课时7.5 运动和力-【帮课堂】2024-2025学年八年级物理下册同步学与练（沪粤版2024）

第七章　运动和力 课时7.5 运动和力 2022年课程标准 物理素养 2.2.4 知道二力平衡的条件。 物理观念： （1）理解二力平衡的概念：物体在两个力的作用下，如果保持静止或匀速直线运动，则称这两个力为平衡力。 （2）掌握二力平衡的条件：两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上。 科学思维：通过实验探究二力平衡的条件，培养逻辑思维和推理能力。通过分析物体受力情况，培养模型构建能力和批判性思维。 科学探究：设计实验探究二力平衡的条件，学会使用实验器材进行操作。记录实验数据，分析力的大小、方向与物体运动状态改变之间的关系，得出科学结论。在小组合作中完成实验探究，培养团队合作精神和科学交流能力。 科学态度与责任：培养认真、细致的科学态度，确保实验安全和数据准确。通过生活中的实例，如交通工具的启动与停止，体会物理知识的应用价值，增强学习兴趣。认识到科学探究是获取知识的重要途径，培养学生的自主学习能力和创新精神。 知识点一、二力平衡 1．平衡状态 停在树枝上的小鸟 杂技表演 匀速下落的降落伞 漂浮在水面的轮船 平衡状态：物体处于静止状态或匀速直线运动状态。 2．二力平衡 静止在桌面的书 匀速下降的跳伞运动员 二力平衡：当物体在两个力作用下处于平衡状态时，那么这两个力是相互平衡的，简称二力平衡 总结归纳：二力平衡：当物体在两个力作用下处于平衡状态时，称二力平衡。 特别提醒 （1）平衡力的条件可以概括为共物、等大、反向、共线。 （2）物体受平衡力时处于平衡状态，处于平衡状态时受平衡力作用（或不受力）。 典例01 如图所示，用细线将小球悬挂在无人机上，图甲中无人机带着小球竖直向上运动；图乙中无人机带着小球沿水平方向运动；两图中，小球与无人机均保持相对静止，不计空气阻力。下列说法中正确的是（　　） A．甲图中，小球可能做加速直线运动 B．甲图中，剪断细线，小球立刻向下运动 C．乙图中，小球一定向右做加速直线运动 D．乙图中，小球的运动状态保持不变 知识点2 二力平衡的条件 1．实验器材： 铁架台、滑轮2个、细绳、钩码若干、卡片。 2．设计实验 卡片为研究对象， 研究卡片静止时在水平方向上受到的拉力关系 1. 如何改变力的大小？ 挂上不同的钩码 2. 如何改变力的方向？ 卡片稍向下移动 3. 如何使力不在一条直线上？ 卡片扭转一个角度，使拉卡片的细绳相互平行，但不在同一条直线上 4. 如何使力不作用在同一张卡片上？ 用剪刀将卡片剪成两片 3．实验过程及结论 实验 实验操作 实验现象 分析与论证 1 如图，在两边的绳套上分别挂等重和不等重的钩码。放开卡片，观察卡片的运动 两个力的大小相等→卡片静止；两个力的大小不相等→卡片向右运动 结论：物体平衡时，所受两个力的大小需要相等 2 如图，在两边的绳套上挂等重的钩码，并将卡片扭转一个角度，使拉卡片的细绳相互平行，但不在同一条直线上。放开卡片，观察卡片的运动 两个力在同一条直线上→卡片静止 两个力不在同一条直线上→卡片转动 结论：物体平衡时，所受两个力需要作用在同一条直线上 3 如图，在两边的绳套上挂等重的钩码，将卡片稍向下移动，使两个拉力的方向并不相反，放开卡片，观察卡片的运动 两个力的方向都向上→卡片向上运动 两个力的方向相反→卡片静止 结论：物体平衡时，所受两个力的方向必须相反 4 如图，在两边的绳套上挂等重的钩码，用剪刀将卡片剪成两片，观察卡片的运动 两个力作用在同一个卡片上→卡片静止 两个力作用在两个卡片上→卡片运动 结论：物体平衡时，两个力必须在同一物体上 总结 二力平衡的条件： 作用在同一物体上的两个力，必须大小相等、方向相反，并作用在同一条直线上。 4．为什么物体受到两个力的作用，其运动状态跟不受力时一样，也能保持静止或匀速直线运动状态呢？ 答：这是由于物体受到的两个力的作用效果相互抵消，相当于物体不受力。 5．一对相互作用力与一对平衡力的比较 比较 一对相互作用力 一对平衡力 相同点 大小 相等 方向 相反， 且在同一条直线上 不同点 作用对象 作用在两个物体上 作用在同一物体上 平衡力和相互作用力的区别 先比较两个力是不是作用在同一个物体上，作用在同一物体上可能是平衡力，再比较这两个力方向是否相反、是否作用在同一条直线上，大小是否相等，从而进行判断。 特别提醒 物体受到非平衡力时，物体由静止变为运动、速度越来越慢、运动方向不断变化可以归纳为运动状态在发生改变，由此得出物体受非平衡力作用时，物体的运动状态是变化的。 探究二力平衡条件的要点 （1）实验中每次只改变一个因素，控制其他因素不变。 （2）为了观察方便，选取静止状态为二力平衡状态。 （3）实验中要尽量减少阻力的影响，所以选择光滑的桌面，并确保滑轮转动灵活。 典例02 物理兴趣小组利用下图所示的器材做“探究二力平衡条件”的实验，图中每个钩码的重力均为1N。 (1)在图甲实验中，判断小车是否受平衡力作用的依据是小车是否保持 （选填“静止”或“加速运动”）状态； (2)他们利用图甲进行多次实验发现，两边的钩码个数不同时，小车将加速运动，说明相互平衡的两个力大小应 ； (3)图甲中的小车处于静止状态后，保持两边钩码数相等，将小车在水平桌面上扭转一个角度后放开，小车将转动回到原来位置，说明相互平衡的两个力必须作用在 上； (4)小华同学发现图甲中装置不好探究“相互平衡的两个力是否必须作用在同一个物体上”，于是他用轻薄卡片代替了小车来探究，如图乙所示。你认为下一步操作是___________； A．左右各加一个钩码 B．把卡片剪成两半 C．把卡片扭转一个角度 (5)如果将小车换成轻质弹簧测力计，如图丙所示，在左右两端各挂上重2N的砝码。若忽略绳重和摩擦，则可推测弹簧测力计的示数为 N。 知识点3 物体受非平衡力作用时的运动 实验 实验1 实验2 实验3 实验操作 将小车放在光滑水平桌面上，在盘中放一个砝码，在拉力作用下，小车的运动状态将怎样变化？ 让一个小球从斜面上某一高度处滚到纸板铺垫的水平面上，在摩擦力的作用下，小球的运动状态怎样变化？ 将小球沿斜上方抛出去，观察其运动情况。由于受到重力的作用，小球在空中的运动路径是怎样的？它的运动状态是否改变？ 图像 现象 在拉力F的作用下，小车由静止变为运动，并且速度越来越快 摩擦力使小球的速度越来越慢，最后变为静止 越来越慢，最后变为静止小球在重力的作用下，运动方向不断变化，沿曲线下降 分析 结论 物体受非平衡力，运动状态发生变化。 总结归纳： （1）惯性大小反映物体运动状态改变的难易程度。 （2）惯性的大小与物体的质量有关，质量大惯性大。 特别提醒 物体在不同的受力情况下的运动状态 判断物体是否受非平衡力 典例03 如图1所示，物块静止在水平的电梯底部，其右侧通过轻质弹簧与电梯壁相连，且弹簧处于水平伸长状态，当电梯由静止开始竖直向下运动，其速度与时间的关系图像如图2所示。若在0~10s内，物块相对电梯保持静止，则物块所受摩擦力大小 （选填“先变大后不变再变小”、“始终保持不变”或“先变小后不变再变大”）；在0~10s内，若物块相对于电梯运动，则最可能发生在 s时间范围内（选填“0~2”、“2~8”或“8~10”）。 问题一：二力平衡 【典例1】如图甲，小球从某高度处由静止下落到竖直放置的轻质弹簧上并压缩弹簧，已知小球从a处开始接触弹簧，压缩至c处时弹簧最短。从a至c处的过程中，小球的速度ν和弹簧被压缩的长度ΔL之间的关系如图乙，且在整个过程中弹簧始终发生弹性形变，则从a至c处的过程中（不计空气阻力），下列说法中正确的是（　　） A．小球从a到c速度一直在减小 B．小球到达b处时，受平衡力 C．小球从a到c的过程中，弹簧对小球的弹力先增大后减小 D．小球所受的重力始终大于弹簧产生的弹力 这道题围绕小球在压缩弹簧过程中的运动和受力情况展开，解题关键在于将图乙中速度与弹簧压缩量的关系，和小球实际的运动、受力过程相结合分析。 【变式1-1】塔吊沿竖直方向将重力为G的水泥匀速提升到10m高度处，则塔吊对水泥的拉力大小为 。塔吊将水泥沿水平方向匀速直线移动10m，塔吊对水泥的拉力大小为 。 【变式1-2】(多选题)如图所示，小明沿着滑梯匀速下滑的过程，下列说法中错误的是（忽略空气阻力）（　　） A．小明所受重力和滑梯对小明的支持力是一对平衡力 B．小明所受重力和滑梯对小明的支持力是一对相互作用力 C．小明对滑梯的压力和滑梯对小明的支持力是一对平衡力 D．小明对滑梯的压力和滑梯对小明的支持力是一对相互作用力 问题二：物体受非平衡力作用时的运动 【典例2】跳远是高阳县运动会田赛项目之一，跳远的几个阶段如图所示，不考虑空气阻力，则下面说法中正确的是（　　） A．运动员在空中运动时，受到了非平衡力的作用 B．起跳后，运动员能继续往前是由于他受到惯性作用 C．助跑过程可以增大运动员的惯性，从而增大跳远的距离 D．在最高点时若运动员受的一切力都消失，则运动员会静止在最高点 这道题围绕跳远运动中运动员的状态，考查力与运动、惯性等知识，破题点是对每个阶段的运动和受力精准分析，再结合相关物理概念判断选项。 【变式2-1】2024 年 6 月 25  日，嫦娥六号首次为人类将月球背面的 1935.3 克月壤样品带回地球，标志着中国航天 事业取得了伟大的成就，月壤在地球上与在月球上相比，质量 （变大、变小、不变），嫦娥六号环绕月球运动时 （选填“不受力 ”或“受平衡力 ”或“受非平衡力 ”）。 【变式2-2】在“运动和力”的关系中，你认为正确的观点有（　　） ①打排球时，当排球离开手后在空中继续飞行时的过程中，受到手的推力和重力作用。（不考虑空气阻力和浮力作用） ②物体在平衡力的作用下，总保持静止状态或匀速直线运动状态。 ③力是维持物体运动状态的原因。 ④力是改变物体运动状态的原因。 ⑤一辆汽车正在做加速运动，一定受到非平衡力的作用。 ⑥在一列匀速直线行驶的列车内，一位同学相对于车厢竖直向上跳起，他将落在车厢内原来的起跳点（不计空气阻力）。 A．①②③ B．①②④⑤ C．②④⑤⑥ D．②③④⑤⑥ 【基础强化】 1．2021年7月，在东京奥运会女子49公斤级举重比赛中，郴州桂阳籍选手侯志慧以抓94公斤、挺举116公斤、总成绩210公斤获得冠军。如图所示是侯志慧举重的场景，下列说法中正确的是（　　）    A．杠铃对人的压力和人对杠铃的支持力是一对平衡力 B．人受到的重力和地面对人的支持力是一对平衡力 C．人受到的重力和人对杠铃的支持力是一对相互作用力 D．人对地面的压力和地面对人的支持力是一对相互作用力 2．平衡车是一种代步工具，主要依靠自身重心的偏移控制平衡车向任何方向前进。平衡车水平匀速前进时，下列说法正确的是（　　）    A．人受到的重力和车对人的支持力是一对相互作用力 B．人和车受到的总重力和地面对他们的支持力是平衡力 C．遇到紧急情况时，平衡车因受到惯性作用不能立即停下来 D．平衡车轮胎上有大量底纹，是为了减小摩擦 3．体育与物理联系密切，下列相关说法中正确的是（　　） A．足球被踢出后仍能继续运动，是因为受到了惯性的作用 B．滑冰运动员用力推护栏能向后滑行，说明力的作用是相互的 C．乒乓球被扣杀后飞向对方，说明力可以维持物体的运动 D．举起杠铃静止在空中时，杠铃对运动员压力与杠铃的重力是一对平衡力 4．一个物体在两个力的作用下，处于 或 运动状态，这两个力就处于二力平衡状态。 5．平衡状态：物体受到几个力作用时，如果保持 或 状态，我们就说这个物体处于平衡状态。 6．小明用20N的水平推力，使小车在水平路面上匀速前进。此时小车所受的合力是多大?当水平推力增大到30N时，小车所受的合力是多大? 7．2022年2月5日，在北京冬奥会短道速滑混合接力赛中，中国队夺得本届冬奥会首金。如图所示，在交接棒时，运动员会用力把队友向前推，队友就会向前加速，此时，队友处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态；后边的运动员会受到队友向后的作用力，这是因为物体间力的作用是 ；运动员冲过终点时，不能立即停下来，而是会继续向前运动一段距离，这是因为运动员具有 。 8．冬奥会冰壶比赛中，如图所示，在AB过程中，投手用水平方向的力推冰壶，使冰壶在粗糙程度相同的冰面上做匀速直线运动，人对冰壶的推力 冰面对冰壶的摩擦力；撤去推力，在BC过程中所受摩擦力 ；在CD过程中，队友刷冰是通过 方式增加冰面内能，才使之熔化，从而 摩擦。 9．一辆小车，总质量为600kg，在水平路面上向右匀速运动的过程中，受到的阻力是车的重力的0．05倍。（g=10N/kg） (1)请计算出小车受到的阻力的大小； (2)小车匀速运动时，画出小车在水平方向上的受力示意图； (3)小车匀速运动时，请计算出小车的拉力的大小。 10．如图所示，无风时，站在树枝上的小蚂蚁托着果实恰好静止，此时果实对蚂蚁的压力和蚂蚁对果实的支持力是一对 ，果实受到重力和蚂蚁对果实的支持力是一对 。（均选填“平衡力”或“相互作用力”） 【素养提升】 11．2021年4月19日，“机智号”电动直升机在火星地表首飞成功，如图所示。在匀速上升、空中悬停、匀速下降阶段，“机智号”旋翼受到的升力分别为F1、F2、F3，不计机身受到的火星气体阻力，则（　　） A．F1> F 2> F 3 B． F 1＜F 2＜F 3 C． F 1= F 3> F 2 D． F 1= F 2= F 3 12．如图是运动员踢足球的情景，下列说法正确的是（　　） A．踢球时，脚会痛是因为力的作用是相互的 B．踢球时，脚对球的作用力和球对脚的作用力是一对平衡力 C．踢球时，脚对球的作用力大于球对脚的作用力 D．足球离脚后，继续运动是因为受到惯性力的作用 13．如图甲所示，水平地面上的物体在水平向右拉力的作用下，从t=0开始，物体的运动情况如图乙，对于这个过程中力和运动描述正确的是（   ） A．该物体一直做匀速直线运动 B．t=4s时，若F=3N，则地面的滑动摩擦力也为3N C．从t=0到t=6s的过程中，拉力F一直在增大 D．从t=2s到t=6s的过程中，拉力F保持不变 14．下列各图中的两个力，满足二力平衡条件的是（　　） A． B． C． D． 15．如图所示，物体A放在B上，在水平拉力F作用下一起向右做加速直线运动，不计空气阻力，画出物体A的受力示意图。 16．如图甲，小聪同学在做“探究二力平衡的条件”实验时： （1）小聪将系于小卡片（忽略自重）两对角的细线分别绕过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向 ，并通过调整 来改变拉力大小。 （2）当小卡片平衡时，小聪将小卡片转过一个角度，松手后小卡片 （选填“能”或“不能”）平衡，设计此实验步骤的目的是为了探究两个平衡力是否在 。 （3）小明将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，同学们认为小聪的实验优于小明的实验。其主要原因是小聪的实验中 。 A．小卡片更容易在水平方向上保持平衡  B．小卡片是比较容易获取的材料 C．小卡片可以减少摩擦力对实验的影响  D．小卡片更容易扭转 （4）利用图丙装置 （选填“能”或“不能”）探究二力平衡的条件。 17．小新用80N的水平力推动200N的木箱在水平地面向右匀速直线前进，则木箱受到 对平衡力，木箱受到的阻力为 N，地面对木箱的支持力为 N。 18．一吊车以2m/s的速度将104N的重物竖直向上匀速提起，这时候钢索对重物的拉力 104N。若该吊车现改为以4m/s的速度使重物匀速下降，则钢索对重物拉力 104N，若重物静止在空中则钢索对重物拉力 104N（均填“大于”“等于”或“小于”）。 【能力培优】 19．如图所示，用大小为F的力将一长方体物块压在竖直墙面上保持静止，物块受到的摩擦力为f1；减小压力，使物块沿竖直墙面匀速下滑，物块受到的摩擦力为f2，关于f1和f2的大小和方向说法正确的是（　　） A．f1>f2，两个摩擦力的方向都竖直向上 B．f1=f2，两个摩擦力的方向都竖直向上 C．f1=f2，f1竖直向下，f2竖直向上 D．f1>f2，f1竖直向下，f2竖直向上 20．骑踏板车是小朋友喜爱的一项运动，如图是小明在水平路面上匀速骑踏板车的情景。下列说法正确的是（　　） A．小明匀速骑踏板车时受到惯性作用 B．小明受到的重力和地面对踏板车的支持力是一对平衡力 C．小明对踏板车的压力和踏板车对小明的支持力是一对相互作用力 D．小明对踏板车的压力是由于踏板车发生形变产生的 21．在“探究二力平衡条件”的实验中，小明设置的实验装置如图甲所示，实验中砝码的质量相同。 (1)实验中是通过 来改变木块受到的拉力大小的； (2)实验时，向左盘和右盘同时放入 （选填“等重”或“不等重”） 的砝码，这时木块保持静止； 但小明在实验时发现，若向左盘和右盘同时放入不等重的砝码，木块仍然保持静止，则产生这一现象的原因是 ； (3)现保持F1与F2的大小相等，将木块换成小车，然后扭转一个角度，松手后，小车将发生转动，据此可以得出二力平衡时需要满足的一个条件是 ； (4)在探究同一问题时，小红设计了如图乙所示的实验，同学们认为小红的实验优于小明的实验，其主要原因是 。 A．小卡片容易扭转 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．减小摩擦力对实验结果的影响 (5)小红在图乙的装置上用剪刀从小卡片的中间将小卡片剪开，可以探究相互平衡的两个力需要满足的条件是 ； (6)如图甲，在木块的左右两边挂上相同的砝码，木块静止时，小木块受到 对平衡力作用； (7)利用如图丙所示的装置，两个滑轮安装成不同的高度， （选填“能”或“不能”）探究二力平衡的条件。 22．如图是气象部门放飞的高空探测气球。气球与探测仪器沿水平方向做匀速直线运动，O是探测仪器的重心，请画出探测仪器的受力示意图（不计空气阻力）。 23．某同学在五一期间随父母从义乌火车站站乘动车去上海参加世博会，从义乌到上海的路程是320km，动车行驶的平均速度为200km/h。 (1)画出动车所受力的示意图； (2)动车行驶完全程需要多少小时？ (3)若动车在某段时间内恰做匀速直线运动，此时其所受阻力为车重的0.05倍，则此时动车产生向前的牵引力为多少牛？（已知载人动车总质量为20吨，g＝10N/kg） 24．阅读以下信息，回答问题 2021年5月15日，“天问一号”探测器成功着陆火星表面。该探测器是由一架轨道飞行器和一辆火星车（如图）组成，探测器的成功发射、持续飞行、环绕、着陆和巡视，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。在探测器着陆火星的过程中，着陆平台打开发动机，通过向下喷燃气实现减速，在距离火星地面100m高度处速度减为零，进入悬停状态。此时着陆平台开启雷达和光学相机等进行探测，寻找着陆点，在找准着陆点后继续下降，其速度先增大后减小，在距离火星地面高度20m时开始以恒定速度下降，平稳着陆。火星是太阳系八大行星之一，火星表面g约为3.7 N/kg，火星表面的大气密度大约只有地球的1%，火星表面的平均大气压强约为700Pa，比地球上的1%还小。 （1）“天问一号”探测器在匀速绕火星飞行时，此时它 （选填“是”或“不是”）处于平衡状态；在探测器通过发动机向下喷燃气实现减速过程中，减速时探测器受到向上推力，该施力物体是 。 （2）从悬停到成功降落至火星地面前，火星车的速度变化情况是( ) A．增大→不变→减小        B．增大→减小→不变 C．不变→增大→减小        D．减小→增大→不变 （3）在火星表面水的沸点 （选填“<”“>”或“=”）地球表面水的沸点，这是火星上没有液态水的原因之一。 （4）假如同一物体分别在地球和火星表面以相同的初始速度在相同的水平面上滑行，在火星上滑行的距离会比地球上 （选填“长”或“短”），原因是 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第七章　运动和力 课时7.5 运动和力 2022年课程标准 物理素养 2.2.4 知道二力平衡的条件。 物理观念： （1）理解二力平衡的概念：物体在两个力的作用下，如果保持静止或匀速直线运动，则称这两个力为平衡力。 （2）掌握二力平衡的条件：两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上。 科学思维：通过实验探究二力平衡的条件，培养逻辑思维和推理能力。通过分析物体受力情况，培养模型构建能力和批判性思维。 科学探究：设计实验探究二力平衡的条件，学会使用实验器材进行操作。记录实验数据，分析力的大小、方向与物体运动状态改变之间的关系，得出科学结论。在小组合作中完成实验探究，培养团队合作精神和科学交流能力。 科学态度与责任：培养认真、细致的科学态度，确保实验安全和数据准确。通过生活中的实例，如交通工具的启动与停止，体会物理知识的应用价值，增强学习兴趣。认识到科学探究是获取知识的重要途径，培养学生的自主学习能力和创新精神。 知识点一、二力平衡 1．平衡状态 停在树枝上的小鸟 杂技表演 匀速下落的降落伞 漂浮在水面的轮船 平衡状态：物体处于静止状态或匀速直线运动状态。 2．二力平衡 静止在桌面的书 匀速下降的跳伞运动员 二力平衡：当物体在两个力作用下处于平衡状态时，那么这两个力是相互平衡的，简称二力平衡 总结归纳：二力平衡：当物体在两个力作用下处于平衡状态时，称二力平衡。 特别提醒 （1）平衡力的条件可以概括为共物、等大、反向、共线。 （2）物体受平衡力时处于平衡状态，处于平衡状态时受平衡力作用（或不受力）。 典例01 如图所示，用细线将小球悬挂在无人机上，图甲中无人机带着小球竖直向上运动；图乙中无人机带着小球沿水平方向运动；两图中，小球与无人机均保持相对静止，不计空气阻力。下列说法中正确的是（　　） A．甲图中，小球可能做加速直线运动 B．甲图中，剪断细线，小球立刻向下运动 C．乙图中，小球一定向右做加速直线运动 D．乙图中，小球的运动状态保持不变 【答案】A 【解析】A．图甲中，无人机带着小球竖直向上运动，因为无人机可能向上做加速、匀速或减速运动，而小球与无人机保持相对静止，则小球可能做加速、匀速或减速运动，故A正确； B．图甲中，剪断细线，小球的速度是向上的，小球由于惯性要保持原来的运动状态，所以先向上运动，在重力作用下减速，直到速度为0后，再向下运动，故B错误； CD．图乙中，小球和无人机保持相对静止，不计空气阻力，则小球受到竖直向下的重力和沿细线向上的拉力作用，受力不平衡，不是平衡状态，所以运动状态发生改变，合力方向水平向右，可能向右做加速直线运动或向左做减速直线运动，故CD错误。 故选A。 知识点2 二力平衡的条件 1．实验器材： 铁架台、滑轮2个、细绳、钩码若干、卡片。 2．设计实验 卡片为研究对象， 研究卡片静止时在水平方向上受到的拉力关系 1. 如何改变力的大小？ 挂上不同的钩码 2. 如何改变力的方向？ 卡片稍向下移动 3. 如何使力不在一条直线上？ 卡片扭转一个角度，使拉卡片的细绳相互平行，但不在同一条直线上 4. 如何使力不作用在同一张卡片上？ 用剪刀将卡片剪成两片 3．实验过程及结论 实验 实验操作 实验现象 分析与论证 1 如图，在两边的绳套上分别挂等重和不等重的钩码。放开卡片，观察卡片的运动 两个力的大小相等→卡片静止；两个力的大小不相等→卡片向右运动 结论：物体平衡时，所受两个力的大小需要相等 2 如图，在两边的绳套上挂等重的钩码，并将卡片扭转一个角度，使拉卡片的细绳相互平行，但不在同一条直线上。放开卡片，观察卡片的运动 两个力在同一条直线上→卡片静止 两个力不在同一条直线上→卡片转动 结论：物体平衡时，所受两个力需要作用在同一条直线上 3 如图，在两边的绳套上挂等重的钩码，将卡片稍向下移动，使两个拉力的方向并不相反，放开卡片，观察卡片的运动 两个力的方向都向上→卡片向上运动 两个力的方向相反→卡片静止 结论：物体平衡时，所受两个力的方向必须相反 4 如图，在两边的绳套上挂等重的钩码，用剪刀将卡片剪成两片，观察卡片的运动 两个力作用在同一个卡片上→卡片静止 两个力作用在两个卡片上→卡片运动 结论：物体平衡时，两个力必须在同一物体上 总结 二力平衡的条件： 作用在同一物体上的两个力，必须大小相等、方向相反，并作用在同一条直线上。 4．为什么物体受到两个力的作用，其运动状态跟不受力时一样，也能保持静止或匀速直线运动状态呢？ 答：这是由于物体受到的两个力的作用效果相互抵消，相当于物体不受力。 5．一对相互作用力与一对平衡力的比较 比较 一对相互作用力 一对平衡力 相同点 大小 相等 方向 相反， 且在同一条直线上 不同点 作用对象 作用在两个物体上 作用在同一物体上 平衡力和相互作用力的区别 先比较两个力是不是作用在同一个物体上，作用在同一物体上可能是平衡力，再比较这两个力方向是否相反、是否作用在同一条直线上，大小是否相等，从而进行判断。 特别提醒 物体受到非平衡力时，物体由静止变为运动、速度越来越慢、运动方向不断变化可以归纳为运动状态在发生改变，由此得出物体受非平衡力作用时，物体的运动状态是变化的。 探究二力平衡条件的要点 （1）实验中每次只改变一个因素，控制其他因素不变。 （2）为了观察方便，选取静止状态为二力平衡状态。 （3）实验中要尽量减少阻力的影响，所以选择光滑的桌面，并确保滑轮转动灵活。 典例02 物理兴趣小组利用下图所示的器材做“探究二力平衡条件”的实验，图中每个钩码的重力均为1N。 (1)在图甲实验中，判断小车是否受平衡力作用的依据是小车是否保持 （选填“静止”或“加速运动”）状态； (2)他们利用图甲进行多次实验发现，两边的钩码个数不同时，小车将加速运动，说明相互平衡的两个力大小应 ； (3)图甲中的小车处于静止状态后，保持两边钩码数相等，将小车在水平桌面上扭转一个角度后放开，小车将转动回到原来位置，说明相互平衡的两个力必须作用在 上； (4)小华同学发现图甲中装置不好探究“相互平衡的两个力是否必须作用在同一个物体上”，于是他用轻薄卡片代替了小车来探究，如图乙所示。你认为下一步操作是___________； A．左右各加一个钩码 B．把卡片剪成两半 C．把卡片扭转一个角度 (5)如果将小车换成轻质弹簧测力计，如图丙所示，在左右两端各挂上重2N的砝码。若忽略绳重和摩擦，则可推测弹簧测力计的示数为 N。 【答案】(1)静止 (2)相等 (3)同一直线 (4)B (5)2 【解析】（1）由于静止和匀速直线运动状态是平衡状态，所以实验中通过观察小车能否静止，确定其是否处于平衡状态，如果小车处于静止状态，说明小车受到平衡力的作用。 （2）实验时，向左盘和右盘同时加入相等的砝码时，小车在水平方向受到的拉力相等，处于静止状态；当两边的钩码个数不同时，小车将加速运动，小车处于非平衡状态，这表明平衡的两个力需要大小相等。 （3）图甲中的小车处于静止状态后，保持两边钩码数相等，此时小车水平方向受到的两个力作用在同一直线上；把小车转过一个角度，两个力不在同一直线上，然后松手，观察到小车转动，最后恢复到静止状态，说明小车在水平方向上受到的两个力在同一条直线上时才能平衡。 （4）探究“相互平衡的两个力是否必须在同一物体上”时，需要将两个力作用在两个物体上，所以左右各加一个钩码或把卡片扭转一个角度，都不能将两个力作用在两个物体上，把卡片剪成两半，则将两个力作用在两个物体上，故B符合题意，AC不符合题意。 故选B。 （5）如果将小车换成轻质弹簧测力计，弹簧测力计的示数等于任意一端钩码的重力，所以在左右两盘各放入重2N的砝码，则弹簧测力计受到的拉力为2N，故弹簧测力计的示数为2N。 知识点3 物体受非平衡力作用时的运动 实验 实验1 实验2 实验3 实验操作 将小车放在光滑水平桌面上，在盘中放一个砝码，在拉力作用下，小车的运动状态将怎样变化？ 让一个小球从斜面上某一高度处滚到纸板铺垫的水平面上，在摩擦力的作用下，小球的运动状态怎样变化？ 将小球沿斜上方抛出去，观察其运动情况。由于受到重力的作用，小球在空中的运动路径是怎样的？它的运动状态是否改变？ 图像 现象 在拉力F的作用下，小车由静止变为运动，并且速度越来越快 摩擦力使小球的速度越来越慢，最后变为静止 越来越慢，最后变为静止小球在重力的作用下，运动方向不断变化，沿曲线下降 分析 结论 物体受非平衡力，运动状态发生变化。 总结归纳： （1）惯性大小反映物体运动状态改变的难易程度。 （2）惯性的大小与物体的质量有关，质量大惯性大。 特别提醒 物体在不同的受力情况下的运动状态 判断物体是否受非平衡力 典例03 如图1所示，物块静止在水平的电梯底部，其右侧通过轻质弹簧与电梯壁相连，且弹簧处于水平伸长状态，当电梯由静止开始竖直向下运动，其速度与时间的关系图像如图2所示。若在0~10s内，物块相对电梯保持静止，则物块所受摩擦力大小 （选填“先变大后不变再变小”、“始终保持不变”或“先变小后不变再变大”）；在0~10s内，若物块相对于电梯运动，则最可能发生在 s时间范围内（选填“0~2”、“2~8”或“8~10”）。 【答案】 始终保持不变 0~2 【解析】[1]物块相对电梯保持静止，电梯在竖直方向向下运动，则物块在水平方向受力平衡，弹力与摩擦力平衡，大小相等；由于弹簧的形变量不变，弹力大小不变，则摩擦力也不变。 [2]根据摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关；当电梯由静止开始竖直向下运动，向下加速时，物块所受的重力大于支持力，物块对电梯的压力等于支持力。而图2中，电梯在0~2s加速运动，2s~8s，做匀速直线运动，8s~10s减速运动，因而在0~2s物块对电梯的压力最小，摩擦力最小，因而弹力最有可能大于摩擦力，物块最可能发生运动。 问题一：二力平衡 【典例1】如图甲，小球从某高度处由静止下落到竖直放置的轻质弹簧上并压缩弹簧，已知小球从a处开始接触弹簧，压缩至c处时弹簧最短。从a至c处的过程中，小球的速度ν和弹簧被压缩的长度ΔL之间的关系如图乙，且在整个过程中弹簧始终发生弹性形变，则从a至c处的过程中（不计空气阻力），下列说法中正确的是（　　） A．小球从a到c速度一直在减小 B．小球到达b处时，受平衡力 C．小球从a到c的过程中，弹簧对小球的弹力先增大后减小 D．小球所受的重力始终大于弹簧产生的弹力 【答案】B 【解析】在小球向下压缩弹簧的过程中，小球受竖直向上的弹簧的弹力、竖直向下的重力；在ab段，弹簧的形变较小、弹力较小，重力大于弹力，合力向下，小球做加速运动，速度越来越大；随着弹簧压缩量的增大，弹力逐渐增大，在b处弹力与重力相等，小球的速度达到最大；小球再向下运动（bc段），弹簧的形变较大、弹力较大，弹力大于重力，合力向上，小球做减速运动，其速度减小。即小球从a到c弹力一直增大；速度先增大后减小；b处弹力与重力相等，受平衡力的作用；小球所受的重力先是大于弹力，到b点时等于弹力，过b点后小于弹力。故ACD错误；B正确。 故选B。 这道题围绕小球在压缩弹簧过程中的运动和受力情况展开，解题关键在于将图乙中速度与弹簧压缩量的关系，和小球实际的运动、受力过程相结合分析。 【变式1-1】塔吊沿竖直方向将重力为G的水泥匀速提升到10m高度处，则塔吊对水泥的拉力大小为 。塔吊将水泥沿水平方向匀速直线移动10m，塔吊对水泥的拉力大小为 。 【答案】 G G 【解析】[1]塔吊沿竖直方向将重为G的水泥匀速提升时，水泥处于平衡状态，在竖直方向上，塔吊对水泥的拉力与水泥的重力是一对平衡力，大小相等，则拉力 F=G [2]塔吊将水泥水平匀速直线移动时，水泥在竖直方向下处于静止状态，塔吊对水泥的拉力与水泥的重力仍然是一对平衡力，则拉力 F=G 【变式1-2】(多选题)如图所示，小明沿着滑梯匀速下滑的过程，下列说法中错误的是（忽略空气阻力）（　　） A．小明所受重力和滑梯对小明的支持力是一对平衡力 B．小明所受重力和滑梯对小明的支持力是一对相互作用力 C．小明对滑梯的压力和滑梯对小明的支持力是一对平衡力 D．小明对滑梯的压力和滑梯对小明的支持力是一对相互作用力 【答案】ABC 【解析】A．小明所受重力和滑梯对小明的支持力方向不在同一直线上，不是一对平衡力，故A错误，符合题意； B．小明所受重力和滑梯对小明的支持力方向不在同一直线上，不是一对相互作用力，故B错误，符合题意； CD．小明对滑梯的压力和滑梯对小明的支持力作用在两个物体上，是两个物体间的相互作用，是一对相互作用力，故C错误，符合题意，D正确，不符合题意。 故选ABC。 问题二：物体受非平衡力作用时的运动 【典例2】跳远是高阳县运动会田赛项目之一，跳远的几个阶段如图所示，不考虑空气阻力，则下面说法中正确的是（　　） A．运动员在空中运动时，受到了非平衡力的作用 B．起跳后，运动员能继续往前是由于他受到惯性作用 C．助跑过程可以增大运动员的惯性，从而增大跳远的距离 D．在最高点时若运动员受的一切力都消失，则运动员会静止在最高点 【答案】A 【解析】A．运动员在空中运动时，速度和方向都发生了改变，运动状态发生了变化，受到了非平衡力的作用，故A正确； B．惯性是一个物体所具有的固有属性，因此不能说“物体受到了惯性作用”，因为这个惯性就是该物体本来就具有的，故B错误； C．跳远时助跑是利用运动员的惯性，从而提高成绩，但不能增大惯性，因为惯性的大小只与质量有关，故C错误； D．运动员到最高点时有一定的速度，如果所有力都消失，根据牛顿第一定律，将保持匀速直线运动状态，故D错误。 故选A。 这道题围绕跳远运动中运动员的状态，考查力与运动、惯性等知识，破题点是对每个阶段的运动和受力精准分析，再结合相关物理概念判断选项。 【变式2-1】2024 年 6 月 25  日，嫦娥六号首次为人类将月球背面的 1935.3 克月壤样品带回地球，标志着中国航天 事业取得了伟大的成就，月壤在地球上与在月球上相比，质量 （变大、变小、不变），嫦娥六号环绕月球运动时 （选填“不受力 ”或“受平衡力 ”或“受非平衡力 ”）。 【答案】 不变 受非平衡力 【解析】[1] 物体的质量与位置无关，将样品带回地球后，其质量不变。 [2] 在环月轨道上运行时，嫦娥六号运动方向改变，则运动状态改变，受非平衡力。 【变式2-2】在“运动和力”的关系中，你认为正确的观点有（　　） ①打排球时，当排球离开手后在空中继续飞行时的过程中，受到手的推力和重力作用。（不考虑空气阻力和浮力作用） ②物体在平衡力的作用下，总保持静止状态或匀速直线运动状态。 ③力是维持物体运动状态的原因。 ④力是改变物体运动状态的原因。 ⑤一辆汽车正在做加速运动，一定受到非平衡力的作用。 ⑥在一列匀速直线行驶的列车内，一位同学相对于车厢竖直向上跳起，他将落在车厢内原来的起跳点（不计空气阻力）。 A．①②③ B．①②④⑤ C．②④⑤⑥ D．②③④⑤⑥ 【答案】C 【解析】①打排球时，当排球离开手后在空中继续飞行时的过程中，排球只受重力的作用，（不考虑空气阻力和浮力作用）故①错误； ②物体在平衡力的作用下，总保持静止状态或匀速直线运动状态，故②正确； ③④物体的运动状态不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因，故③错误，④正确； ⑤一辆汽车正在做加速运动，则汽车受到的牵引力大于阻力，一定受到非平衡力的作用，故⑤正确； ⑥在一列匀速直线行驶的列车内，相对于车厢竖直向上跳起的人由于惯性，将落在起跳点，（不计空气阻力）故⑥正确。 故正确的观点有②④⑤⑥，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【基础强化】 1．2021年7月，在东京奥运会女子49公斤级举重比赛中，郴州桂阳籍选手侯志慧以抓94公斤、挺举116公斤、总成绩210公斤获得冠军。如图所示是侯志慧举重的场景，下列说法中正确的是（　　）    A．杠铃对人的压力和人对杠铃的支持力是一对平衡力 B．人受到的重力和地面对人的支持力是一对平衡力 C．人受到的重力和人对杠铃的支持力是一对相互作用力 D．人对地面的压力和地面对人的支持力是一对相互作用力 【答案】D 【解析】作用在一个物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且作用在同一直线上，这两个力就是一对平衡力；两个力分别作用在两个不同的物体上，如果大小相等、方向相反，并且作用在同一直线上，这两个力就是一对相互作用力。 A．杠铃对人的压力和人对杠铃的支持力是一对相互作用力，而不是一对平衡力，故A错误； B．人受到的重力和地面对人的支持力大小不相等，不是一对平衡力，故B错误； C．杠铃受到的重力和人对杠铃的支持力是一对平衡力，不是一对相互作用力，故C错误； D．根据相互作用力的知识可知，人对地面的压力和地面对人的支持力是一对相互作用力，故D正确。 故选D。 2．平衡车是一种代步工具，主要依靠自身重心的偏移控制平衡车向任何方向前进。平衡车水平匀速前进时，下列说法正确的是（　　）    A．人受到的重力和车对人的支持力是一对相互作用力 B．人和车受到的总重力和地面对他们的支持力是平衡力 C．遇到紧急情况时，平衡车因受到惯性作用不能立即停下来 D．平衡车轮胎上有大量底纹，是为了减小摩擦 【答案】B 【解析】A．人受到的重力和车对人的支持力作用在同一物体上，不是一对相互作用力，故A错误； B．人和车受到的总重力和地面对他们的支持力作用在同一物体上、大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，是一对平衡力，故B正确； C．惯性不是力，是物体的一种固有属性，不能说受到惯性作用，遇到紧急情况时，由于平衡车具有惯性，不能立即停下来，故C错误； D．平衡车轮胎上有大量底纹，在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故D错误。 故选B。 3．体育与物理联系密切，下列相关说法中正确的是（　　） A．足球被踢出后仍能继续运动，是因为受到了惯性的作用 B．滑冰运动员用力推护栏能向后滑行，说明力的作用是相互的 C．乒乓球被扣杀后飞向对方，说明力可以维持物体的运动 D．举起杠铃静止在空中时，杠铃对运动员压力与杠铃的重力是一对平衡力 【答案】B 【解析】A．足球被踢出后仍能继续运动，是因为足球具有惯性，仍要保持原来的运动状态，惯性不是力，不能说受到惯性作用，故A错误； B．滑冰运动员用力推护栏能向后滑行，说明力的作用是相互的，故B正确； C．乒乓球被扣杀后飞向对方，说明力可以改变物体的运动状态，不是维持物体的运动状态，故C错误； D．杠铃静止在空中时，杠铃对运动员压力与杠铃的重力是作用在不同物体上的两个力，且方向相同，不是一对平衡力，故D错误。 故选B。 4．一个物体在两个力的作用下，处于 或 运动状态，这两个力就处于二力平衡状态。 【答案】 静止 匀速直线 【解析】[1][2]一个物体在两个力的作用下，如果保持静止状态或匀速直线运动状态，即保持平衡状态，我们就说这两个力互相平衡，或者说物体处于二力平衡状态。 5．平衡状态：物体受到几个力作用时，如果保持 或 状态，我们就说这个物体处于平衡状态。 【答案】 静止 匀速直线运动 【解析】[1][2]当物体处于平衡状态时，物体的运动状态不会发生改变，即处于静止状态或者匀速直线运动状态。 6．小明用20N的水平推力，使小车在水平路面上匀速前进。此时小车所受的合力是多大?当水平推力增大到30N时，小车所受的合力是多大? 【答案】0，10N 【解析】小车沿水平方向做匀速直线运动，小车所受的力为平衡力，即此时小车所受的合力为0。小车水平方向的所受的摩擦力与推力是一对平衡力，即摩擦力的大小为20N，当推力增大到30N，因压力大小接触面粗糙程度不变，小车受到的摩擦力大小不变，仍为20N，则小车所受的合力为 F=30N-20N=10N 7．2022年2月5日，在北京冬奥会短道速滑混合接力赛中，中国队夺得本届冬奥会首金。如图所示，在交接棒时，运动员会用力把队友向前推，队友就会向前加速，此时，队友处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态；后边的运动员会受到队友向后的作用力，这是因为物体间力的作用是 ；运动员冲过终点时，不能立即停下来，而是会继续向前运动一段距离，这是因为运动员具有 。 【答案】 非平衡 相互的 惯性 【解析】[1]在交接棒时，运动员会用力把队友向前推，队友就会向前加速，此时，队友受到非平衡力的作用，所以处于非平衡状态。 [2]后边的运动员用力推前面的队友的同时，受到队友一个向后的作用力，这是因为物体间力的作用是相互的。 [3]运动员冲过终点时，不能立即停下来，而是会继续向前运动一段距离，这是因为运动员具有惯性，仍然要保持原来的运动状态。 8．冬奥会冰壶比赛中，如图所示，在AB过程中，投手用水平方向的力推冰壶，使冰壶在粗糙程度相同的冰面上做匀速直线运动，人对冰壶的推力 冰面对冰壶的摩擦力；撤去推力，在BC过程中所受摩擦力 ；在CD过程中，队友刷冰是通过 方式增加冰面内能，才使之熔化，从而 摩擦。 【答案】 等于 不变 做功 减小 【解析】[1] 冰壶在做匀速直线运动，所以处于平衡状态，要受到平衡力的作用，所以水平方向上人对冰壶的推力等于冰面对冰壶的摩擦力。 [2]滑动摩擦力大小只与压力小和接触面粗糙程度有关，撤去推力后，压力小和接触面粗糙程度不变，所以滑动摩擦力大小也不变。 [3] [4]不断的刷冰通过做功的方式使冰面的温度升高，内能增大，让冰熔化成水，使冰面变得光滑，从而减小滑动摩擦力，让冰壶运动的更远。 9．一辆小车，总质量为600kg，在水平路面上向右匀速运动的过程中，受到的阻力是车的重力的0．05倍。（g=10N/kg） (1)请计算出小车受到的阻力的大小； (2)小车匀速运动时，画出小车在水平方向上的受力示意图； (3)小车匀速运动时，请计算出小车的拉力的大小。 【答案】(1)300N；(2)见解析；(3)300N 【解析】解：(1)物体的重力为 G=mg=600kg×10N/kg=6000N 由于受到的阻力是车重的0.05倍，故此时所受的阻力是 f=0．05G=0.05×6000N=300N (2)因为小车匀速直线运动，小车在水平方向上受到的阻力与拉力是一对平衡力，所以二力大小相同，水平方向的受力如图。 (3)由(1)知，在水平路面上运动的过程中，受到的阻力是300 N，根据运动的物体受平衡力时做匀速直线运动可知，要使小车恰能做匀速直线运动，小车受到的拉力 F=f=300 N 答：(1)小车受到的阻力300N； (2)见解析； (3)小车匀速运动时，小车的拉力300N。 10．如图所示，无风时，站在树枝上的小蚂蚁托着果实恰好静止，此时果实对蚂蚁的压力和蚂蚁对果实的支持力是一对 ，果实受到重力和蚂蚁对果实的支持力是一对 。（均选填“平衡力”或“相互作用力”） 【答案】 相互作用力 平衡力 【解析】[1]果实对蚂蚁的压力和蚂蚁对果实的支持力，两者大小相等，方向相反，在同一直线上，但二力作用在不同的物体上，因此二力是一对相互作用力。 [2]果实受到的重力和蚂蚁对它的支持力大小相等，方向相反，作用在同一物体上，作用在同一条直线上，是一对平衡力。 【素养提升】 11．2021年4月19日，“机智号”电动直升机在火星地表首飞成功，如图所示。在匀速上升、空中悬停、匀速下降阶段，“机智号”旋翼受到的升力分别为F1、F2、F3，不计机身受到的火星气体阻力，则（　　） A．F1> F 2> F 3 B． F 1＜F 2＜F 3 C． F 1= F 3> F 2 D． F 1= F 2= F 3 【答案】D 【解析】直升机在匀速上升、空中悬停、匀速下降阶段，都处于平衡状态，其受到的升力都和重力相互平衡，则 F 1= F 2= F 3=G 故选D。 12．如图是运动员踢足球的情景，下列说法正确的是（　　） A．踢球时，脚会痛是因为力的作用是相互的 B．踢球时，脚对球的作用力和球对脚的作用力是一对平衡力 C．踢球时，脚对球的作用力大于球对脚的作用力 D．足球离脚后，继续运动是因为受到惯性力的作用 【答案】A 【解析】A．踢球时，由于力的作用是相互的，脚对球施压一个作用力，同时球对脚施加一个反作用力，因此脚会痛，故A正确； B．踢球时，脚对球的作用力和球对脚的作用力是两个物体之间的相互作用，是一对相互作用力，故B错误； C．因为踢球时，脚对球的作用力与球对脚的作用力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，因此脚对球的作用力等于球对脚的作用力，故C错误； D．惯性是物体具有的属性，惯性不是力，不能说受到惯性力的作用，足球离脚后，继续运动是因为球具有惯性的缘故，故D错误。 故选A。 13．如图甲所示，水平地面上的物体在水平向右拉力的作用下，从t=0开始，物体的运动情况如图乙，对于这个过程中力和运动描述正确的是（   ） A．该物体一直做匀速直线运动 B．t=4s时，若F=3N，则地面的滑动摩擦力也为3N C．从t=0到t=6s的过程中，拉力F一直在增大 D．从t=2s到t=6s的过程中，拉力F保持不变 【答案】BD 【解析】A、由s随时间t的变化图像可知，物体在0~2s内速度为零，处于静止状态，2s以后物体处于匀速直线运动状态，故A错误； B、当t=4s时，物体做匀速直线运动，F=3N，受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一对平衡力，两个力的大小相等，地面的滑动摩擦力也为3N，故B正确； CD．物体在0~2s内速度为零，处于静止状态，静摩擦力和拉力是平衡力，拉力增大，摩擦力增大，当2s以后物体做匀速直线运动，受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力是一对平衡力，两个力的大小相等，而压力和接触面的粗糙程度不变，滑动摩擦力大小不变，所以匀速直线运动阶段力F没有增大，故C错误，D正确。 故选BD。 14．下列各图中的两个力，满足二力平衡条件的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】A．图中两个力作用在不同的物体上，因此不是一对平衡力，故A不符合题意； B．图中两个力不作用在一条直线上，因此不是一对平衡力，故B不符合题意； C．图中两个力的大小不相等，因此不是一对平衡力，故C不符合题意； D．图中两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在一个物体上，是一对平衡力，故D符合题意。 故选D。 15．如图所示，物体A放在B上，在水平拉力F作用下一起向右做加速直线运动，不计空气阻力，画出物体A的受力示意图。 【答案】 【解析】物块A和B以相同的速度一起沿水平方向向右做加速直线运动，A的运动状态发生了改变，A相对于B有向左的运动趋势，故A受向右的摩擦力的作用；A竖直方向上受重力和支持力的作用，并且这两个力是平衡力，大小相等，重力的方向竖直向下，支持力的方向竖直向上。如图所示： 16．如图甲，小聪同学在做“探究二力平衡的条件”实验时： （1）小聪将系于小卡片（忽略自重）两对角的细线分别绕过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向 ，并通过调整 来改变拉力大小。 （2）当小卡片平衡时，小聪将小卡片转过一个角度，松手后小卡片 （选填“能”或“不能”）平衡，设计此实验步骤的目的是为了探究两个平衡力是否在 。 （3）小明将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，同学们认为小聪的实验优于小明的实验。其主要原因是小聪的实验中 。 A．小卡片更容易在水平方向上保持平衡  B．小卡片是比较容易获取的材料 C．小卡片可以减少摩擦力对实验的影响  D．小卡片更容易扭转 （4）利用图丙装置 （选填“能”或“不能”）探究二力平衡的条件。 【答案】 相反 钩码数量 不能 同一直线上 C 能 【解析】(1)[1][2]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，所以通过调整钩码数量来改变拉力大小。 (2)[3][4]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，纸片就会转动（即不能平衡），说明了不在同一直线上的两个力不能平衡。 (3)[5]小明将木块放在水平桌面上，拉动木块时，木块会受到摩擦力的作用，就会影响实验效果（当木块两端的拉力相差很小时，木块会因为受到摩擦力的作用而保持平衡），故C正确，故选C。 (4)[6]因为左右两侧各通过一个定滑轮，定滑轮的位置虽然不等高，但是当两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一个物体上时，小卡片还是处于静止状态，即这两个力仍然是一对平衡力，所以图丙装置照样能完成实验。 【点睛】本题探究的是二力平衡的条件，注意从二力平衡的四个条件进行分析；二力平衡是初中物理力学中的难点，也是一个重点需要掌握。 17．小新用80N的水平力推动200N的木箱在水平地面向右匀速直线前进，则木箱受到 对平衡力，木箱受到的阻力为 N，地面对木箱的支持力为 N。 【答案】 两 80 200 【解析】[1]木箱在水平方向上受到摩擦力和推力的作用，在竖直方向受到重力和支持力的作用，木箱处于匀速直线运动状态，所以摩擦力和推力是一对平衡力，重力和支持力是一对平衡力，故则木箱受到两对平衡力。 [2][3]根据二力平衡的条件可知，木箱受到的阻力大小等于推力大小，为80N；地面对木箱的支持力大小等于重力大小，为200N。 18．一吊车以2m/s的速度将104N的重物竖直向上匀速提起，这时候钢索对重物的拉力 104N。若该吊车现改为以4m/s的速度使重物匀速下降，则钢索对重物拉力 104N，若重物静止在空中则钢索对重物拉力 104N（均填“大于”“等于”或“小于”）。 【答案】 等于 等于 等于 【解析】[1]吊车将重物竖直向上匀速提起，这时钢索对重物的拉力与重物的重力是平衡力，大小相等，此时拉力等于重物的重力，为104N。 [2]若吊车改为4m/s的速度使重物匀速下降，这时钢索对重物的拉力与重物的重力仍是平衡力，大小相等，此时拉力仍然等于重物的重力，为104N。 [3]若重物静止在空中时，这时钢索对重物的拉力与重物的重力仍是平衡力，大小相等，此时拉力仍然等于重物的重力，为104N。 【能力培优】 19．如图所示，用大小为F的力将一长方体物块压在竖直墙面上保持静止，物块受到的摩擦力为f1；减小压力，使物块沿竖直墙面匀速下滑，物块受到的摩擦力为f2，关于f1和f2的大小和方向说法正确的是（　　） A．f1>f2，两个摩擦力的方向都竖直向上 B．f1=f2，两个摩擦力的方向都竖直向上 C．f1=f2，f1竖直向下，f2竖直向上 D．f1>f2，f1竖直向下，f2竖直向上 【答案】B 【解析】物块处于静止状态时，在竖直方向上受两个力，即竖直向下的重力和竖直向上的墙对木块的静摩擦力，这两个力是一对平衡力，大小相同，所以 f1=G 物块沿竖直墙面匀速下滑，在竖直方向上受两个力，即竖直向下的重力和竖直向上的墙对木块的滑动摩擦力，这两个力是一对平衡力，大小相同，所以 f2=G 由此可知 f1=f2 故B正确，ACD错误。 故选B。 20．骑踏板车是小朋友喜爱的一项运动，如图是小明在水平路面上匀速骑踏板车的情景。下列说法正确的是（　　） A．小明匀速骑踏板车时受到惯性作用 B．小明受到的重力和地面对踏板车的支持力是一对平衡力 C．小明对踏板车的压力和踏板车对小明的支持力是一对相互作用力 D．小明对踏板车的压力是由于踏板车发生形变产生的 【答案】C 【解析】A．惯性是物体的固有属性，不是一种力。小明匀速骑踏板车时，不能说受到惯性作用，故A错误； B．小明受到的重力和地面对踏板车的支持力，受力物体不是同一物体，不是平衡力，故B错误； C．小明对踏板车的压力和踏板车对小明的支持力作用在两个物体上，大小相等，方向相反，是一对相互作用力，故C正确； D．小明对踏板车的压力是由于鞋子发生形变产生的，故D错误。 故选C。 21．在“探究二力平衡条件”的实验中，小明设置的实验装置如图甲所示，实验中砝码的质量相同。 (1)实验中是通过 来改变木块受到的拉力大小的； (2)实验时，向左盘和右盘同时放入 （选填“等重”或“不等重”） 的砝码，这时木块保持静止； 但小明在实验时发现，若向左盘和右盘同时放入不等重的砝码，木块仍然保持静止，则产生这一现象的原因是 ； (3)现保持F1与F2的大小相等，将木块换成小车，然后扭转一个角度，松手后，小车将发生转动，据此可以得出二力平衡时需要满足的一个条件是 ； (4)在探究同一问题时，小红设计了如图乙所示的实验，同学们认为小红的实验优于小明的实验，其主要原因是 。 A．小卡片容易扭转 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．减小摩擦力对实验结果的影响 (5)小红在图乙的装置上用剪刀从小卡片的中间将小卡片剪开，可以探究相互平衡的两个力需要满足的条件是 ； (6)如图甲，在木块的左右两边挂上相同的砝码，木块静止时，小木块受到 对平衡力作用； (7)利用如图丙所示的装置，两个滑轮安装成不同的高度， （选填“能”或“不能”）探究二力平衡的条件。 【答案】(1)改变钩码的数量 (2)等重 见解析 (3)平衡的两个力一定在同一直线上 (4)D (5)见解析 (6)两 (7)能 【解析】（1）木块受到的拉力F1和F2分别等于水平桌面两端所挂砝码的重力，可以通过调整砝码的质量来改变F1和F2的大小。 （2）[1][2]实验时在两端的小盘里加砝码，当两边小盘中的砝码质量相同时，木块保持静止，说明相互平衡的两个力大小相等；实验时发现当两边所挂砝码不相等时，木块也能平衡，可能木块与桌面之间存在较大的摩擦力。 （3）将小车转动一个角度，两个力不在同一直线上，小车将转动回来，说明一对平衡力需在同一直线上，所以实验中设计这一步骤的目的是验证二力平衡时的两个力一定在同一直线上。 （4）小红实验用的小卡片重力小，悬在空中不受桌面对它的摩擦力影响；小明实验用的木块放在水平桌面上，木块和桌面之间存在摩擦力，摩擦力是不能消除的，实验要受到摩擦力影响，所以还是小红的实验方案好，故选D。 （5）用剪刀从小卡片的中间将小卡片剪开，使这两个力不再共物，物体就不能静止，各自向相反的方向运动，可以探究相互平衡的两个力是作用在同一物体上。 （6）如图甲，在木块的左右两边挂上相同的砝码，木块静止时，木块水平方向受到两个拉力是一对平衡力，竖直方向受到重力和支持力是一对平衡力，小木块受到两对平衡力作用。 （7）因为左右两侧各通过一个定滑轮，定滑轮的位置虽然不等高，但是当两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一个物体上时，小卡片还是处于静止状态，照样能完成实验。 22．如图是气象部门放飞的高空探测气球。气球与探测仪器沿水平方向做匀速直线运动，O是探测仪器的重心，请画出探测仪器的受力示意图（不计空气阻力）。 【答案】 【解析】气球与探测仪器沿水平方向做匀速直线运动，探测仪器受到竖直向下的重力，由于探测器的体积很小，因此探测器受的浮力远小于细线对它的拉力，可以忽略不计，因为探测仪器做匀速直线运动，所以探测仪器肯定还受到一个与重力等大反向的力，这个力是细线对其竖直向上的拉力F；过探测器的重心，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表示重力和拉力。因为这两个力是一对平衡力，所以作图时两条线段长度要相等。如图所示： 23．某同学在五一期间随父母从义乌火车站站乘动车去上海参加世博会，从义乌到上海的路程是320km，动车行驶的平均速度为200km/h。 (1)画出动车所受力的示意图； (2)动车行驶完全程需要多少小时？ (3)若动车在某段时间内恰做匀速直线运动，此时其所受阻力为车重的0.05倍，则此时动车产生向前的牵引力为多少牛？（已知载人动车总质量为20吨，g＝10N/kg） 【答案】(1) ；(2)1.6h；(3)1×104N 【分析】(1)画力的示意图，首先要对物体进行受力分析，看物体受几个力，要先分析力的大小、方向和作用点，再按照画图的要求画出各个力。 (2)已知路程和速度，利用速度公式计算时间； (3)利用阻力和车重的关系求出阻力，然后利用二力平衡条件可得牵引力。 【解析】(1)分析可知，动车在水平方向上受到牵引力和摩擦力的作用，在竖直方向上受到重力和支持力的作用；过动车的重心分别沿水平向右和水平向左画出牵引力和摩擦力，沿竖直向下和竖直向上画出重力和支持力，如图所示： 。 (2)因为，所以动车行驶完全程需要的时间 动车行驶完全程需要的时间1.6h。 (3)由题意可得，阻力 动车做匀速直线运动，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以牵引力 此时动车产生向前的牵引力为1×104N。 答：(1)动车受力示意图见解答。 (2)动车行驶完全程需要1.6h。 (3)此时动车产生向前的牵引力为1×104N。 24．阅读以下信息，回答问题 2021年5月15日，“天问一号”探测器成功着陆火星表面。该探测器是由一架轨道飞行器和一辆火星车（如图）组成，探测器的成功发射、持续飞行、环绕、着陆和巡视，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。在探测器着陆火星的过程中，着陆平台打开发动机，通过向下喷燃气实现减速，在距离火星地面100m高度处速度减为零，进入悬停状态。此时着陆平台开启雷达和光学相机等进行探测，寻找着陆点，在找准着陆点后继续下降，其速度先增大后减小，在距离火星地面高度20m时开始以恒定速度下降，平稳着陆。火星是太阳系八大行星之一，火星表面g约为3.7 N/kg，火星表面的大气密度大约只有地球的1%，火星表面的平均大气压强约为700Pa，比地球上的1%还小。 （1）“天问一号”探测器在匀速绕火星飞行时，此时它 （选填“是”或“不是”）处于平衡状态；在探测器通过发动机向下喷燃气实现减速过程中，减速时探测器受到向上推力，该施力物体是 。 （2）从悬停到成功降落至火星地面前，火星车的速度变化情况是( ) A．增大→不变→减小        B．增大→减小→不变 C．不变→增大→减小        D．减小→增大→不变 （3）在火星表面水的沸点 （选填“<”“>”或“=”）地球表面水的沸点，这是火星上没有液态水的原因之一。 （4）假如同一物体分别在地球和火星表面以相同的初始速度在相同的水平面上滑行，在火星上滑行的距离会比地球上 （选填“长”或“短”），原因是 。 【答案】 不是 燃气 B < 长 在火星表面，物体对水平面的压力较小，导致摩擦力较小，速度减小得慢，所以滑行的距离更长 【解析】（1）[1]由题意可知，“天问一号”探测器在匀速绕火星飞行时，说明“天问一号”的运动方向不断发生改变，所以它不是处于平衡状态。 [2]由题意可知，探测器通过发动机向下喷燃气，给燃气一个向下的力，根据力的作用是相互的可知，燃气给探测器一个向上的推力，即该推力的施力物体是燃气。 （2）[3]由题意可知，探测器在找准着陆点后继续下降，其速度先增大后减小，在距离火星地面高度20m时开始以恒定速度下降，即火星车的速度先增大后减小，最后保持不变。 故选B。 （3）[4]由题意可知，火星表面的平均大气压强约为700Pa，比地球上的1%还小，根据沸点与气压的关系可知，气压小的地方，液体的沸点低，所以在火星表面水的沸点小于地球表面水的沸点，这是火星上没有液态水的原因之一。 （4）[5][6]由题意可知，火星表面g约为3.7 N/kg，说明相同质量的物体，与地球上相比，其在火星上的重力更小，从而对水平面的压力更小，根据影响滑动摩擦力的因素特点可知，物体与接触面间的摩擦阻力更小，因此同一物体分别在地球和火星表面以相同的初始速度在相同的水平面上滑行，在火星上滑行的距离会比地球上长。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$