8.2 二力平衡 导学案 2024-2025学年人教版八年级下册物理

第2节　二力平衡 平衡状态 1．平衡状态：物体在几个力的作用下保持 状态． 2．平衡力：使物体处于 状态的几个力． 　一个物体若处于静止状态或匀速直线运动状态，则物体可能不受力，也可能受平衡力． 二力平衡的条件及其应用 1．条件：作用在 上的两个力，如果大小 ，方向 ，并且作用在 ，两个力就彼此平衡． 2．应用：我们在用弹簧测力计测量物体所受的重力时，就应用了 ．这时物体所受的重力和弹簧测力计对它的拉力大小 ，方向 ，作用在 ． (1)应用：①根据物体的受力情况，可以判断物体的运动状态．受平衡力的物体可能静止，也可能做匀速直线运动．②物体处于平衡状态时，如果已知平衡力中其中一个力的大小、方向，则另一个力的大小与已知力的大小相等，方向相反．(2)控制变量法的应用：对二力的大小、方向、是否在同一直线上、是否作用在同一物体上这四个因素，应分别控制其中三个因素不变，只改变其中一个因素．(3)相互作用力与平衡力的区别：是否作用在同一物体上，平衡力作用在同一物体上，而相互作用力分别作用在两个物体上． 探究二力平衡的条件 典例1 某实验小组利用如图甲所示的实验装置“探究二力平衡的条件”实验时，请问： 甲 乙 典例1图 (1)实验时应选择较 (填“光滑”或“粗糙”)的实验桌面． (2)如图甲所示，当左右两端同时挂两个钩码时，小车静止，此时F1、F2的大小 ，方向 ． (3)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 ． (4)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 ． (5)小明同学完成课本的实验后，提出了一个问题后并作出猜想：只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 (填“正确”或“错误”)的． 实验过程中的三知道：一是桌面尽量光滑，减小阻力对实验的影响；二是实验中通过改变钩码数量来探究相互平衡的二力大小是否相等；三是通过扭转小车，松手后观察小车的运动情况来探究相互平衡的二力是否在同一直线上． 变式 在探究“二力平衡的条件”的实验中，有如下几种实验方案． 变式图 (1)在图甲中，左盘中放了一个5 N的钩码，右盘中放了一个4 N的钩码，此时木块静止，F1 (填“等于”或“不等于”)F2，木块受到的力 (填“是”或“不是”)平衡力，可见除了F1、F2外，木块还受到了一个力． (2)对比甲、乙两图，小东选择图乙进行实验，是为了减少 对本实验的影响． (3)如图乙所示，小东用小车来做该实验，装置处于静止状态，细绳和弹簧测力计的质量忽略不计，不考虑细绳与滑轮间的摩擦．两端挂的重物各为10 N，则弹簧测力计的示数为 N，可见作用在小车上的两个力大小 ，方向 ，才能保持静止． (4)为避免更多因素对实验的影响，最终小东采用了如图丙所示的实验装置，当硬纸片平衡时，将硬纸片转过一定角度，松手后硬纸片不能平衡，此步骤是为了探究二力平衡的哪一个条件？ ． (5)利用图丙验证两个力必须作用在同一物体上，才能让物体处于平衡状态，应该如何操作？ ． 平衡力的辨别 典例2 [2024·长沙一模]2024年4月21日，起跳、腾空、入水……伴随着西安奥体中心游泳跳水馆内观众的欢呼与掌声，中国选手陈芋汐获得跳水金牌．如图所示，当她静止站立在水平领奖台上时，下列分析正确的是( ) 典例2图 A．陈芋汐受到的重力与领奖台对陈芋汐的支持力是相互作用力 B．陈芋汐对领奖台的压力与地面对领奖台的支持力是相互作用力 C．领奖台受到的重力和地面对领奖台的支持力是一对平衡力 D．陈芋汐受到的重力与领奖台对陈芋汐的支持力是一对平衡力 不同点：相互作用力是作用在不同物体上，平衡力是作用在一个物体上．相同点：大小相等，方向相反，作用在一条直线上． 　平衡力与相互作用力的异同 变式1 [2024·淮北三模]如图所示，教室里的黑板擦被磁性黑板吸引着在竖直平面内保持静止．下列关于黑板擦的受力情况的分析中，正确的是( ) 变式1图 A．黑板擦受到的磁力与它受到的重力是一对平衡力 B．黑板擦受到的摩擦力与它受到的重力是一对平衡力 C．黑板擦受到的磁力与它受到的弹力是一对相互作用力 D．黑板擦受到的摩擦力与它受到的磁力是一对相互作用力 变式2 [2023·宿迁期末]如图所示，甲、乙两物体在水平桌面上处于静止状态，下列说法正确的是( ) 变式2图 A．甲对乙的压力与桌面对乙的支持力是一对平衡力 B．乙物体受到的重力与桌面对它的支持力是一对相互作用力 C．甲对乙的压力与桌面对乙的支持力是一对相互作用力 D．乙对甲的支持力和甲受到的重力是一对平衡力 二力平衡条件的应用 典例3 如图所示，跳伞运动员在某段时间内能匀速直线下降，这段时间内运动员和降落伞作为整体处于 典例3图 (填“平衡”或“非平衡”)状态，若运动员和降落伞的总质量为100 kg，降落伞所受的空气阻力为 _ N (g取10 N/kg) 运动员和降落伞作为一个整体匀速直线下降，处于平衡状态，重力和空气阻力是一对平衡力． 变式1 [2023·河北一模]如图所示为一只静止在树枝上的布谷鸟，说明它受到的力 (填“是”或“不是”)平衡力；若布谷鸟的质量为0.1 kg，则树枝对它的支持力是 N (g取10 N/kg) 变式1图 变式2 [2024·临沂]如图甲所示是天蒙山索道的吊厢随钢索向下方做匀速直线运动的情景，如图乙所示是吊厢及吊厢内物体的简图．请画出物体所受力的示意图(力的作用点画在物体的重心O上)． 　　　 变式2图 1．[2024·六安模拟]大千世界，无奇不有．如图所示，是一位摄影师拍摄到的照片，题为“乌鸦落鹰背上歇脚”，下列和物理知识有关的说法中正确的是( ) 第1题图 A．飞行过程中，乌鸦相对于老鹰是运动的 B．乌鸦和老鹰一起匀速飞行时运动状态是变化的 C．乌鸦对老鹰的压力和老鹰对乌鸦的支持力是一对相互作用力 D．乌鸦受到的支持力和老鹰受到的重力是一对平衡力 2．[2024·南宁二模]中考体育项目中蕴含了很多的物理知识，下列分析正确的是( ) A．800 m测试中，一位同学通过弯道时，运动状态不变 B．掷实心球时，球离开人手后会继续向前运动，是受到了惯性的作用 C．引体向上测试中，当身体静止时，杠杆对人的拉力与人的重力平衡 D．斜向上抛出的绣球，若上升到最高点时所受的力全部消失，将一直保持静止状态 3．[2024·盐城]下列情形中，松手后纸片还能保持平衡的是( ) 4．[2024·上海]小申坐电梯回家时，电梯匀速上升．若他对电梯的压力为F1，电梯对他的支持力为F2，他受到的重力为G，则下列判断中正确的是( ) A．F1>G B．F2>G C．F1和F2是平衡力 D．F2和G是平衡力 5．[2024·济宁三模]第十四届全国冬季运动会于2024年2月17日至2月27日在内蒙古自治区举办，是历届全国冬季运动会中规模最大、项目最多、标准最高的一届，关于图中涉及的运动，下列说法正确的是( ) 第5题图 A．图甲中，运动员举着杠铃静止时，他受到的重力与地面对他的支持力不是一对平衡力 B．图乙中，滑雪运动员以抛物线轨迹腾飞在最高点时，所受合力为零 C．图丙中，短道速滑运动员冲过终点不能立即停止，是由于受到惯性的作用 D．图丁中，冰壶的重力和冰壶对地面的压力为一对相互作用力 6．[2024·济南一模]象棋起源于中国，拥有悠久的历史．如图所示为一种可以在竖直墙上随意移动的磁性象棋，则下面的说法正确的是( ) 第6题图 A．棋盘对棋子的吸引力和棋子受到的重力是一对平衡力 B．棋子对墙的压力和墙对棋子的支持力是一对相互作用力 C．墙对棋子的摩擦力和棋子受到的重力是一对相互作用力 D．棋盘对棋子的吸引力和棋子对棋盘的吸引力是一对平衡力 7．[2024·白银]“无人机”送快递是低空经济的一种重要形式．无人机起飞时，吹向下方的风量增加，使无人机上升的力的施力物体是 ；若无人机下方用一根绳子悬挂快递，不考虑空气阻力，则在无人机斜向右上方匀速直线飞行过程中，悬挂重物的绳子 (填“会”或“不会”)偏离竖直方向． 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2节　二力平衡 平衡状态 1．平衡状态：物体在几个力的作用下保持静止或匀速直线运动状态． 2．平衡力：使物体处于平衡状态的几个力． 　一个物体若处于静止状态或匀速直线运动状态，则物体可能不受力，也可能受平衡力． 二力平衡的条件及其应用 1．条件：作用在同一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，并且作用在同一条直线上，两个力就彼此平衡． 2．应用：我们在用弹簧测力计测量物体所受的重力时，就应用了二力平衡条件．这时物体所受的重力和弹簧测力计对它的拉力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上． (1)应用：①根据物体的受力情况，可以判断物体的运动状态．受平衡力的物体可能静止，也可能做匀速直线运动．②物体处于平衡状态时，如果已知平衡力中其中一个力的大小、方向，则另一个力的大小与已知力的大小相等，方向相反．(2)控制变量法的应用：对二力的大小、方向、是否在同一直线上、是否作用在同一物体上这四个因素，应分别控制其中三个因素不变，只改变其中一个因素．(3)相互作用力与平衡力的区别：是否作用在同一物体上，平衡力作用在同一物体上，而相互作用力分别作用在两个物体上． 探究二力平衡的条件 典例1 某实验小组利用如图甲所示的实验装置“探究二力平衡的条件”实验时，请问： 甲 乙 典例1图 (1)实验时应选择较光滑(填“光滑”或“粗糙”)的实验桌面． (2)如图甲所示，当左右两端同时挂两个钩码时，小车静止，此时F1、F2的大小相等，方向相反． (3)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同一直线上． (4)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用剪刀将硬纸片从中间剪开． (5)小明同学完成课本的实验后，提出了一个问题后并作出猜想：只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，小明的猜想是错误(填“正确”或“错误”)的． 实验过程中的三知道：一是桌面尽量光滑，减小阻力对实验的影响；二是实验中通过改变钩码数量来探究相互平衡的二力大小是否相等；三是通过扭转小车，松手后观察小车的运动情况来探究相互平衡的二力是否在同一直线上． 变式 在探究“二力平衡的条件”的实验中，有如下几种实验方案． 变式图 (1)在图甲中，左盘中放了一个5 N的钩码，右盘中放了一个4 N的钩码，此时木块静止，F1不等于(填“等于”或“不等于”)F2，木块受到的力是(填“是”或“不是”)平衡力，可见除了F1、F2外，木块还受到了一个力． (2)对比甲、乙两图，小东选择图乙进行实验，是为了减少阻力对本实验的影响． (3)如图乙所示，小东用小车来做该实验，装置处于静止状态，细绳和弹簧测力计的质量忽略不计，不考虑细绳与滑轮间的摩擦．两端挂的重物各为10 N，则弹簧测力计的示数为10N，可见作用在小车上的两个力大小相等，方向相反，才能保持静止． (4)为避免更多因素对实验的影响，最终小东采用了如图丙所示的实验装置，当硬纸片平衡时，将硬纸片转过一定角度，松手后硬纸片不能平衡，此步骤是为了探究二力平衡的哪一个条件？只有作用在同一直线上的两个力才能平衡． (5)利用图丙验证两个力必须作用在同一物体上，才能让物体处于平衡状态，应该如何操作？将硬纸片从中间剪成两半． 平衡力的辨别 典例2 [2024·长沙一模]2024年4月21日，起跳、腾空、入水……伴随着西安奥体中心游泳跳水馆内观众的欢呼与掌声，中国选手陈芋汐获得跳水金牌．如图所示，当她静止站立在水平领奖台上时，下列分析正确的是( D ) 典例2图 A．陈芋汐受到的重力与领奖台对陈芋汐的支持力是相互作用力 B．陈芋汐对领奖台的压力与地面对领奖台的支持力是相互作用力 C．领奖台受到的重力和地面对领奖台的支持力是一对平衡力 D．陈芋汐受到的重力与领奖台对陈芋汐的支持力是一对平衡力 不同点：相互作用力是作用在不同物体上，平衡力是作用在一个物体上．相同点：大小相等，方向相反，作用在一条直线上． 　平衡力与相互作用力的异同 变式1 [2024·淮北三模]如图所示，教室里的黑板擦被磁性黑板吸引着在竖直平面内保持静止．下列关于黑板擦的受力情况的分析中，正确的是( B ) 变式1图 A．黑板擦受到的磁力与它受到的重力是一对平衡力 B．黑板擦受到的摩擦力与它受到的重力是一对平衡力 C．黑板擦受到的磁力与它受到的弹力是一对相互作用力 D．黑板擦受到的摩擦力与它受到的磁力是一对相互作用力 变式2 [2023·宿迁期末]如图所示，甲、乙两物体在水平桌面上处于静止状态，下列说法正确的是( D ) 变式2图 A．甲对乙的压力与桌面对乙的支持力是一对平衡力 B．乙物体受到的重力与桌面对它的支持力是一对相互作用力 C．甲对乙的压力与桌面对乙的支持力是一对相互作用力 D．乙对甲的支持力和甲受到的重力是一对平衡力 二力平衡条件的应用 典例3 如图所示，跳伞运动员在某段时间内能匀速直线下降，这段时间内运动员和降落伞作为整体处于 典例3图 平衡(填“平衡”或“非平衡”)状态，若运动员和降落伞的总质量为100 kg，降落伞所受的空气阻力为1_000N．(g取10 N/kg) 运动员和降落伞作为一个整体匀速直线下降，处于平衡状态，重力和空气阻力是一对平衡力． 变式1 [2023·河北一模]如图所示为一只静止在树枝上的布谷鸟，说明它受到的力是(填“是”或“不是”)平衡力；若布谷鸟的质量为0.1 kg，则树枝对它的支持力是1N．(g取10 N/kg) 变式1图 变式2 [2024·临沂]如图甲所示是天蒙山索道的吊厢随钢索向下方做匀速直线运动的情景，如图乙所示是吊厢及吊厢内物体的简图．请画出物体所受力的示意图(力的作用点画在物体的重心O上)． 　　　 变式2图 答案：如图所示： 变式2图 1．[2024·六安模拟]大千世界，无奇不有．如图所示，是一位摄影师拍摄到的照片，题为“乌鸦落鹰背上歇脚”，下列和物理知识有关的说法中正确的是( C ) 第1题图 A．飞行过程中，乌鸦相对于老鹰是运动的 B．乌鸦和老鹰一起匀速飞行时运动状态是变化的 C．乌鸦对老鹰的压力和老鹰对乌鸦的支持力是一对相互作用力 D．乌鸦受到的支持力和老鹰受到的重力是一对平衡力 2．[2024·南宁二模]中考体育项目中蕴含了很多的物理知识，下列分析正确的是( C ) A．800 m测试中，一位同学通过弯道时，运动状态不变 B．掷实心球时，球离开人手后会继续向前运动，是受到了惯性的作用 C．引体向上测试中，当身体静止时，杠杆对人的拉力与人的重力平衡 D．斜向上抛出的绣球，若上升到最高点时所受的力全部消失，将一直保持静止状态 3．[2024·盐城]下列情形中，松手后纸片还能保持平衡的是( A ) 4．[2024·上海]小申坐电梯回家时，电梯匀速上升．若他对电梯的压力为F1，电梯对他的支持力为F2，他受到的重力为G，则下列判断中正确的是( D ) A．F1>G B．F2>G C．F1和F2是平衡力 D．F2和G是平衡力 5．[2024·济宁三模]第十四届全国冬季运动会于2024年2月17日至2月27日在内蒙古自治区举办，是历届全国冬季运动会中规模最大、项目最多、标准最高的一届，关于图中涉及的运动，下列说法正确的是( A ) 第5题图 A．图甲中，运动员举着杠铃静止时，他受到的重力与地面对他的支持力不是一对平衡力 B．图乙中，滑雪运动员以抛物线轨迹腾飞在最高点时，所受合力为零 C．图丙中，短道速滑运动员冲过终点不能立即停止，是由于受到惯性的作用 D．图丁中，冰壶的重力和冰壶对地面的压力为一对相互作用力 6．[2024·济南一模]象棋起源于中国，拥有悠久的历史．如图所示为一种可以在竖直墙上随意移动的磁性象棋，则下面的说法正确的是( B ) 第6题图 A．棋盘对棋子的吸引力和棋子受到的重力是一对平衡力 B．棋子对墙的压力和墙对棋子的支持力是一对相互作用力 C．墙对棋子的摩擦力和棋子受到的重力是一对相互作用力 D．棋盘对棋子的吸引力和棋子对棋盘的吸引力是一对平衡力 7．[2024·白银]“无人机”送快递是低空经济的一种重要形式．无人机起飞时，吹向下方的风量增加，使无人机上升的力的施力物体是空气；若无人机下方用一根绳子悬挂快递，不考虑空气阻力，则在无人机斜向右上方匀速直线飞行过程中，悬挂重物的绳子不会(填“会”或“不会”)偏离竖直方向． 学科网（北京）股份有限公司 $$