内容正文:
专题07 平衡力和二力平衡
考查方向
重、难点
标注说明
同一直线上二力的合成
合力方向与大小的计算(同向相加、反向相减)
重点(易错点:合力方向与较大分力方向一致)
平衡力的定义
平衡力的条件(同体、等大、反向、共线)
常考热点(易混淆点:平衡力与相互作用力的区别,如作用对象是否同一物体)
二力平衡的判断
实际场景中二力是否平衡
难点(如静止或匀速直线运动的物体受力分析,需排除非平衡力干扰)
平衡力与运动状态的关系
合力为零时物体的运动状态(静止或匀速)
重点(易错点:误认为合力为零时物体必须静止,忽略匀速直线运动情况)
合成与平衡的综合应用
多力问题转化为二力平衡分析
难点(如三力平衡中求未知力大小或方向,需等效合成后利用平衡条件)
实验:探究二力平衡条件
实验设计与结论分析
重点(需掌握研究对象选择、减小摩擦影响的方法、判断是否满足平衡条件)
平衡力与相互作用力的区分
实例辨析(如书对桌的压力与书的重力)
常考热点(核心区别:平衡力作用同一物体,相互作用力作用不同物体)
动态平衡问题
力的大小或方向变化后的平衡分析
一般考点(如弹簧测力计在匀速运动中的示数变化)
1.高频易错点:
混淆平衡力与相互作用力(例如:“人推墙的力”与“墙对人的推力”是相互作用力,而“人受的重力”与“地面对人的支持力”是平衡力)。忽略受力分析的前提条件(如物体处于静止或匀速时才能应用二力平衡)。
2.核心能力要求:
能通过力的合成将多力问题简化为二力平衡问题(如悬挂的物体受重力、拉力、风力时的等效合成)。规范表述平衡力条件(必须同时满足“同体、等大、反向、共线”)。
3.实验类重点:
实验中选择轻质小卡片的目的(减小重力对实验的影响)。实验中定滑轮的作用(改变拉力方向,但不改变力的大小)。
4.动态问题难点:
匀速运动物体受变力时的平衡分析(如水平匀速拉弹簧测力计,示数是否变化)。平衡力与合力的综合计算(如已知两力合力为5N,反向时两力大小可能为8N和3N)。
5.建议结合经典例题:
分析“悬挂的电灯受重力与拉力的平衡关系”。计算“两人拉弹簧测力计的示数(相互作用力与平衡力的综合应用)”。实验题中“如何通过改进装置减小摩擦对二力平衡实验的影响”。
考点1 合力及力的合成(5题)
1.(24-25八年级上·广东广州·期中)根据下列情景回答问题:
(1)一个重5N的物体放在水平地面上,若用弹簧测力计竖直向上对其施加一个拉力,如图所示,该拉力的示数为 N,此时物体的合力为 N;
(2)小球水平桌面上做匀速直线运动,其运动轨迹被照相机俯拍记录下(每隔0.02s拍摄一次,如图依次记录了小球在第1次,第3次经过的位置)
①请在图中画出小球第2次经过的位置;( )
②若小球(用“+”表示)在水平面上只受两个力作用。图中已画出其中的一个力F1,画出F2的受力示意图,并标出它的大小。( )
【答案】(1) 2.2 0
(2)
【解析】(1)[1]由图知该弹簧测力计的分度值为0.2N,故其拉力为2.2N。
[2]由图知一个重5N的物体静止在水平桌面上,处于平衡状态,根据力与运动的关系知,此时物体的合力为0N。
(2)①由题知小球做匀速直线运动,所以小球的运动速度和运动方向保持不变,相同时间内通过的路程相同。第2次拍摄到小球的位置应在1、3两次小球间距离的中点。由1、3两次小球间距离和方位画出第2次拍摄到小球的位置,如图所示
②若小球在水平面上只受两个力作用做匀速直线运动,处于平衡状态。故所受的两个力是一对平衡力,根据平衡力的特点知F2的大小
F2的受力示意图如下
2.(23-24八年级下·山东临沂·期中)关于同一条直线上的两个分力F1、F2,以及它们的合力F,下列说法正确的是( )
A.两个分力F1、F2的作用效果一定和合力F的作用效果相同
B.合力和分力可能是实际存在的力
C.合力和分力同时作用在物体上
D.合力F一定大于任何一个分力
【答案】A
【解析】A.合力与分力的关系是等效替代的关系,因此两个分力F1、F2的作用效果一定和合力F的作用效果相同,故A正确;
B.合力和分力本身并不是实际存在的力,而是用来分析和描述力的作用效果的工具或方法,故B错误;
C.合力与分力的关系是等效替代的关系,所以合力和分力并不是同时作用在物体上,故C错误;
D.当同一直线上二力方向相反时,合力F的大小等于这两个力的差,因而合力一定小于较大的分力,因此合力不一定大于其中任何一个分力,故D错误。
故选A。
3.(23-24八年级下·北京·期中)下列说法中正确的是 ( )
A.人沿水平方向用力推静止在水平地面上的木箱,木箱未动,此时推力等于摩擦力
B.物体的运动方向一定与它受到的合力方向相同
C.竖直上抛的小球达到最高点速度为零时,小球受到的合力也为零
D.小阳乘电梯加速下降时,他对电梯的压力和电梯对他的支持力大小相等
【答案】AD
【解析】A.人沿水平方向用力推静止在水平地面上的木箱,木箱未动,此时推力与摩擦力大小相等方向相反,是一对平衡力,故A正确;
B.作用在同一直线上的两个力,合力与较大力的方向一致,而较大力的方向可能与物体的运动方向相反,故B错误;
C.竖直上抛的小球达到最高点速度为零时,小球只受重力作用,因此合力不为零,故C错误;
D.小阳乘电梯加速下降时,电梯对他的支持力小于他自身的重力;他对电梯的压力等于电梯对他的支持力,二力是一对相互作用力,因此二力大小相等,故D正确。
故选AD。
4.(23-24八年级下·黑龙江哈尔滨·期中)如图甲所示,用一台拖拉机将陷入泥潭的汽车拉了出来;如图乙所示,一群小同学齐心协力也可以把汽车从泥潭中推出,此时我们说拖拉机对汽车的拉力是同学们对汽车推力的 ,其主要的依据是 。
【答案】 合力 同学们对汽车施加的推力的作用效果与拖拉机对汽车的拉力的作用效果相同
【解析】[1]因为拖拉机对汽车的拉力的作用效果和同学们对汽车推力的作用效果相同,所以我们说拖拉机对汽车的拉力是同学们对汽车推力的合力。
[2]当一个力的作用效果与其他几个力的作用效果相同时,这个力就被称为是其他几个力的合力,此时我们说拖拉机对汽车的拉力是同学们对汽车推力的合力,其主要的依据是同学们对汽车施加的推力的作用效果与拖拉机对汽车的拉力的作用效果相同。
5.(23-24八年级下·江苏南通·期末)如图所示,水平地面上的小车在拉力F的作用下做加速运动,在拉力逐渐减小至零的过程中,小车的速度将( )
A.逐渐减小 B.先增大,后减小 C.逐渐增大 D.先减小,后增大
【答案】B
【解析】因为在拉力F逐渐减小的过程中,拉力仍然大于摩擦力,合力方向与运动方向相同,小车做加速运动,速度增大。当拉力减小到等于摩擦力时,合力为零,小车的速度达到最大值。拉力继续减小,小于摩擦力,合力方向与运动方向相反,小车做减速运动,速度减小。综上所述,小车的速度先增大,后减小,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
考点2 同一直线上二力的合成(5题)
6.(24-25八年级下·安徽·期中)如图甲所示,文具盒在水平向右的推力F的作用下,沿水平桌面运动,F与时间t的关系如图乙所示。0~2s内,文具盒做匀速直线运动;3~4s内,文具盒所受合力的大小为 N。
【答案】1
【解析】0~2s内,文具盒做匀速直线运动,产生的是滑动摩擦力,此时文具盒处于平衡状态,受到的滑动摩擦力与推力大小相等,据乙图可知为2N;3~4s内,此时的推力变为3N,文具盒产生的摩擦力仍为滑动摩擦力,由于压力和接触面的粗糙程度不变,滑动摩擦力不变仍为2N,且方向与物体运动方向相反,则文具盒所受合力的大小为
7.(24-25八年级下·安徽·期中)下图所示的是小李同学探究“同一直线上方向相同的两个力的合力与分力的关系”的实验。请回答下列问题:
(1)如图所示,小李在实验中两次都将弹簧从A点拉伸到同一点B,使两次实验中力的作用效果相同,这是运用了 (选填“控制变量”“等效替代”或“转换”)的研究方法;
(2)小李经过多次实验得到下表所示的数据,根据数据可知图中弹簧测力计示数 N。
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.2
2.6
3.0
3.4
3.8
【答案】(1)等效替代;(2)3
【解析】(1)在实验中两次将弹簧都从A点拉伸到同一点B,伸长相同,说明力的作用效果相同,这是运用了等效替代法的研究方法。
(2)小李经过多次实验得到如表数据,拉力F总是与F1、F2的和相等,根据数据规律,可知图中弹簧测力计示数
8.(24-25九年级上·贵州贵阳·期中)如图所示,将木块甲置于光滑水平面上,橡皮筋两端分别与墙面和木块相连,图中橡皮筋处于松弛状态。现用大小不变的水平力F拉动木块沿直线向右运动时开始计时,时间内,橡皮筋逐渐被拉直至原长,橡皮筋逐渐被拉长(始终处于弹性范围内),时刻木块速度刚好为0,请画出时间内,木块受到的合力大小随时间变化关系的大致图像。
【答案】
【解析】在时间内,橡皮筋逐渐被拉伸直至原长,这期间水平力是使木块向右加速运动的力,因为水平面上光滑无摩擦力,并且在橡皮筋未达到原长之前,橡皮筋不对木块施加力的作用。此时木块受到的合力就等于拉力,合力大小不变,方向向右,木块做加速运动。橡皮筋逐渐被拉长(始终处于弹性范围内),此时木块受到水平向右的拉力,同时受到橡皮筋向左的拉力。 随着时间的推移,橡皮筋被拉得越长,其拉力越大,此时合力。 因为大小不变,逐渐增大,所以合力逐渐减小,方向仍然向右,速度逐渐增大,直到。继续向右拉时,弹力大于拉力,合力方向向左,速度减小,直到t2时刻速度刚好为0,合力大小为F。因此,木块受到合力大小随时间变化关系的大致图像,如图所示
9.(23-24八年级下·四川达州·期中)作用在同一直线上的两个力,合力为15N,若其中一个力的大小是12N,则另一个的大小为 N。
【答案】3或27
【解析】如果分力的方向相同,则
如果分力的方向相反,则
10.(23-24八年级下·山东威海·期中)一个从飞机上跳下的跳伞运动员,他和伞总重为650N。打开降落伞前,运动员和伞所受的空气阻力为300N,合力的大小是 N,此时运动员将 (选填“加速”、“匀速”、“减速”)下降。
【答案】 350 加速
【解析】[1][2]打开降落伞前,运动员和伞所受重力和阻力方向相反,则合力的大小为
重力大于阻力,所以此时运动员将加速下降。
考点3 平衡状态的判断(5题)
11.(23-24八年级下·广东深圳·期中)2023年12月26日11时26分,中国在西昌卫星发射中心成功发射了两颗北斗导航卫星,至此,中国在轨运行的北斗导航卫星增至48颗。如图所示,是其中一些在不同轨道上的北导航卫星的运行示意图。关于这些卫星的运动,下面说法中正确的是( )
A.如果北斗卫星以地面为参照物,那么,卫星都是静止的
B.图示的北斗卫星彼此之间是相对静止的
C.如果北斗卫星所受的力全部消失,将会一直绕地球做匀速圆周运动
D.北斗卫星绕地球运行时受到非平衡力的作用
【答案】D
【解析】A.北斗卫星绕地飞行,以地面为参照物,卫星的位置一直发生变化,卫星是运动的,故A错误;
B.北斗卫星彼此之间的相对位置是发生改变的,它们之间是运动的,故B错误;
C.如果北斗卫星所受的力全部消失,根据牛顿第一定律可知,将做匀速直线运动,故C错误;
D.北斗卫星绕轨道运行时,运动的方向和速度发生了变化,受到非平衡力的作用,故D正确。
故选D。
12.(24-25九年级上·四川眉山·期中)静止在水平地面上的书包重。小丽用的力竖直向上提书包,但没有提起,则书包受到地面的支持力为 ,书包所受合力为 。
【答案】 80 0
【解析】[1][2]重为150N的书包静止在水平地面上,小丽用70N的力竖直向上提,由于向上提的力小于重力,所以书包仍静止在地面上,处于平衡状态,书包处于平衡状态,受力的合力为0;书包受到竖直向下的重力、竖直向上的提力、地面竖直向上的支持力作用,则书包受到地面的支持力为
F=150N-70N=80N
13.(24-25八年级上·吉林长春·期中)如图是一架遥控直升飞机模型,当它悬停在空中时,旋翼提供的向上的升力与重力大小 (选填“相等”或“不等”);当它匀速上升和匀速降落时,两次旋翼提供的升力是 (选填“相等”或“不等”)的;在某次竖直加速爬升的过程中,若四个悬翼同时意外停转,则飞机模型将立即 (选填“下落”或“上升”)。
【答案】 相等 相等 上升
【解析】[1]当直升飞机模型悬停在空中时,竖直方向所受的向上的升力与重力二力平衡,因此二者大小相等。
[2]当直升飞机模型匀速上升和匀速降落时,它都处于平衡状态,受到平衡力作用,旋翼提供升力的大小等于飞机模型的重力,则两种情况下旋翼提供的升力相等。
[3]直升飞机模型竖直爬升过程中,若四个旋翼同时意外停转,飞机模型不再受向上的升力,该飞机模型由于惯性还会上升,在重力的作用下它将立即减速上升。
14.(24-25八年级上·云南曲靖·期中)下列关于力和运动关系的说法中正确的是( )
A.小明没有推动静止的汽车,是由于推力小于摩擦力
B.行驶中的客车突然刹车时,乘客由于惯性会向前倾倒
C.竖直向上抛出的篮球达到最高点时,受到平衡力的作用
D.粉笔盒放在水平桌面上,桌面对粉笔盒的支持力是由于地球引力产生的
【答案】B
【解析】A.小明没有推动静止的汽车,说明汽车受力平衡,此时推力等于摩擦力,故A错误;
B.行驶中的客车突然刹车时,乘客由于惯性会保持原来的运动状态,继续向前运动,所以会向前倾倒,故B正确;
C.竖直向上抛出的篮球达到最高点时,只受到重力的作用,所以受到非平衡力的作用,故C错误;
D.粉笔盒放在水平桌面上,桌面对粉笔盒的支持力是因为桌面发生弹性形变引起的,故D错误。
故选B。
15.(23-24八年级下·内蒙古呼和浩特·期中)如图所示,小球从A点由静止释放,经过最低点B,摆向另一侧的最高点C,在此过程中,下列说法正确的是( )
A.小球到达B点的瞬间,若受到的力全部消失,小球将保持静止状态
B.小球到达B点的瞬间,若剪断悬线,小球将沿竖直方向加速下落
C.小球到达C点的瞬间,若受到的力全部消失,小球将保持静止状态
D.小球到达C点的瞬间,小球受到的重力与绳的拉力平衡
【答案】C
【解析】A.由于B点是最低点,小球速度最快,在B点是外力全部消失,小球将做匀速直线运动,故A错误;
B.当小球摆至B位置时,如果剪断悬线,小球由于惯性继续向前运动,同时受重力作用,因此小球做曲线运动,故B错误;
C.C点为最高点,此时的瞬间速度为0,当小球在C点失去所有外力时,将保持静止,故C正确;
D.小球在C点时,重力方向竖直向下,拉力是沿绳子的方向斜向上,这两个力不在同一直线,不是平衡力,故D错误。
故选 C。
考点4 探究二力平衡的条件(5题)
16.(23-24八年级下·贵州贵阳·期中)某小组用如图所示装置探究“二力平衡的条件”,每个钩码质量均为50g。
(1)如图甲所示,小组同学在左边挂一个钩码,右边挂两个钩码时,木块仍然保持静止状态,产生这一现象的原因是木块受到 力的作用,这时木块在水平方向受到的力 (选填“平衡”或“不平衡”);
(2)经过讨论,小组同学设计出了如图乙所示装置,要求卡片的质量较 。在图乙装置左边和右边各挂一个钩码后,将小卡片转动一小角度,松手后,小卡片旋转后又恢复原状,这表明相互平衡的两个力需要作用在 上;
(3)为了探究猜想“只有作用在同一物体上的两个力才能平衡”,如果利用如图乙所示装置进行实验,下一步的操作是 。
【答案】(1)摩擦 平衡;(2)小 同一条直线;(3)剪开卡片
【解析】(1)[1][2]物体的平衡状态包括静止和匀速直线运动。若左边挂一个钩码,右边挂两个钩码时,木块仍然保持静止状态,木块处于平衡状态,受到平衡力作用,因物体两侧受到的拉力不同,故此时木块和桌面之间的摩擦力对实验产生了影响。
(2)[1]如图乙所示装置中,乙装置选取卡片质量要小,以减小重力的影响。
[2]在左边和右边各挂一个钩码后,将小卡片转动一小角度,这样两个力不在同一直线上,卡片将无法在这个位置平衡,因而松手后,小卡片旋转后又恢复原状,这表明相互平衡的两个力需要作用在同一直线上。
(3)为了探究猜想“只有作用在同一物体上的两个力才能平衡”,此时把小卡片从中间剪开,使小卡片变成两个小卡片,观察两个小卡片的运动情况。
17.(24-25八年级上·吉林长春·期中)在探究“二力平衡条件”的实验中,实验装置如图所示。
(1)如图甲,小潭发现向左盘和右盘加入等重的砝码时,木块处于静止状态再把右盘中的砝码换成较重的砝码时,发现木块仍然处于静止状态,这时木块在水平方向受到的力是 (选填“平衡”或“不平衡”)的。通过实验比较方案甲和乙,小潭发现采用方案 ,实验效果更好;
(2)用乙方案实验时,保持与相等,将小车扭转一个角度,松手后小车不能保持平衡,设计这一步骤的目的是为了验证二力平衡时,两个力必须 ;
(3)用丙方案实验时,卡片C要选择较 (选填“重”或“轻”)的;
(4)在图甲中画出重5N的木块A所受重力的示意图。
【答案】(1) 平衡 乙
(2)在同一直线上
(3)轻
(4)
【解析】(1)[1]把右盘中的砝码换成一个较重的砝码时,木块受到向右的拉力大于向左的拉力,木块有向右运动的趋势,由于木块和桌面之间产生了向左的摩擦力,因此木块处于静止状态,仍然处于平衡状态。
[2]甲图中是木块,而乙图中是小车,小车与桌面之间是滚动摩擦。在相同条件下,滚动摩擦力小于其它摩擦力,从而减小了对实验结果的影响。因此采用方案乙效果更好。
(2)将小车转动一个角度,两个力不在同一直线上,小车不能保持平衡,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为了验证二力平衡时的两个力一定在同一直线上。
(3)用丙方案实验时,选择比较轻的卡片C,目的是减小卡片重力对实验的影响。
(4)木块A所受重力的作用点在重心上,方向竖直向下,大小为5N,作图如下:
18.(23-24八年级下·广东江门·期中)如图所示是小明同学“探究二力平衡条件”的实验过程。
(1)把木块放在水平桌面上,在两端挂上钩码,发现当两边钩码质量相等时,木块静止。当左侧挂400g钩码,右侧挂500g钩码时,小木块也保持静止,这时木块在水平方向受到的力 (选填“平衡”或“不平衡”);
(2)为了解决这个问题,小明将木块换成小车,如图乙。小车处于静止时,保持F1与F2大小相等,将小车扭转到如图丙所示的位置,松手后,小车将 (选填“保持静止”或“扭转回来”);这一步骤说明二力平衡时,要满足两个力在 上的条件。
【答案】(1)平衡
(2) 扭转回来 同一直线
【解析】(1)当左侧挂400g钩码,右侧挂500g钩码时,小木块也保持静止,木块处于平衡状态,这时木块在水平方向受到的力平衡,此时木块和桌面之间的摩擦力对实验产生了影响。
(2)[1][2]保持F1与F2相等,用手将小车扭转到图丙位置,两个力不在一条直线上,松手后,小车将无法在此位置平衡,也就不能保持静止,小车将会扭转回来,说明二力平衡时,要满足“两个力作用在同一条直线上”。
19.(23-24八年级下·福建三明·期中)在探究“二力平衡条件”的实验中,实验装置如图所示。
(1)如图甲,小潭发现向左盘和右盘加入等重的砝码时,木块处于静止状态;再把右盘中的砝码换成较重的砝码时,发现木块仍然处于静止状态,出现这种现象的原因是木块A受到 力的影响,这时木块在水平方向受到的力是 (选填“平衡”或“不平衡”)的;通过实验比较方案甲、乙和丙,小潭发现采用方案 ,实验效果更好;
(2)用乙方案实验时,保持F1与F2相等,将小车扭转一个角度,松手后小车不能保持平衡,设计这一步骤的目的是为了验证二力平衡时,两个力必须作用在同一 上;
(3)用丙方案实验时,卡片C要选择较 (选填“重”或“轻”)的;
(4)用丙方案实验时,卡片平衡后,用剪刀将卡片从中间剪开,并观察随之发生的现象,由此可以得到二力平衡时,两个力必须在同一 上。
【答案】(1)摩擦 平衡 丙;(2)直线;(3)轻;(4)物体
【解析】(1)[1][2]把右盘中的砝码换成一个较重的砝码时,木块受到向右的拉力大于向左的拉力,木块有向右运动的趋势,由于木块和桌面之间产生了向左的摩擦力,因此木块处于静止状态,仍然处于平衡状态。
[3]甲图中是木块,乙图中是小车,丙图中是纸片,木块与桌面之间是滑动摩擦,小车与桌面之间是滚动摩擦,木块与桌面之间没有摩擦,在相同条件下,减小摩擦力可以减小对实验结果的影响,因此采用方案丙效果更好。
(2)将小车扭转一个角度,两个力不在同一直线上,小车不能保持平衡,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为了验证二力平衡时的两个力一定在同一直线上。
(3)用丙方案实验时,选择比较轻的卡片C,目的是减小卡片重力对实验的影响。
(4)用丙方案实验时,当小卡片平衡时,用剪刀剪断小卡片,由于二力不在同一物体上,所以两侧钩码落下,说明二力平衡的另外一个条件是两个力必须在同一物体上。
20.(23-24八年级下·四川宜宾·期中)下列是小秋在实验室进行的一系列实验。
(1)小秋在探究“阻力对物体运动的影响”实验时,让小车从斜面的同一高度由静止滑下,观察小车沿不同材料的水平表面上滑行的距离,如图1所示:
①让小车从斜面的同一高度由静止滑下的目的是 ;
②根据实验现象,可以得出结论:水平面越光滑,小车受到的阻力越 (选填“大”或“小”),在水平面上运动的距离越 (选填“远”或“近”);
③推理:如果水平面绝对光滑,小车受到的阻力为零,它将做 运动;
(2)如图2所示,小秋探究“二力平衡条件”的实验中:
①如图2甲所示,实验时小车处于 (选填“静止”或“匀速直线运动”)状态将便于实验探究。实验中,小秋在右边加钩码使,小车仍保持静止,由此小秋得出结论:两个力的大小相等不是二力平衡的条件。小秋得出的结论是错误的,原因是没有考虑 力对实验的影响;
②小秋设计了如图乙所示的装置进行实验,将图乙中静止的硬纸片扭转一个角度如图丙所示,松手后观察到硬纸片不能保持静止,该现象说明两个力必须作用在 才能平衡。
【答案】(1) 控制小车下滑到水平面的速度相同 小 远 匀速直线
(2) 静止 摩擦 同一直线上
【解析】(1)①[1]由控制变量法,实验时将小车从斜面的同一高度由静止滑下,目的是控制小车下滑到水平面的速度相同。
②[2][3]由实验可知,毛巾表面最粗糙,小车受到的阻力最大,小车滑行的距离最短,速度减小得最快;木板表面最光滑,小车受到的阻力最小,小车滑行的距离最远,速度减小得最慢;由此可得:水平面越光滑,小车受到的阻力越小,速度减小的越慢,小车在水平面上运动的距离越远。
③[4]由实验推理得出:如果水平面绝对光滑,小车受到的阻力为零,小车的运动速度不变,它将保持原来的速度做匀速直线运动。
(2)①[1]小车静止和匀速直线运动时受力平衡,小车是否在做匀速直线运动不易观察,所以为了方便操作和观察实验现象,应让小车处于静止状态作为研究状态。
[2]实验中,当F1<F2时,小车仍保持静止,是由于摩擦力较大造成的;因此得出结论:两个力的大小相等不是二力平衡的条件,这样的结论错误的,原因是没有考虑摩擦力对实验的影响,需要减小小车与桌面之间的摩擦力的作用以便进行实验的探究。
②[3]将静止的硬纸片扭转一个角度,两个力就不在一条直线上,松手后观察到硬纸片不能保持静止,将会旋转一定角度,该现象说明两个力必须作用在同一直线上才能平衡。
考点5 二力平衡条件的应用(5题)
21.(24-25八年级上·河南驻马店·期中)如图所示,小明用长方体木块(六个面的接触面粗糙程度相同)探究影响滑动摩擦力大小的因素。
(1)实验前弹簧测力计指针未指在“0”刻度线上,则接下来进行的操作是 ;
(2)如图甲实验过程中,弹簧测力计必须沿水平方向拉着木块做 运动,根据 知识可知,木块与长木板间的滑动摩擦力的大小 弹簧测力计对木块的拉力大小。如果将水平拉力增大到3N,木块受到的滑动摩擦力大小为 ;
(3)小明通过乙、丙两实验可得到结论: ;
(4)小明还想探究滑动摩擦力大小与接触面积大小的关系,他将图甲的木块沿竖直方向切掉一半,重复图甲所示的实验,测得木块受到的滑动摩擦力变小,由此得出“在接触面粗糙程度相同的情况下,受力面积越小,滑动摩擦力越小”的结论。你认为他探究过程中存在的问题是 ,请简要说明你的改进建议是: 。
【答案】(1)见解析;(2)匀速直线 二力平衡 等于 1.2;(3)见解析;(4)没有控制压力不变 见解析
【解析】(1)实验前,为了便于读数,观察弹簧测力计的量程和分度值,检查弹簧测力计的指针是否指在零刻度线上,不在零刻度必须调零。
(2)[1][2][3]实验过程中,应该用弹簧测力计沿水平方向拉着木块在接触面上做匀速直线运动,此时拉力和摩擦力是平衡力,根据二力平衡知识可知,木块所受的滑动摩擦力大小等于拉力的大小。
[4]图甲中弹簧测力计的分度值为0.2N,读数为1.2N,木块与长木板间的滑动摩擦力的大小是1.2N。如果将水平拉力增大到3N,压力和接触面的粗糙程度不变,木块受到的滑动摩擦力大小不变,仍为1.2N。
(3)选择乙、丙两图进行实验,压力大小不变,改变的是接触面的粗糙程度,探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系,图丙接触面比较粗糙,弹簧测力计的示数较大,摩擦力较大,可以得到压力一定时,接触面的粗糙程度越大,滑动摩擦力越大。
(4)[1][2]探究滑动摩擦力大小与接触面积大小的关系,必须控制压力和接触面的粗糙程度不变,而他将图甲的木块沿竖直方向切掉一半,重复图甲所示的实验,改变了压力,不能得出“在接触面粗糙程度相同的情况下,受力面积越小,滑动摩擦力越小”的结论。改进的方法是将切去的一半叠放在另一半上继续实验。
22.(24-25八年级下·全国·期中)亲爱的同学,请你运用所学物理知识解答下面的问题。
(1)如图甲所示的弹簧测力计,使用前,要先 。若直接使用它测量力的大小,则测出的结果比实际值 (选填“大”或“小”);
(2)如图乙所示的弹簧测力计的测量范围是 N,测得物体的重力是 N;
(3)如图丙a所示,圆筒测力计下挂有一个重物,其重力G为,则此圆筒测力计的分度值为 N。如果用力F竖直向下拉动挂钩,如图丙b所示,则拉力F为 N;
(4)如图丁所示,两名同学各用3N的拉力在水平方向上同时向相反的方向拉弹簧测力计,则弹簧测力计的示数为 N。
【答案】(1)调零 大;(2) 3;(30.2 0.8;(4)3
【解析】(1)[1][2]由图示的弹簧测力计不能直接用来测量力的大小,因为指针没有指在零刻度线上,需要调零;若直接测力,所测力的结果比实际值偏大。
(2)[1][2]弹簧测力计的分度值为0.2N,量程为0~5N,示数为3N,测得物体的重力为3N。
(3)[1]图丙(a)中,圆筒测力计下挂有一重物,其重G为2N,此时被拉下10个小格,此圆筒测力计的分度值为0.2N。
[2]如果用力F竖直向下拉动挂钩,如图丙(b)所示,被拉下4个小格,拉力
(4)图丁中,两同学各用3N的拉力在水平方向上同时向相反的方向拉弹簧测力计,两个拉力在一条直线上且方向相反,所以是一对平衡力,弹簧测力计的示数应以弹簧测力计挂钩一端所受的拉力,所以其示数是3N。
23.(2024·江苏南京·中考真题)在探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的活动中:
(1)在水平木板上,用弹簧测力计水平向右匀速拉动木块,测力计示数如图所示,根据 知识可知,木块所受摩擦力为 N。
(2)在木块上加一重物,重复以上实验,这是为了探究 因素对滑动摩擦力大小的影响。以下改变摩擦力大小的方法与该因素有关的是 。
A.在瓶盖上做出细条纹 B.给车轮的轴加润滑油 C. 用更大的力压住橡皮擦字
【答案】(1)二力平衡 0.6;(2)压力 C
【解析】(1)[1][2]用弹簧测力计水平向右匀速拉动木块,此时木块处于平衡状态,根据二力平衡可知,木块受到的摩擦力等于拉力,图中弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为0.6N,则拉力为0.6N,所以木块所受摩擦力为0.6N。
(2)[1]根据控制变量法的思想,在木块上加一重物,此时压力改变,接触面的粗糙程度不变,因此是为了探究压力对滑动摩擦力大小的影响。
[2]A.在瓶盖上做出细条纹是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故A不符合题意;
B.给车轮的轴加润滑油是使接触面相分离来减小摩擦力,故B不符合题意;
C.用更大的力压住橡皮擦字是在粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力,故C符合题意。
故选C。
24.(24-25八年级下·全国·课后作业)如图所示,用30N的水平力将重9N的物体压在竖直的墙壁上,物体A与墙壁的接触面积为0.01m2,A所受竖直墙壁的给它的摩擦力为 N。
【答案】 9
【解析】物体在竖直方向上受到重力和墙壁对它的摩擦力,因物体压在竖直墙上处于平衡状态,这两个力是一对平衡力,所以,物体受到摩擦力等于重力,即
25.(24-25八年级上·上海黄浦·期末)甲、乙两个重物(所受重力G甲<G乙)分别在起重机钢索的牵引下竖直向上运动,它们的s—t图像如图所示,钢索对重物的牵引力分别为F甲、F乙。
(1)求重物甲的速度v甲;
(2)请分析牵引力F甲和F乙的大小关系,并说明理由。
【答案】(1)2m/s
(2)F甲<F乙,理由见解析
【解析】(1)由图可知,重物甲在2s运动了4m,则重物甲的速度
(2)由图可知,甲、乙两个物体的路程与时间之比是定值,则甲、乙两个物体做匀速直线运动,则竖直方向上的拉力和重力是一对平衡力,大小相等,所受重力G甲<G乙,所以F甲<F乙。
考点6 二力或多力平衡问题(5题)
26.(24-25八年级上·河南驻马店·期中)如图所示,弹簧测力计和细线的重力及摩擦不计,物重,则弹簧测力计A和B的示数分别为( )
A.1N,1N B.1N,2N C.0,1N D.1N,0
【答案】A
【解析】左图中弹簧测力计A右端由于物体的重力,受到了一个水平向右的1N的拉力,弹簧测力计A处于平衡状态,弹簧测力计A水平方向受到向右的拉力和向左的拉力是平衡力,大小相等,弹簧测力计A挂钩处受到的拉力是1N,则弹簧测力计A的示数是1N;右图中弹簧测力计B的挂钩处受到向左的拉力,向左的拉力和物体的重力相等,向左的拉力是1N,弹簧测力计B的示数是1N。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
27.(24-25八年级上·河南驻马店·期中)生活中蕴含着许多物理知识,下列事例分析正确的是( )
A.跳远运动员助跑后起跳是为了增大惯性
B.踢出去的足球继续运动,是由于受到惯性的作用
C.小明没有推动静止的汽车是由于推力等于摩擦力
D.打乒乓球时球拍对球有力的作用,球对球拍没有力的作用
【答案】C
【解析】A.跳远运动员助跑后起跳是利用惯性,但惯性的大小只与物体的质量有关,质量不变,惯性不变,助跑不会增大惯性,故A错误;
B.踢出去的足球继续运动,是由于足球具有惯性,惯性是物体的一种性质,不能说受到惯性的作用,故B错误;
C.小明没有推动静止的汽车,汽车处于平衡状态,所以受力平衡,此时推力等于摩擦力,故C正确;
D.由于物体间力的作用是相互的,所以打乒乓球时球拍对球有力的作用,球对球拍也有力的作用,故D错误。
故选C。
28.(24-25八年级下·全国·期中)小明在练习使用弹簧测力计,如图所示。
(1)如图甲所示,小明在使用中的问题是 。
(2)他将弹簧测力计竖直放置,反复几次轻拉挂钩后,弹簧测力计的指针位置如图乙所示。此弹簧测力计的测量范围是0~ N。若此时他将一个重3N的物体悬挂于挂钩上,静止后,弹簧测力计的示数应 (选填“大于”“小于”或“等于”)3N。
(3)在老师的指导下,小明调整好了弹簧测力计,将某物体悬挂好,物体静止后,指针指在如图丙所示的位置,此时物体的重力 N。老师强调:“只有当物体静止或匀速直线运动时才能读数。”请你解释其中的原因: 。在小明用弹簧测力计拉着物体匀速下降的过程中,弹簧测力计的示数 (选填“大于”“小于”或“等于”)物体的实际重力,其对物体拉力的方向为 。
【答案】(1)弹簧测力计的轴线方向与拉力方向不一致
(2) 5 大于
(3) 2.6 见解析 等于 竖直向上
【解析】(1)由甲图可知,拉力方向竖直向下,而弹簧测力计的轴线方向并不是竖直方向,则在使用中的问题是,弹簧测力计的轴线方向与拉力方向不一致。
(2)[1]由图乙可知,弹簧测力计最大测量值为5N,则此弹簧测力计的测量范围是0~5N。
[2]由图示可知,弹簧测力计指针没有指在零刻度处,指针没有调零,指针起始刻度大于0,则用该弹簧测力计测 3N 重的物体时,弹簧测力计所示大于 3N 。
(3)[1]由图可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为2.6N,则此时物体的重力2.6N。
[2]物体悬挂时,受到弹簧测力计的拉力和重力的作用,只有当物体静止或匀速直线运动时,弹簧测力计的拉力与物体的重力才是一对平衡力。
[3]在小明用弹簧测力计拉着物体匀速下降的过程中,物体受力平衡,拉力等于物体重力,则弹簧测力计的示数等于物体的实际重力。
[4]弹簧测力计对物体的拉力与物体重力是一对平衡力,则拉力的方向为竖直向上。
29.(23-24八年级下·云南曲靖·期中)如图所示,质量分布均匀的长方体物体A静止在水平桌面上,下列分析正确的是( )
A.物体受到的重力是由于物块形变产生的
B.物体受到的支持力是由于水平桌面发生弹性形变产生的
C.物体受到的支持力大小大于物体对水平桌面的压力大小
D.物体A的重心不在物体上
【答案】B
【解析】A.物体受到的重力是由于地球吸引产生的,故A错误;
B.物体受到的支持力竖直向上,是由于水平桌面发生弹性形变,产生的向上的力,故B正确;
C.长方体物体A静止在水平桌面上,处于平衡态,物体受到的支持力大小等于物体对水平桌面的压力大小,故C错误;
D.物体A是质量均匀,形状规则的物体,重心在几何中心处,即在物体身上,故D错误。
故选B。
30.(24-25九年级上·陕西咸阳·期中)如图所示,重为20N的物体A放在水平桌面上,重为10N的物体B挂在滑轮M下,每个滑轮重均为2N,不计绳重及绳与滑轮间的摩擦,物体B恰好能匀速下降,则物体A 所受的摩擦力为 N;物体B下降0.5m时,物体A滑动的距离为 m。使用滑轮N的好处是可以 。
【答案】 6 1 改变力的方向
【解析】[1]由滑轮组的结构可知,承担物重绳子的股数n=2,则当物体B匀速下降时,绳子自由端的拉力为
即绳子对物体A的拉力为
FA=F=6N
由B做匀速直线运动可知物体A也做匀速直线运动,则对A受力分析可知其受到的摩擦力为
f=FA=6N
[2]物体B下降0.5m时,物体A向右滑动,滑动的距离等于绳子自由端移动的距离,即
s=nh=2×0.5m=1m
[3]由图可知,滑轮N的轴固定不动,因此为定滑轮,定滑轮的作用是可以改变力的方向,但不能省力。
考点7 平衡力与相互作用力(5题)
31.(24-25九年级上·江苏淮安·期中)如图推着购物车在水平地面上做匀速直线运动,购物车受到的支持力与车对地面的压力是一对 (选填“平衡力”或“相互作用力”),撤去推力后,小车由于 会继续向前运动。
【答案】 相互作用力 惯性
【解析】[1]购物车受到的支持力与车对地面的压力,大小相等,方向相反,作用在同一直线上,施力物体和受力物体互为彼此,是一对相互作用力。
[2]撤去推力后,小车由于惯性要保持原来的运动状态,会继续向前运动。
32.(24-25九年级上·云南保山·期中)大年初一早上,云南人的习俗是吃汤圆和鸡蛋,这代表的是家人一年团团圆圆。下列说法正确的是( )
A.一口咬下,圆滚滚的汤圆被一分为二,这说明力可以改变物体的运动状态
B.将两个鸡蛋相互敲击,两个鸡蛋的蛋壳都坏了,说明力的作用是相互的
C.在制作好的面团上轻轻用力按压,面团凹陷,说明面团对手没有力的作用
D.放在桌面上的面团对桌面的压力和桌面对面团的支持力是一对平衡力
【答案】B
【解析】A.一口咬下,圆滚滚的汤圆被一分为二,这说明力可以使物体发生形变,故A错误;
B.力的作用是相互的,因此将两个鸡蛋相互敲击,两个鸡蛋都受到力的作用,因此两个鸡蛋的蛋壳都坏了,故B正确;
C.力的作用是相互的,因此在制作好的面团上轻轻用力按压的同时面团也会给手一个力的作用,故C错误;
D.放在桌面上的面团对桌面的压力和桌面对面团的支持力作用在不同的物体上,是一对相互作用力,故D错误。
故选B。
33.(24-25九年级上·云南文山·期中)两轮电动平衡车作为一种新兴的交通工具,备受中学生的喜爱。如图所示,当人操控平衡车在水平路面上做匀速直线运动时,下列说法正确的是( )
A.关闭电机后,平衡车和人继续前进是由于受惯性作用
B.若平衡车在运动过程中所受的力全部消失,平衡车会慢慢停下来
C.平衡车对地面的压力与地面对它的支持力是一对平衡力
D.通电后平衡车就能运动,这说明力能改变物体的运动状态
【答案】D
【解析】A.惯性不是力,不能给物体作用,故A错误;
B.由牛顿第一定律可知,若平衡车在运动过程中所受的力全部消失,平衡车会做匀速直线运动,不会慢慢停下来,故B错误;
C.平衡车对地面的压力与地面对它的支持力受力物体不同,是一对相互作用力,故C错误;
D.力能改变物体的运动状态,通电后平衡车的受力情况发生改变,所以通电后平衡车就能运动,故D正确。
故选D。
34.(24-25九年级上·云南昆明·期中)如图所示,用钢尺快速击打一摞棋子中间的一个,该棋子飞出后上面的棋子又落在正下方,下列说法正确的是( )
A.被击飞的棋子有惯性,落在正下方的棋子没有惯性
B.棋子被击飞出去,说明力可以改变物体的运动状态
C.钢尺击打棋子时,钢尺对棋子的力大于棋子对钢尺的力
D.棋子静止在桌面上,最下面一个棋子对桌面的压力与桌面对它的支持力是一对平衡力
【答案】B
【解析】A.惯性是物体的一种固有属性,与运动状态无关,故A错误;
B.受到打击的棋子飞出去,棋子的运动速度发生了变化,表明力可以改变物体的运动状态,故B正确;
C.击打时尺子对棋子的作用力与棋子对尺子的作用力是一对相互作用力,其大小相等,故C错误;
D.最下面一个棋子对桌面的压力与桌面对它的支持力是相互作用力(作用在不同物体上),不是平衡力(作用在相同物体上),故D错误。
故选B。
35.(23-24八年级下·山西大同·期中)2024年3月10日,在第46个植树节即将到来之际,一个沉痛的消息传来:“时代楷模”、副军职退休干部、河北省军区原副司令员张连印同志因病医治无效逝世,享年80岁。张连印(1945年1月—2024年3月10日),男,汉族,山西左云张家场人,退休之后掏出全部积蓄在老家的荒山上植树,20年来,共植树1.8万余亩栽种205万余株,被誉为“当代愚公”“绿化将军”“新时代的甘祖昌”“穿军装的杨善洲”,为广大党员领导干部作出了光辉榜样。下图是老将军植树时抱着树苗的情景,下列说法正确的是( )
A.张将军对地面的压力和地面对将军的支持力是一对平衡力
B.将军所受的重力和地面对将军的支持力是一对平衡力
C.张将军对地面的压力和地面对将军的支持力是一对相互作用力
D.树苗对将军的压力和将军对树苗支持力是一对平衡力
【答案】C
【解析】AC.张将军对地面的压力和地面对将军的支持力受力物体不同,属于相互作用力,故A错误,C正确;
B.将军所受的重力和地面对将军的支持力大小不相等,所以不是一对平衡力,故B错误;
D.树苗对将军的压力和将军对树苗支持力受力物体不同,是一对相互作用力,故D错误。
故选C。
考点8 力与图像结合问题(5题)
36.(23-24八年级下·内蒙古呼和浩特·期中)如图甲所示,小强在水平地面上用力向右推木箱,推力随时间变化的图像如图乙所示,木箱速度随时间变化的图像如图丙所示,0~1s内木箱所受摩擦力大小为 N,1s~2s内木箱处于 (填“平衡”或“非平衡”)状态,受到的摩擦力为 N。2~3s内,木箱所受力的合力为 N。
【答案】 3 非平衡 4 0
【解析】[1]由F-t图像知,0~1s内木箱受到的推力F1=3N,由v-t图像可知,0~1s内木箱静止,处于平衡状态,受摩擦力和推力是平衡力,大小相等,所以摩擦力为
f1=F1=3N
[2][3][4]由v-t图像可知,在2~3s内木箱做匀速直线运动,处于平衡状态,所受力的合力为0,由平衡条件可知,木箱受到的滑动摩擦力f=F,由F-t图像可知,在2~3s内推力F=4N,则木箱受到的滑动摩擦力为
f=F=4N
由v-t图像可知,木箱在1~2s内做加速运动,处于非平衡状态,受到的摩擦力为滑动摩擦力,滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关,与物体运动的速度无关,1s~2s内压力和接触面的粗糙程度不变,木箱受到的摩擦力不变,摩擦力大小为4N。
37.(23-24八年级下·内蒙古鄂尔多斯·期中)如图所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系、物体的运动速度v与时间t的关系如图所示,由图像可知t=1s时,t=3s时和t=5s时,物理所受摩擦力大小分别为( )
A.2N 4N 4N B.0N 2N 4N
C.0N 6N 4N D.0N 4N 4N
【答案】A
【解析】由图丙得,物体在0~2s静止,此时物体受到的推力与静摩擦力为平衡力,大小相等,由图乙得,此时物体受到的推力为2N,则此时物体受到的摩擦力为2N;由图丙得,物体在2~4s做加速直线运动,物体在4~6s做匀速直线运动,在4~6s物体受到的推力为4N,由二力平衡得,4~6s物体受到的滑动摩擦力等于推力为4N;物体运动过程中,对水平面的压力、接触面粗糙程度不变,则2~4s物体受到的滑动摩擦力不变,为4N,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
38.(23-24八年级下·山东德州·期中)如图所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系、物体的运动速度v与时间t的关系如图乙、丙所示,由图像可知t=1s、t=3s时物体所受摩擦力大小分别为( )
A.2N 6N B.2N 4N
C.0N 4N D.0N 6N
【答案】B
【解析】从丙图可知,0~2s,物体静止,受平衡力,此时的拉力等于摩擦力,拉力为2N,故摩擦力为2N,在4~6s时,物体做匀速直线运动,此时的拉力与摩擦力是平衡力,拉力的大小为4N,故摩擦力的大小为4N,从丙图可知,2~4s,物体加速运动,此时受滑动摩擦力,压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,为4N。
故选B。
39.(23-24八年级下·山东威海·期中)如图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平拉力F的作用,F的大小与时间t的关系如图乙所示;物体运动的速度v与时间t的关系如图丙所示,由图像可知当t=5s时,物体处于 状态,t=3s时,物体受到的摩擦力为 N,t=1s时,物体受到的摩擦力为 N。
【答案】 平衡 2 0
【解析】[1][2][3]由v-t图像可知,0~2s内物体的速度为0,则物体处于静止状态,所以,t=1s时,物体处于静止状态;在水平方向上,拉力和摩擦力是一对平衡力,由图乙可知:t=1s时拉力F=0N,故此时所受摩擦力为
f=F=0N
由v-t图像可知,4s~6s内物体运动的速度不变,做的是匀速直线运动,物体处于平衡状态,所以,t=5s时,物体处于平衡状态;4s~6s内物体受到的摩擦力和拉力是一对平衡力,二力大小相等,由F-t图像可知,4s~6s内物体受到的拉力为2N,则物体受到的滑动摩擦力为
f′=F′=2N
滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关,当t=3s时物体做加速运动,但压力和接触面的粗糙程度不变,所以,滑动摩擦力仍与做匀速直线运动时的滑动摩擦力相同,即摩擦力仍为2N。
40.(23-24八年级下·湖南常德·期中)小明沿水平方向推箱子前行,推力为F,如图甲所示。推箱子过程中,其和的图像分别如图乙、丙所示。则下列判断正确的是( )
A.0~3s,箱子受到地面的摩擦力为9N
B.时,箱子受到地面的滑动摩擦力为9N
C.时,箱子受到的推力和摩擦力是一对平衡力
D.9~12s,滑动摩擦力的大小为6N
【答案】D
【解析】A.由丙图可知,前3s箱子速度为零,处于静止状态,合力为零,则水平方向受到的摩擦力和推力是一对平衡力;由乙图可知,箱子所受推力为3N,则可知摩擦力也为3N,故A错误;
BCD.由图丙知,9s~12s内,箱子做匀速直线运动,速度为1m/s,受到的推力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,由图乙可知,此时的推力F为6N,摩擦力也为6N;由图乙知3s~6s内,箱子做加速运动,但由于压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变,仍为6N,故t=5s时,箱子受到地面的滑动摩擦力为6N;6s~9s内,箱子做减速运动,受非平衡力的作用,故t=8s时,箱子受到的推力和摩擦力不是一对平衡力,故BC错误,D正确。
故选D。
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专题07 平衡力和二力平衡
考查方向
重、难点
标注说明
同一直线上二力的合成
合力方向与大小的计算(同向相加、反向相减)
重点(易错点:合力方向与较大分力方向一致)
平衡力的定义
平衡力的条件(同体、等大、反向、共线)
常考热点(易混淆点:平衡力与相互作用力的区别,如作用对象是否同一物体)
二力平衡的判断
实际场景中二力是否平衡
难点(如静止或匀速直线运动的物体受力分析,需排除非平衡力干扰)
平衡力与运动状态的关系
合力为零时物体的运动状态(静止或匀速)
重点(易错点:误认为合力为零时物体必须静止,忽略匀速直线运动情况)
合成与平衡的综合应用
多力问题转化为二力平衡分析
难点(如三力平衡中求未知力大小或方向,需等效合成后利用平衡条件)
实验:探究二力平衡条件
实验设计与结论分析
重点(需掌握研究对象选择、减小摩擦影响的方法、判断是否满足平衡条件)
平衡力与相互作用力的区分
实例辨析(如书对桌的压力与书的重力)
常考热点(核心区别:平衡力作用同一物体,相互作用力作用不同物体)
动态平衡问题
力的大小或方向变化后的平衡分析
一般考点(如弹簧测力计在匀速运动中的示数变化)
1.高频易错点:
混淆平衡力与相互作用力(例如:“人推墙的力”与“墙对人的推力”是相互作用力,而“人受的重力”与“地面对人的支持力”是平衡力)。忽略受力分析的前提条件(如物体处于静止或匀速时才能应用二力平衡)。
2.核心能力要求:
能通过力的合成将多力问题简化为二力平衡问题(如悬挂的物体受重力、拉力、风力时的等效合成)。规范表述平衡力条件(必须同时满足“同体、等大、反向、共线”)。
3.实验类重点:
实验中选择轻质小卡片的目的(减小重力对实验的影响)。实验中定滑轮的作用(改变拉力方向,但不改变力的大小)。
4.动态问题难点:
匀速运动物体受变力时的平衡分析(如水平匀速拉弹簧测力计,示数是否变化)。平衡力与合力的综合计算(如已知两力合力为5N,反向时两力大小可能为8N和3N)。
5.建议结合经典例题:
分析“悬挂的电灯受重力与拉力的平衡关系”。计算“两人拉弹簧测力计的示数(相互作用力与平衡力的综合应用)”。实验题中“如何通过改进装置减小摩擦对二力平衡实验的影响”。
考点1 合力及力的合成(5题)
1.(24-25八年级上·广东广州·期中)根据下列情景回答问题:
(1)一个重5N的物体放在水平地面上,若用弹簧测力计竖直向上对其施加一个拉力,如图所示,该拉力的示数为 N,此时物体的合力为 N;
(2)小球水平桌面上做匀速直线运动,其运动轨迹被照相机俯拍记录下(每隔0.02s拍摄一次,如图依次记录了小球在第1次,第3次经过的位置)
①请在图中画出小球第2次经过的位置;( )
②若小球(用“+”表示)在水平面上只受两个力作用。图中已画出其中的一个力F1,画出F2的受力示意图,并标出它的大小。( )
2.(23-24八年级下·山东临沂·期中)关于同一条直线上的两个分力F1、F2,以及它们的合力F,下列说法正确的是( )
A.两个分力F1、F2的作用效果一定和合力F的作用效果相同
B.合力和分力可能是实际存在的力
C.合力和分力同时作用在物体上
D.合力F一定大于任何一个分力
3.(23-24八年级下·北京·期中)下列说法中正确的是 ( )
A.人沿水平方向用力推静止在水平地面上的木箱,木箱未动,此时推力等于摩擦力
B.物体的运动方向一定与它受到的合力方向相同
C.竖直上抛的小球达到最高点速度为零时,小球受到的合力也为零
D.小阳乘电梯加速下降时,他对电梯的压力和电梯对他的支持力大小相等
4.(23-24八年级下·黑龙江哈尔滨·期中)如图甲所示,用一台拖拉机将陷入泥潭的汽车拉了出来;如图乙所示,一群小同学齐心协力也可以把汽车从泥潭中推出,此时我们说拖拉机对汽车的拉力是同学们对汽车推力的 ,其主要的依据是 。
5.(23-24八年级下·江苏南通·期末)如图所示,水平地面上的小车在拉力F的作用下做加速运动,在拉力逐渐减小至零的过程中,小车的速度将( )
A.逐渐减小 B.先增大,后减小 C.逐渐增大 D.先减小,后增大
考点2 同一直线上二力的合成(5题)
6.(24-25八年级下·安徽·期中)如图甲所示,文具盒在水平向右的推力F的作用下,沿水平桌面运动,F与时间t的关系如图乙所示。0~2s内,文具盒做匀速直线运动;3~4s内,文具盒所受合力的大小为 N。
7.(24-25八年级下·安徽·期中)下图所示的是小李同学探究“同一直线上方向相同的两个力的合力与分力的关系”的实验。请回答下列问题:
(1)如图所示,小李在实验中两次都将弹簧从A点拉伸到同一点B,使两次实验中力的作用效果相同,这是运用了 (选填“控制变量”“等效替代”或“转换”)的研究方法;
(2)小李经过多次实验得到下表所示的数据,根据数据可知图中弹簧测力计示数 N。
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.2
2.6
3.0
3.4
3.8
8.(24-25九年级上·贵州贵阳·期中)如图所示,将木块甲置于光滑水平面上,橡皮筋两端分别与墙面和木块相连,图中橡皮筋处于松弛状态。现用大小不变的水平力F拉动木块沿直线向右运动时开始计时,时间内,橡皮筋逐渐被拉直至原长,橡皮筋逐渐被拉长(始终处于弹性范围内),时刻木块速度刚好为0,请画出时间内,木块受到的合力大小随时间变化关系的大致图像。
9.(23-24八年级下·四川达州·期中)作用在同一直线上的两个力,合力为15N,若其中一个力的大小是12N,则另一个的大小为 N。
10.(23-24八年级下·山东威海·期中)一个从飞机上跳下的跳伞运动员,他和伞总重为650N。打开降落伞前,运动员和伞所受的空气阻力为300N,合力的大小是 N,此时运动员将 (选填“加速”、“匀速”、“减速”)下降。
考点3 平衡状态的判断(5题)
11.(23-24八年级下·广东深圳·期中)2023年12月26日11时26分,中国在西昌卫星发射中心成功发射了两颗北斗导航卫星,至此,中国在轨运行的北斗导航卫星增至48颗。如图所示,是其中一些在不同轨道上的北导航卫星的运行示意图。关于这些卫星的运动,下面说法中正确的是( )
A.如果北斗卫星以地面为参照物,那么,卫星都是静止的
B.图示的北斗卫星彼此之间是相对静止的
C.如果北斗卫星所受的力全部消失,将会一直绕地球做匀速圆周运动
D.北斗卫星绕地球运行时受到非平衡力的作用
12.(24-25九年级上·四川眉山·期中)静止在水平地面上的书包重。小丽用的力竖直向上提书包,但没有提起,则书包受到地面的支持力为 ,书包所受合力为 。
13.(24-25八年级上·吉林长春·期中)如图是一架遥控直升飞机模型,当它悬停在空中时,旋翼提供的向上的升力与重力大小 (选填“相等”或“不等”);当它匀速上升和匀速降落时,两次旋翼提供的升力是 (选填“相等”或“不等”)的;在某次竖直加速爬升的过程中,若四个悬翼同时意外停转,则飞机模型将立即 (选填“下落”或“上升”)。
14.(24-25八年级上·云南曲靖·期中)下列关于力和运动关系的说法中正确的是( )
A.小明没有推动静止的汽车,是由于推力小于摩擦力
B.行驶中的客车突然刹车时,乘客由于惯性会向前倾倒
C.竖直向上抛出的篮球达到最高点时,受到平衡力的作用
D.粉笔盒放在水平桌面上,桌面对粉笔盒的支持力是由于地球引力产生的
15.(23-24八年级下·内蒙古呼和浩特·期中)如图所示,小球从A点由静止释放,经过最低点B,摆向另一侧的最高点C,在此过程中,下列说法正确的是( )
A.小球到达B点的瞬间,若受到的力全部消失,小球将保持静止状态
B.小球到达B点的瞬间,若剪断悬线,小球将沿竖直方向加速下落
C.小球到达C点的瞬间,若受到的力全部消失,小球将保持静止状态
D.小球到达C点的瞬间,小球受到的重力与绳的拉力平衡
考点4 探究二力平衡的条件(5题)
16.(23-24八年级下·贵州贵阳·期中)某小组用如图所示装置探究“二力平衡的条件”,每个钩码质量均为50g。
(1)如图甲所示,小组同学在左边挂一个钩码,右边挂两个钩码时,木块仍然保持静止状态,产生这一现象的原因是木块受到 力的作用,这时木块在水平方向受到的力 (选填“平衡”或“不平衡”);
(2)经过讨论,小组同学设计出了如图乙所示装置,要求卡片的质量较 。在图乙装置左边和右边各挂一个钩码后,将小卡片转动一小角度,松手后,小卡片旋转后又恢复原状,这表明相互平衡的两个力需要作用在 上;
(3)为了探究猜想“只有作用在同一物体上的两个力才能平衡”,如果利用如图乙所示装置进行实验,下一步的操作是 。
17.(24-25八年级上·吉林长春·期中)在探究“二力平衡条件”的实验中,实验装置如图所示。
(1)如图甲,小潭发现向左盘和右盘加入等重的砝码时,木块处于静止状态再把右盘中的砝码换成较重的砝码时,发现木块仍然处于静止状态,这时木块在水平方向受到的力是 (选填“平衡”或“不平衡”)的。通过实验比较方案甲和乙,小潭发现采用方案 ,实验效果更好;
(2)用乙方案实验时,保持与相等,将小车扭转一个角度,松手后小车不能保持平衡,设计这一步骤的目的是为了验证二力平衡时,两个力必须 ;
(3)用丙方案实验时,卡片C要选择较 (选填“重”或“轻”)的;
(4)在图甲中画出重5N的木块A所受重力的示意图。
18.(23-24八年级下·广东江门·期中)如图所示是小明同学“探究二力平衡条件”的实验过程。
(1)把木块放在水平桌面上,在两端挂上钩码,发现当两边钩码质量相等时,木块静止。当左侧挂400g钩码,右侧挂500g钩码时,小木块也保持静止,这时木块在水平方向受到的力 (选填“平衡”或“不平衡”);
(2)为了解决这个问题,小明将木块换成小车,如图乙。小车处于静止时,保持F1与F2大小相等,将小车扭转到如图丙所示的位置,松手后,小车将 (选填“保持静止”或“扭转回来”);这一步骤说明二力平衡时,要满足两个力在 上的条件。
19.(23-24八年级下·福建三明·期中)在探究“二力平衡条件”的实验中,实验装置如图所示。
(1)如图甲,小潭发现向左盘和右盘加入等重的砝码时,木块处于静止状态;再把右盘中的砝码换成较重的砝码时,发现木块仍然处于静止状态,出现这种现象的原因是木块A受到 力的影响,这时木块在水平方向受到的力是 (选填“平衡”或“不平衡”)的;通过实验比较方案甲、乙和丙,小潭发现采用方案 ,实验效果更好;
(2)用乙方案实验时,保持F1与F2相等,将小车扭转一个角度,松手后小车不能保持平衡,设计这一步骤的目的是为了验证二力平衡时,两个力必须作用在同一 上;
(3)用丙方案实验时,卡片C要选择较 (选填“重”或“轻”)的;
(4)用丙方案实验时,卡片平衡后,用剪刀将卡片从中间剪开,并观察随之发生的现象,由此可以得到二力平衡时,两个力必须在同一 上。
20.(23-24八年级下·四川宜宾·期中)下列是小秋在实验室进行的一系列实验。
(1)小秋在探究“阻力对物体运动的影响”实验时,让小车从斜面的同一高度由静止滑下,观察小车沿不同材料的水平表面上滑行的距离,如图1所示:
①让小车从斜面的同一高度由静止滑下的目的是 ;
②根据实验现象,可以得出结论:水平面越光滑,小车受到的阻力越 (选填“大”或“小”),在水平面上运动的距离越 (选填“远”或“近”);
③推理:如果水平面绝对光滑,小车受到的阻力为零,它将做 运动;
(2)如图2所示,小秋探究“二力平衡条件”的实验中:
①如图2甲所示,实验时小车处于 (选填“静止”或“匀速直线运动”)状态将便于实验探究。实验中,小秋在右边加钩码使,小车仍保持静止,由此小秋得出结论:两个力的大小相等不是二力平衡的条件。小秋得出的结论是错误的,原因是没有考虑 力对实验的影响;
②小秋设计了如图乙所示的装置进行实验,将图乙中静止的硬纸片扭转一个角度如图丙所示,松手后观察到硬纸片不能保持静止,该现象说明两个力必须作用在 才能平衡。
考点5 二力平衡条件的应用(5题)
21.(24-25八年级上·河南驻马店·期中)如图所示,小明用长方体木块(六个面的接触面粗糙程度相同)探究影响滑动摩擦力大小的因素。
(1)实验前弹簧测力计指针未指在“0”刻度线上,则接下来进行的操作是 ;
(2)如图甲实验过程中,弹簧测力计必须沿水平方向拉着木块做 运动,根据 知识可知,木块与长木板间的滑动摩擦力的大小 弹簧测力计对木块的拉力大小。如果将水平拉力增大到3N,木块受到的滑动摩擦力大小为 ;
(3)小明通过乙、丙两实验可得到结论: ;
(4)小明还想探究滑动摩擦力大小与接触面积大小的关系,他将图甲的木块沿竖直方向切掉一半,重复图甲所示的实验,测得木块受到的滑动摩擦力变小,由此得出“在接触面粗糙程度相同的情况下,受力面积越小,滑动摩擦力越小”的结论。你认为他探究过程中存在的问题是 ,请简要说明你的改进建议是: 。
22.(24-25八年级下·全国·期中)亲爱的同学,请你运用所学物理知识解答下面的问题。
(1)如图甲所示的弹簧测力计,使用前,要先 。若直接使用它测量力的大小,则测出的结果比实际值 (选填“大”或“小”);
(2)如图乙所示的弹簧测力计的测量范围是 N,测得物体的重力是 N;
(3)如图丙a所示,圆筒测力计下挂有一个重物,其重力G为,则此圆筒测力计的分度值为 N。如果用力F竖直向下拉动挂钩,如图丙b所示,则拉力F为 N;
(4)如图丁所示,两名同学各用3N的拉力在水平方向上同时向相反的方向拉弹簧测力计,则弹簧测力计的示数为 N。
23.(2024·江苏南京·中考真题)在探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的活动中:
(1)在水平木板上,用弹簧测力计水平向右匀速拉动木块,测力计示数如图所示,根据 知识可知,木块所受摩擦力为 N。
(2)在木块上加一重物,重复以上实验,这是为了探究 因素对滑动摩擦力大小的影响。以下改变摩擦力大小的方法与该因素有关的是 。
A.在瓶盖上做出细条纹 B.给车轮的轴加润滑油 C. 用更大的力压住橡皮擦字
24.(24-25八年级下·全国·课后作业)如图所示,用30N的水平力将重9N的物体压在竖直的墙壁上,物体A与墙壁的接触面积为0.01m2,A所受竖直墙壁的给它的摩擦力为 N。
25.(24-25八年级上·上海黄浦·期末)甲、乙两个重物(所受重力G甲<G乙)分别在起重机钢索的牵引下竖直向上运动,它们的s—t图像如图所示,钢索对重物的牵引力分别为F甲、F乙。
(1)求重物甲的速度v甲;
(2)请分析牵引力F甲和F乙的大小关系,并说明理由。
考点6 二力或多力平衡问题(5题)
26.(24-25八年级上·河南驻马店·期中)如图所示,弹簧测力计和细线的重力及摩擦不计,物重,则弹簧测力计A和B的示数分别为( )
A.1N,1N B.1N,2N C.0,1N D.1N,0
27.(24-25八年级上·河南驻马店·期中)生活中蕴含着许多物理知识,下列事例分析正确的是( )
A.跳远运动员助跑后起跳是为了增大惯性
B.踢出去的足球继续运动,是由于受到惯性的作用
C.小明没有推动静止的汽车是由于推力等于摩擦力
D.打乒乓球时球拍对球有力的作用,球对球拍没有力的作用
28.(24-25八年级下·全国·期中)小明在练习使用弹簧测力计,如图所示。
(1)如图甲所示,小明在使用中的问题是 。
(2)他将弹簧测力计竖直放置,反复几次轻拉挂钩后,弹簧测力计的指针位置如图乙所示。此弹簧测力计的测量范围是0~ N。若此时他将一个重3N的物体悬挂于挂钩上,静止后,弹簧测力计的示数应 (选填“大于”“小于”或“等于”)3N。
(3)在老师的指导下,小明调整好了弹簧测力计,将某物体悬挂好,物体静止后,指针指在如图丙所示的位置,此时物体的重力 N。老师强调:“只有当物体静止或匀速直线运动时才能读数。”请你解释其中的原因: 。在小明用弹簧测力计拉着物体匀速下降的过程中,弹簧测力计的示数 (选填“大于”“小于”或“等于”)物体的实际重力,其对物体拉力的方向为 。
29.(23-24八年级下·云南曲靖·期中)如图所示,质量分布均匀的长方体物体A静止在水平桌面上,下列分析正确的是( )
A.物体受到的重力是由于物块形变产生的
B.物体受到的支持力是由于水平桌面发生弹性形变产生的
C.物体受到的支持力大小大于物体对水平桌面的压力大小
D.物体A的重心不在物体上
30.(24-25九年级上·陕西咸阳·期中)如图所示,重为20N的物体A放在水平桌面上,重为10N的物体B挂在滑轮M下,每个滑轮重均为2N,不计绳重及绳与滑轮间的摩擦,物体B恰好能匀速下降,则物体A 所受的摩擦力为 N;物体B下降0.5m时,物体A滑动的距离为 m。使用滑轮N的好处是可以 。
考点7 平衡力与相互作用力(5题)
31.(24-25九年级上·江苏淮安·期中)如图推着购物车在水平地面上做匀速直线运动,购物车受到的支持力与车对地面的压力是一对 (选填“平衡力”或“相互作用力”),撤去推力后,小车由于 会继续向前运动。
32.(24-25九年级上·云南保山·期中)大年初一早上,云南人的习俗是吃汤圆和鸡蛋,这代表的是家人一年团团圆圆。下列说法正确的是( )
A.一口咬下,圆滚滚的汤圆被一分为二,这说明力可以改变物体的运动状态
B.将两个鸡蛋相互敲击,两个鸡蛋的蛋壳都坏了,说明力的作用是相互的
C.在制作好的面团上轻轻用力按压,面团凹陷,说明面团对手没有力的作用
D.放在桌面上的面团对桌面的压力和桌面对面团的支持力是一对平衡力
33.(24-25九年级上·云南文山·期中)两轮电动平衡车作为一种新兴的交通工具,备受中学生的喜爱。如图所示,当人操控平衡车在水平路面上做匀速直线运动时,下列说法正确的是( )
A.关闭电机后,平衡车和人继续前进是由于受惯性作用
B.若平衡车在运动过程中所受的力全部消失,平衡车会慢慢停下来
C.平衡车对地面的压力与地面对它的支持力是一对平衡力
D.通电后平衡车就能运动,这说明力能改变物体的运动状态
34.(24-25九年级上·云南昆明·期中)如图所示,用钢尺快速击打一摞棋子中间的一个,该棋子飞出后上面的棋子又落在正下方,下列说法正确的是( )
A.被击飞的棋子有惯性,落在正下方的棋子没有惯性
B.棋子被击飞出去,说明力可以改变物体的运动状态
C.钢尺击打棋子时,钢尺对棋子的力大于棋子对钢尺的力
D.棋子静止在桌面上,最下面一个棋子对桌面的压力与桌面对它的支持力是一对平衡力
35.(23-24八年级下·山西大同·期中)2024年3月10日,在第46个植树节即将到来之际,一个沉痛的消息传来:“时代楷模”、副军职退休干部、河北省军区原副司令员张连印同志因病医治无效逝世,享年80岁。张连印(1945年1月—2024年3月10日),男,汉族,山西左云张家场人,退休之后掏出全部积蓄在老家的荒山上植树,20年来,共植树1.8万余亩栽种205万余株,被誉为“当代愚公”“绿化将军”“新时代的甘祖昌”“穿军装的杨善洲”,为广大党员领导干部作出了光辉榜样。下图是老将军植树时抱着树苗的情景,下列说法正确的是( )
A.张将军对地面的压力和地面对将军的支持力是一对平衡力
B.将军所受的重力和地面对将军的支持力是一对平衡力
C.张将军对地面的压力和地面对将军的支持力是一对相互作用力
D.树苗对将军的压力和将军对树苗支持力是一对平衡力
考点8 力与图像结合问题(5题)
36.(23-24八年级下·内蒙古呼和浩特·期中)如图甲所示,小强在水平地面上用力向右推木箱,推力随时间变化的图像如图乙所示,木箱速度随时间变化的图像如图丙所示,0~1s内木箱所受摩擦力大小为 N,1s~2s内木箱处于 (填“平衡”或“非平衡”)状态,受到的摩擦力为 N。2~3s内,木箱所受力的合力为 N。
37.(23-24八年级下·内蒙古鄂尔多斯·期中)如图所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系、物体的运动速度v与时间t的关系如图所示,由图像可知t=1s时,t=3s时和t=5s时,物理所受摩擦力大小分别为( )
A.2N 4N 4N B.0N 2N 4N
C.0N 6N 4N D.0N 4N 4N
38.(23-24八年级下·山东德州·期中)如图所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系、物体的运动速度v与时间t的关系如图乙、丙所示,由图像可知t=1s、t=3s时物体所受摩擦力大小分别为( )
A.2N 6N B.2N 4N
C.0N 4N D.0N 6N
39.(23-24八年级下·山东威海·期中)如图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平拉力F的作用,F的大小与时间t的关系如图乙所示;物体运动的速度v与时间t的关系如图丙所示,由图像可知当t=5s时,物体处于 状态,t=3s时,物体受到的摩擦力为 N,t=1s时,物体受到的摩擦力为 N。
40.(23-24八年级下·湖南常德·期中)小明沿水平方向推箱子前行,推力为F,如图甲所示。推箱子过程中,其和的图像分别如图乙、丙所示。则下列判断正确的是( )
A.0~3s,箱子受到地面的摩擦力为9N
B.时,箱子受到地面的滑动摩擦力为9N
C.时,箱子受到的推力和摩擦力是一对平衡力
D.9~12s,滑动摩擦力的大小为6N
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