的区别 【详解】[1]她对跳板的压力与她受到的支持力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在两个物体上，是一对相互作用力。 [2]运动员越靠近跳板末端站立，跳板被压得越弯，说明力的作用效果与力的作用点有关。 [3]运动员被弹起上升到最高点时，受到重力的作用，因此它处于非平衡状态。 6．室内天花板悬线上挂着一只吊灯。吊灯受到重力和 ，这两个力的施力物体分别是 和悬线，这两个力是一对 。 【答案】 拉力 地球 平衡力 【知识点】施力物体与受力物体、平衡力与相互作用力的区别 【详解】[1][2]室内天花板悬线上挂着的吊灯，它主要受到两个力的作用。首先，吊灯受到重力的作用，这是由于地球对吊灯的吸引而产生的。因此，重力的施力物体是地球。其次，吊灯还受到悬线的拉力作用，这是因为悬线将吊灯悬挂起来，对吊灯有一个向上的拉力。所以，拉力的施力物体是悬线。 [3]重力和拉力，都作用在吊灯上，且它们的大小相等、方向相反、作用在同一直线上。根据平衡力的定义，我们可以判断这两个力是一对平衡力。 7．如图所示，用重锤打桩时，重锤跟桩的相互作用力为F，桩的质量为m，泥土对桩的阻力为f。打桩时桩所受合力的大小为 ，方向为 。 【答案】 F+mg-f 竖直向下 【知识点】力作用的相互性、合力及力的合成、二力或多力平衡问题 【详解】[1][2]因桩受到向下的力为桩本身的重力及重锤跟桩的作用力，而由于桩向下运动，故泥土对桩有向上的阻力，故合力应为F+mg-f。桩受到的合力方向竖直向下。 8．如图所示，一个质量为50kg的女孩漂浮在死海的水面上，正在悠闲地看书，女孩受到的重力是 N，她所受的合力是 N（g=10N/kg）。 【答案】 500 0 【知识点】重力的计算与估算、同一直线上二力的合成、二力或多力平衡问题 【详解】[1]女孩受到的重力是 [2]由于女孩漂浮在死海的水面上，处于平衡状态，受平衡力的作用，平衡力的合力为0。 9．某同学练习排球垫球时，排球离开胳膊后能够继续向上运动，是因为排球具有 ，排球的重力为2.7N，在竖直上升的过程中，某时刻所受空气阻力大小为0.5N，方向竖直向下，此时排球所受合力大小为 N． 【答案】 惯性 3.2 【知识点】生活中的惯性现象、同一直线上二力的合成 【解析】略 10．质量为40kg的小船静止在水面上，它除了受到重力之外，还受到另外一个力的作用，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？（可把力的作用点画在重心上）。g取10N/kg 【答案】400牛；方向竖直向上；见解析 【知识点】力的示意图、重力的计算与估算、重力的示意图、二力或多力平衡问题 【详解】小船所受重力大小 重力的方向竖直向下，小船当前静止，处于平衡状态，则小船受到的另一个力与重力是一对平衡力，故另一个力的大小也为400N，方向是竖直向上的，小船受到两个力的作用点在小船的重心上，作图如下所示： 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $$