第八章 第二节 二力平衡【新课标·新素养】 ----2024-2025学年人教版物理八年级下学期

【新课标·新素养】2024—2025学年八年级物理下册精品讲义与分层练 第八章 运动和力 第二节 二力平衡 教材知识精品讲义 知识点 1 力的平衡及二力平衡的条件 1.力的平衡及平衡状态：物体受到几个力作用时，如果保持①_______或②_______状态，我们就说这几个力相互平衡，物体处于平衡状态。 2.二力平衡的条件：作用在③_______物体上的两个力，如果④_______、⑤_______,并且作用在⑥_______,这两个力就彼此平衡。 拓展解读 一对平衡力和一对相互作用力的相同点与不同点： 类别 一对平衡力 一对相互作用力 相同点 大小相等、方向相反，作用在同一直线上 不同点 作用在同一个物体上，可以是不同性质的力 作用在不同的物体上，是相同性质的力 其中一个力消失，另一个力不受影响 两个力同时产生、同时消失 图解物理 不可思议的叠石平衡艺术 巧学妙记 二力平衡的条件可以简记为“同体、等大、反向、共线”。二力平衡时要求四个条件同时具备，缺一不可。 知识点 2 二力平衡条件的应用 1.根据物体的运动状态判断物体的受力情况 (1)物体运动状态不变时，受⑦_______的作用，两个力的大小相等、方向相反，可根据一个力的大小和方向确定另一个力的⑧_______和⑨_______。挂在弹簧测力计下的物体处于静止状态时，物体所受弹簧的拉力和物体所受的重力是一对平衡力，两个力大小相等，这就是弹簧测力计测量物重的原理。 (2)物体的运动状态发生改变时，受非平衡力的作用。 2.根据物体的受力情况判断物体的运动状态 (1)物体受到平衡力的作用时，运动状态不变，静止的物体仍然静止，运动的物体做⑩_______运动。 (2)物体受到非平衡力的作用时，运动状态改变。 【答案】①静止 ②匀速直线运动 ③同一个 ④大小相等 ⑤方向相反 ⑥同一条直线上 ⑦平衡力 ⑧大小 ⑨方向 ⑩匀速直线 拓展解读 悬挂法确定重心 如图所示，首先找一根细绳，在薄板上找一点，用绳悬挂，画出薄板静止后的重力作用线，同理再找另一点悬挂，两条重力作用线的交点就是薄板重心。 重点实验 探究二力平衡的条件 实验装置 实验过程 把小车放在①_______(选填“光滑”或“粗糙”)的水平桌面上，向挂在小车两端的托盘里加钩码。观察小车在什么条件下会保持运动状态不变： (1)使两个托盘里的钩码质量不相等； (2)使两个托盘里的钩码质量相等； (3)保持两个托盘里的钩码质量②_______,把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放； …… 实验结论 进一步的研究表明：作用在同一个物体上的两个力，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。这就是二力平衡的条件 【答案】①光滑 ②相等 拓展解读 (1)用小车而不用木块进行实验，能够有效地减小摩擦，更方便观察小车的运动情况。 (2)为了消除小车和桌面之间的摩擦给实验带来的影响，可以使用轻质小卡片代替小车(小卡片的重力很小可以忽略不计)。 (3)向已处于平衡状态的托盘中加钩码时，所加钩码的质量不能太小，避免存在的摩擦使小车不能向质量大的托盘一端运动,造成错误的理解。 经典例题 题型 “平衡力”和“相互作用力”的辨别 【题型解法】 解答此类问题时，首先明确力的受力物体、力的大小及方向，再根据二力平衡的条件(相互作用力的特点)或受力物体的运动状态进行分析判断。 例(2023湖南邵阳中考)2023年5月5日，在亚洲举重锦标赛女子49公斤级比赛项目中，我国选手蒋惠花包揽“抓挺总”三金。如图为蒋惠花手举杠铃保持静止时的情景，下列属于一对平衡力的是 ( ) A.蒋惠花对杠铃的作用力和杠铃所受的重力 B.杠铃对蒋惠花的作用力和杠铃的受的重力 C.蒋惠花对杠铃的作用力和地面对蒋惠花的支持力 D.蒋惠花对杠铃的作用力和杠铃对蒋惠花的作用力 【解析】 选项 受力物体 比较分析 判断 A 杠铃 杠铃在这两个力的作用下静止,且两个力满足二力平衡条件 平衡力 B 人 杠铃 两个力方向相同 C 杠铃 人 地面对人的支持力等于人和杠铃所受重力之和,大于人对杠铃的作用力 D 杠铃 人 大小相等，方向相反，作用在同一直线上，同时产生、同时消失 相互作用力 【答案】A 【举一反三】变式 (2024河南唐河期中)闹钟静止在水平桌面上，如图所示。下列属于一对平衡力的是 ( ) A.闹钟所受的重力和闹钟对桌面的压力 B.闹钟所受的重力和桌面对闹钟的支持力 C.闹钟对桌面的压力和桌面对闹钟的支持力 D.桌子所受的重力和地面对桌子的支持力 【答案】B 《第2节 二力平衡》分层练 基础过关全练 知识点 1 力的平衡及二力平衡的条件 1.(2024山东平阴期末)下列相关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.【教材图片变式】(2023广西鹿寨期中节选)实验小组用如图所示的装置探究二力平衡条件。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______________； 知识点 2 二力平衡条件的应用 3.【原创】【新特色·现代科技】(多选)2024年6月2日，嫦娥六号成功着陆在月球背面南极－艾特肯盆地预选着陆区，开启人类探测器首次在月球背面实施的样品采集任务。如图所示，若探测器静止在水平月面上时，探测器所受的重力为G、对月面的压力为F1、所受月面的支持力为F2,下列说法正确的是 ( ) A.F1和F2是一对相互作用力 B.F1和G是一对相互作用力 C.F1和F2是一对平衡力 D.F2和G是一对平衡力 4.(2024广西百色期中)吊车以2m/s的速度将重为1×104N的物体匀速向上提起，这时钢索对物体的拉力是_______N；若吊车改为以3m/s的速度使物体匀速下降，此时钢索对物体的拉力大小是_______N。 能力提升全练 5.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 6.【新课标·科学论证】(2024山东潍坊潍城期中,3,)下列不借助工具在水平地面上无法保持的动作是 ( ) 7.(2024江苏南通崇川期中，22节选，)用如图所示的装置探究“二力平衡的条件”。 (1)以卡片作为研究对象，在线的两端分别挂上适量的钩码(每个钩码质量均为50g),对卡片施加两个拉力，则所选卡片质量最合适的是_______。 A.5g B.10g C.50g D.100g (2)将系于小卡片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，使作用在小卡片上的两个拉力方向_______,并通过调整_______来改变拉力的大小。 (3)在卡片平衡时，用剪刀将卡片从中间剪开，并观察实验现象，由此可得出二力平衡的一个条件是_____________________。 8.(2024安徽亳州期中，22，)“绿色环保，低碳出行”，目前国家在大力推广新能源汽车的使用。如图所示是我省某一家汽车厂家生产的一款纯电动汽车，其质量为1670kg,g取10N/kg。则： (1)该车的重力为多少？ (2)该车在水平路面上匀速直线行驶时受到的阻力为车重的0.02倍，则该车匀速直线行驶时的牵引力为多少？ 素养探究全练 9.【新课标·质疑创新】如图甲是街头魔术“人体悬空”，神奇的表演让观众啧啧称奇，倍感神秘，但图乙的场景又让人大跌眼镜。原来魔术表演者旁边有一根钢管，钢管延伸出来的短板正好可以让他坐在上面。不过这样也是非常耗费体力的，难怪表演者坚持了不久就因体力不支而站起。请根据甲、乙两图，写一句评论，表明在该魔术中物理规律是否“失效”，并作简单说明：______________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 甲 乙 10．在“探究二力平衡的条件”活动中。 (1)如果物体只受到两个力的作用，且处于静止或匀速直线运动状态，说明这两个力是相互平衡的。小明和小红两位同学不断改进并先后设计了三个实验方案，如图甲所示，请你判断出他们改进的先后顺序： (用字母ABC表示)，这样的改进是为了减小 对实验的影响； (2)如图乙是最终确认的实验方案。此方案中由于 ，故卡片的重力可以忽略不计； (3)将图乙中的小卡片旋转一个角度，并保持两个拉力方向相反，松开手后小卡片不能平衡了，本次实验探究的是： ； (4)小明又提出，利用如图丙所示的实验装置来探究物体做匀速直线运动时二力平衡的条件。那如何探究物体做匀速直线运动时的二力平衡条件呢？在已知钩码的重力前提下，小明提出了自己的实验方案：用弹簧测力计拉着钩码在 (选填“水平方向”或“竖直方向”、“任意方向”)做匀速直线运动，根据观察到 且等于钩码重力的现象，可以得出结论：物体静止时的二力平衡条件同样适用于物体处于匀速直线运动状态； (5)如图丁，小红尝试在匀速直线运动状态下进行研究：在右边绳端挂2N重的钩码，然后通过弹簧测力计向左水平匀速拉动木块，此时弹簧测力计的示数为2.2N，从而得出“相互平衡的两个力大小不相等”，此结论是 (选填“正确”或“错误”)的；此时若让木块水平匀速向右运动，则弹簧测力计的示数应该为 N。 【参考答案及解析】 第2节 二力平衡 基础过关全练 1.B 加速奔跑的猎豹、抛在空中的铅球，其速度大小发生改变，不是处于平衡状态，故A、D错误；停在地上的足球，处于静止状态，处于平衡状态，故B正确；匀速转弯的汽车，其运动方向不断改变，不是处于平衡状态，故C错误。 【易错警示】 物体的运动快慢或运动方向发生变化，物体的运动状态就会发生变化，即不处于平衡状态。 2.【答案】(1)= < (2)转动同一直线上 【解析】(1)甲中小车静止，受力平衡，F1、F2的方向相反，大小相等；左右两端同时取下一个钩码时，小车仍静止，F1、F4的方向相反，大小相等；当右端再挂一个钩码时，小车做变速运动，受力不平衡，此时F3<F。 (2)在图甲实验的基础上，将小车扭转一个角度，松手后小车会发生转动，直到两边的细线在同一条直线上，说明两个力若平衡必须作用在同一直线上。 3.AD 探测器所受重力G的受力物体是探测器，方向竖直向下；探测器对月面的压力F的受力物体是月球，方向垂直水平月面向下；探测器所受月面的支持力F2的受力物体是探测器，方向垂直水平月面向上。探测器静止，处于平衡状态，所以F1和F2是一对相互作用力，F2和G是一对平衡力。故选A、D。 4.【答案】1×104 1×104 【解析】吊车以2m/s的速度将物体匀速向上提起、以3m/s的速度使物体匀速下降的两个过程中，物体均处于匀速直线运动状态，即处于平衡状态，其在竖直方向上受到竖直向上的拉力和竖直向下的重力，这两个力是一对平衡力，故钢索两次对物体的拉力均等于物重，即均为1×104N。 能力提升全练 5.D 人骑在马背上，人和马的总重力共同作用在地面上，人和马均处于静止状态时，地面对马的支持力和马与人的总重力是一对平衡力，大小相等，故A错误，D正确。马对地面的压力和地面对马的支持力是一对相互作用力，故B错误。马对人的支持力和人受到的重力是一对平衡力，故C错误。 【易错警示】 注意“人骑在马背上”这样的“组合体”静止在水平地面上时，地面对“组合体”的支持力大于“组合体”中任何一个物体受到的重力，而等于“组合体”受到的总重力。 6.A A选项中，人受到重力和地面对脚的支持力，由图可知支持力和重力的作用线不可能在同一直线上，所以人在这两个力的作用下不可能平衡，故A符合题意。 7.【答案】(1)A (2)相反 钩码个数 (3)两个力作用在同一个物体上 【解析】(1)为了减小实验误差，卡片的质量越小越好，卡片质量选择5g； (2)小卡片两端通过细线各挂一个钩码，两个钩码由于受到重力，通过细线对小卡片施加了两个方向相反的拉力；拉力的大小等于钩码的重力大小，钩码的数量越多，拉力就越大，所以通过调整钩码的个数来调整拉力的大小； (3)当小卡片平衡时，用剪刀将卡片从中间剪开，由于两边细线的拉力不作用在同一物体上，所以两侧钩码落下，说明二力平衡的一个条件是两个力作用在同一物体上。 8.【解析】(1)已知汽车的质量m=1670kg,则该车所受重力G=mg=1670kg×10N/kg=1.67×104N； (2)该车在水平路面上匀速直线行驶时受到的阻力为车重的0.02倍，则f=0.02G=0.02×1.67×104N=334N,因为该车匀速直线行驶时，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以两者大小相等，即F=f=334N。 素养探究全练 9.【解析】该魔术中，物理规律没有失效，表演者悬空静止时受到重力和支持力的共同作用，处于平衡状态(或该表演者只受到重力一个力时不可能保持悬空静止)。 10. BAC 摩擦力 卡片的质量较小 不在同直线上的两个力能否平衡 竖直方向 弹簧测力计的示数不变 错误 1.8 【详解】(1)[1][2]图甲的三个设计方案，B中物体与水平桌面间是滑动摩擦，产生的摩擦力较大，对实验结果影响较大，A中物体与水平桌面间是滚动摩擦，则摩擦力对实验结果影响较小，C中物体悬空，与空气的摩擦最小，所以实验方案改进的先后顺序是：BAC。这样改进是为了减小摩擦对实验的影响。 (2)[3]图乙中，卡片的质量较小，所受的重力较小，相对钩码的重力而言，其重力可忽略不计。 (3)[4]小卡片旋转一个角度后，两个拉力大小和方向不变，但不是作用在同一直线上，所以松手后小卡片不能平衡，这为了探究不在同一直线上的两个力能否平衡。 (4)[5][6]图丙中，应让测力计在竖直方向匀速直线运动，因为钩码所受的重力方向竖直向下，让拉着钩码的测力计在竖直方向上匀速直线运动，可观察到弹簧测力计的示数不变，且等于钩码的重力，因为这时钩码所受的拉力与重力是一对平衡力。 (5)[7]小红尝试的实验中，物体在水平方向上除了受到测力计的拉力、钩码的拉力外，还受到桌面摩擦力的作用，且此时摩擦力较大，不能忽略不计，所以实验中的结论错误。 [8]由题意知，桌面对物体的摩擦力f=2.2N-2N=0.2N 若让木块水平向右匀速运动，则物体的受力为：测力计水平向左的拉力、钩码水平向右的拉力和桌面对它的水平向左的摩擦力，而此时物体对桌面的压力、接触面的粗糙程度不变，则摩擦力的大小也不变，那么测力计此时的拉力F=F拉-f=2N-0.2N=1.8N 学科网（北京）股份有限公司 $$