第三节二力平衡（举一反三讲义）物理沪科版八年级全一册

第七章力与运动 第三节 二力平衡 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：平衡状态 2 知识点2：探究二力平衡的条件 4 知识点3：二力平衡的应用 7 【方法技巧】 10 物体在非平衡力作用下的运动状态 10 【巩固训练】 10 【学习目标】 1理解平衡状态、平衡力及二力平衡的概念，牢记二力平衡的“同体、等大、反向、共线”条件，能运用二力平衡知识解释生活中的相关现象； 2.通过实验分析推理二力平衡的特点，学会区分平衡力与相互作用力，能根据物体运动状态判断受力情况或根据受力情况判断运动状态 3.体会物理知识与生活的密切联系，培养尊重实验事实、严谨探究的科学态度，增强运用所学知识解决实际问题的意识。 教学重点： 1.二力平衡的概念 2.二力平衡的四个条件 3.运用二力平衡条件进行简单受力分析 教学难点： 1..探究二力平衡条件的实验设计与操作； .2.区分二力平衡与相互作用力。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点一.平衡状态 实例 悬挂的吊灯 桌面上的花瓶 匀速下降的降落伞 匀速直线行驶的列车 分析 受力 竖直向下的重力和吊绳对它竖直向上的拉力 竖直向下的重力和桌面对它竖直向上的支持力 竖直向下的重力和空气对它竖直向上的阻力 竖直向下的重力、轨道对它竖直向上的支持力、向前的牵引力和向后的阻力 所处 状态 静止 静止 匀速直线运动 匀速直线运动 物体受到几个力作用时，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。 平衡状态的定义：物理学中，把物体保持静止或匀速直线运动状态称为平衡状态。 静止或匀速直线运动两种状态的共同特点是： 物体的速度大小和运动方向都不改变 运动状态保持不变 平衡状态和平衡力 （1）平衡状态：物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这几个力相互平衡，物体处于平衡状态。 （2）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。 （3）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。 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。 变式1-1 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。 知识点二.探究二力平衡的条件 实验目的 探究二力平衡的条件 实验思路 要想找到物体在两个力作用下处于平衡状态时两个力之间的关系，应该先想办法在物体上施加两个力使物体平衡，然后在物体平衡时测量这两个力，看看这两个力之间存在怎样的关系 实验装置 实验器材 小车、滑轮、托盘、钩码、棉线、水平桌面等。 实验过程 我们可以用如图所示的装置进行实验。把小车放在光滑的水平桌面上，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相等，把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放。 把实验条件和现象记录在下面表格中 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。记忆口诀：“同体、等大、反向、共线”。 交流与反思 （1）通过定滑轮改变力的方向。 （2）通过改变钩码的数量来改变力的大小。 （3）尽量减小装置间的摩擦（小车和桌面），防止摩擦对实验的影响。 （4）实验中，如果两侧的砝码个数不相等但小车仍然处于静止状态，则原因是小车受到桌面的静摩擦力比较大。 实验创新： （4）纸片质量要小，减小重力对实验的影响； （5）两边的定滑轮高度不需要相同。 例2在探究“二力平衡条件”的实验中，实验装置如图1所示。 （1）实验时，向左盘和右盘同时放入等重的砝码，这时木块保持静止，说明一对平衡力的 ； （2）现保持F与F；相等，将木块换成小车，然后将小车 松手后，小车将不能静止，设计这一步骤的目的是验证二力平衡时的两个力一定作用在同一直线； （3）小明发现用图1装置将木块换成小车后仍无法完成全部探究过程，又设计了图2所示的装置。在卡片平衡时，用剪刀 ，并观察随之发生的现象，由此可以得到二力平衡的两个力作用在同一物体上； （4）在探究时，小明将小车放在水平桌面上，设计了如图1所示的实验，同学们认为图2的装置优于图1的实验。其主要原因是 。 A．容易让小卡片在水平方向上保持平衡 B．减少了阻力对实验结果的影响 C．小卡片容易扭转。 （5）利用图3装置， （能/不能）探究二力平衡的条件。 【答案】 大小相等 扭转一个角度 从中间剪断小卡片 B 能 【详解】（1）[1]实验时，向左盘和右盘同时放入等重的砝码，小车水平方向受到两个拉力大小相等，小车保持静止，处于平衡状态，说明一对平衡力的大小相等。 （2）[2]把小车在水平桌面上扭转一个角度，放手后看到小车转动，也就是说小车不平衡了，目的是为了验证二力平衡是两个力作用在同一直线上。 （3）[3]当小卡片平衡时，用剪刀从中间剪断小卡片，由于二力不在同一物体上，所以两侧砝码落下，说明二力平衡的又一个条件是：两个力必须在同一物体上。 （4）[4]小明将小车放在水平桌面上，小车和水平桌面上就会产生摩擦力，就会影响实验效果，图2中卡片的质量很小，几乎不受摩擦力的影响，因此甲实验优于乙实验。 故选B。 （5）[5]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。 知识点三 二力平衡的应用 1、确定力的大小和方向 根据二力平衡的条件，如果知道了平衡力中一个力的大小、方向，就可确定另外一个力的大小和方向。 例如，挂在弹簧测力计下的物体处于静止状态时，物体所受弹簧拉力和物体重力是一对平衡力。若已知物体重力，可根据二力平衡条件，一对平衡力大小相等，方向相反，求出弹簧拉力的方向和大小。 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、根据物体的受力情况判断物体的运动状态 受力情况 运动状态 不受力 静止或做匀速直线运动 受力 受平衡力 静止或做匀速直线运动 受非平衡力 运动状态改变 3、根据物体的运动状态判断物体受力情况 运动状态 受力情况 静止 受平衡力作用或不受力 匀速直线运动 受平衡力作用或不受力 运动状态改变 一定受到非平衡力作用 例3 下列各种动作，若无其他辅助，在水平地面上无法保持平衡的是（　　） A．B．C．D． 【答案】D 【详解】二力平衡的条件是：两个力的大小相等，方向相反，作用在同一直线上，作用在同一物体上。 ABC．由图可知，三种情况下，人受重力和支持力的作用，当二者共线时即可平衡，故ABC不符合题意； D．健身者受到的重力和地面对脚的支持力作用，由图可知支持力和重力的作用线不可能在同一直线上，所以健身者在这两个力的作用下不可能平衡，故D符合题意。 故选D。 变式3-1 课堂实验中，同学们做了如a、b图所示的两 次实验，发现弹簧测力计的示数都是相等的，经过思考，a图是因为一对 大小相等，b图是因为一对 大小相等（两空选填“相互作用力”或“平衡力”）。 【答案】 相互作用力 平衡力 【详解】[1]a图中左侧弹簧测力计对右侧弹簧测力计的拉力和右侧弹簧测力计对左侧弹簧测力计的拉力是一对相互作用力，大小相等，所以弹簧测力计的示数相等。 [2] b图中皮筋静止，处于平衡状态，受到的两个测力计的拉力是一对平衡力，大小相等，所以弹簧测力计的示数相等。 [3] 【方法技巧】 方法技巧：物体在非平衡力作用下的运动状态 非平衡力的情况 运动状态变化 实例 合力方向与运动方向相同 速度大小增大（加速运动） 用力推静止的箱子，箱子加速前进；自由下落的苹果（重力大于空气阻力，加速下落） 合力方向与运动方向相反 速度大小减小（减速运动） 行驶的汽车刹车时，牵引力消失，阻力大于牵引力，汽车减速；向上抛出的石块（重力向下，与运动方向相反，减速上升） 合力方向与运动方向垂直（或不共线） 运动方向改变（曲线运动） 水平抛出的篮球（重力竖直向下，与水平运动方向垂直，做抛物线运动）；匀速转动的摩天轮（合力指向圆心，改变运动方向） 合力不为零且方向变化 速度大小和方向都改变 斜抛的铅球（上升时减速、方向向上，下落时加速、方向向下）；过山车在轨道上运动（速度和方向不断变化） 【巩固训练】 1. 如图所示，“广西三月三”活动中，身着壮锦马甲大秀舞蹈的机器人（　　） A. 跳跃时受力平衡 B. 静止时受力平衡 C. 跳跃时没有惯性 D. 静止时具有惯性 【答案】BD 【解析】A．跳跃时，机器人做变速运动，处于非平衡状态，所以受力不平衡，故A不符合题意； B．静止时，机器人处于平衡状态，合外力为零，因此受力平衡，故B符合题意； C．惯性是物体的固有属性，任何有质量的物体在任何时候都有惯性，与运动状态无关，故C不符合题意； D．惯性是物体的固有属性，静止时同样具有惯性，故D符合题意。 故选BD。 2.如图，是我国为满足森林灭火和水上救援等迫切需求而研制的大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600。工作时，它可在20秒内吸水12吨，并在4秒内倾泻完毕，能实现水源与火场之间多次往返。下列关于“鲲龙”的说法正确的是（　　） A. 停在水面上不工作时，处于平衡状态 B. 停在水面上吸水过程中，下表面受到水的压强不变 C. 在空中水平匀速飞行时，机翼上方空气流速大，压强大 D. 降落过程中，重力势能不变 【答案】A 【解析】A．“鲲龙”停在水面上不工作时，受力平衡，因此处于平衡状态，故A正确； B．“鲲龙”停在水面上吸水过程中，自身总重力不断变大，导致浸入水中的深度变大，根据p=ρgh可知，下表面受到水的压强变大，故B错误； C．根据伯努利原理可知，在空中水平匀速飞行时，机翼上方空气流速大，压强小，故C错误； D．重力势能与质量和高度有关，因此“鲲龙”降落过程中，高度减小，重力势能减小，故D错误。 故选A。 3．一个空茶杯静止放在水平桌面上，下列说法正确的是（　　） A．水平桌面对茶杯的支持力是由于茶杯的形变产生的 B．茶杯对水平桌面的压力与水平桌面对茶杯的支持力是一对平衡力 C．茶杯的重力与水平桌面对它的支持力是一对平衡力 D．将桌面倾斜（茶杯不滑动），茶杯对桌面压力的方向竖直向下 【答案】C 【解析】A.水平桌面对茶杯的支持力是由于桌面的形变产生的，故A错误； B.茶杯对水平桌面的压力与水平桌面对茶杯的支持力是一对相互作用力，故B错误； C.茶杯的重力与水平桌面对它的支持力是一对平衡力，故C正确； D.将桌面倾斜(茶杯不滑动)，茶杯对桌面压力的方向垂直于桌面向下，故D错误。 故选C。 4.学生用悬挂法确定不规则薄板的重心，当薄板静止时，细线的拉力与薄板的重力是一对平衡力，其依据的二力平衡条件是（ ） A. 大小相等、方向相同 B. 作用在不同物体上 C. 大小相等、方向相反、共线、同体 D. 只需要方向相反 【答案】：C 【解析】：悬挂的薄板静止时，拉力与重力满足二力平衡的全部条件：作用在薄板（同一物体）上，大小相等、方向相反、作用在同一直线，C正确；A中方向相同错误，B中作用在不同物体错误，D中条件不完整，错误。 5.如图所示，作用在小车上沿同一直线的两个力F1和F2，F1=120N，F2=50N，则它们的合力为（　　） A．170N，方向与F1相同 B．170N，方向与F2相同 C．70N，方向与F1相同 D．70N，方向与F2相同 【答案】C 【解析】由图可知，二力方向相反，它们的合力为 方向与较大的力相同，即与F1相同，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。 6．欣欣在附中的“拾光”小店买到了校庆110周年的文创盲盒“小福”，并把它放在盒子上拍照（如图），下列分析正确的是（　　） A．小福受到的重力和它对盒子的压力是一对平衡力 B．盒子受到的重力和地面对盒子的支持力是一对平衡力 C．小福对盒子的压力和盒子对小福的支持力是一对相互作用力 D．小福对盒子的压力和地面对盒子的支持力是一对相互作用力 【答案】C 【解析】A．小福受到的重力和它对盒子的压力方向相同，不是一对平衡力，故A错误；B．盒子受到的重力和地面对盒子的支持力大小并不相同，不是一对平衡力，故B错误；C．小福对盒子的压力和盒子对小福的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在两个物体上，是一对相互作用力，故C正确；D．小福对盒子的压力和地面对盒子的支持力作用在同一物体上，且大小不同，不是一对相互作用力，故D错误。故选C。 7.如图是运动员举重时的场景，该运动员举起杠铃保持不动时（　　）    A．人受到的重力和人对杠铃的支持力是一对相互作用力 B．人受到的重力和地面对人的支持力是一对相互作用力 C．杠铃对人的压力和人对杠铃的支持力是一对平衡力 D．杠铃受到的重力和人对杠铃的支持力是一对平衡力 【答案】D 【解析】A．人所受到的重力和人对杠铃的支持力大小不相等，所以不是一对相互作用力，故A错误；B．人所受到的重力和地面对人的支持力大小不相等，所以不是一对相互作用力，故B错误；C．杠铃对人的压力与人对杠铃的支持力作用在两个物体上，所以不是一对平衡力，故C错误；D．杠铃受到重力和人对杠铃的支持力作用在同一物体上，大小相等，方向相反，故杠铃受到的重力和人对杠铃的支持力是一对平衡力，故D正确。故选D。 8.2026年推进的牙齿再生技术中，实验动物口中新生的牙齿静止时，受到的重力与牙槽骨的支持力是一对______，这两个力的大小______，方向______。 【答案】：平衡力；相等；相反 【解析】：静止的牙齿处于平衡状态，重力与支持力作用在同一物体（牙齿）上，满足二力平衡“同体、等大、反向、一线”的条件，故为平衡力，且大小相等、方向相反。 9.2025年研发的骨科生物胶水固定粉碎性骨块后，骨块匀速愈合过程中处于______状态，水平方向不受力，竖直方向的重力与胶水的支撑力满足______、______的平衡条件。 【答案】：平衡；大小相等；方向相反 【解析】：匀速愈合的骨块运动状态不变，属于平衡状态；竖直方向的重力与支撑力是一对平衡力，需满足大小相等、方向相反（且同体、共线）的核心条件。 10.2026年食品级生物农药喷洒车匀速行驶时，水平方向的牵引力与空气阻力是______，这两个力作用在______物体上，且作用在______直线上。 【答案】：平衡力；同一；同一条 【解析】：匀速行驶的喷洒车处于平衡状态，水平方向的牵引力与阻力满足二力平衡条件，即作用在同一物体、同一直线上，大小相等、方向相反。 11.王维《寒食城东即事》中“蹴鞠屡过飞鸟上”，踢出后匀速飞行的蹴鞠（忽略空气阻力），竖直方向的重力与______是一对平衡力，这两个力大小______，方向______。 【答案】：空气浮力；相等；相反 【解析】：匀速飞行的蹴鞠处于平衡状态，竖直方向重力与空气浮力满足二力平衡条件，即大小相等、方向相反，且作用在同一物体、同一直线上。 12.如图，用轻绳悬挂的木球自由摆动，请画出摆动到图所示位置时，球的受力示意图。（忽略空气阻力），当它摆到最低点时受到的力是 ，（选填“平衡”或“不平衡”）的。 【答案】  不平衡 【详解】摆动到图所示位置时，受到竖直向下的重力，和沿绳子方向，绳子给的拉力，故如图所示，当它摆到最低点时受到的力大小不一样，小球将向斜上方运动，不是平衡状态，不属于平衡力，故受力不平衡。   13.竖直向上抛出一个质量为0.1千克的小球，小球在运动过程中始终受到空气阻力的作用，空气阻力的大小保持不变，方向始终与运动方向相反。若小球在上升过程中受到的合力大小为1.02牛，求： （1）小球所受到的重力大小； （2）小球所受到的阻力大小及方向。 【答案】（1）0.98牛；（2）0.04牛；方向：竖直向下 【解析】（1）小球所受到的重力大小为 （2）因为小球在上升过程中受到的合力大小为1.02牛，由可得，小球所受到的阻力大小为由阻力方向始终与运动方向相反方向可知，阻力的方向竖直向下。 答：（1）小球所受到的重力大小为0.98牛；（2）小球所受到的阻力大小为0.04牛，方向竖直向下。 14．为了探究“二力平衡的条件”，于是设计了如图甲所示的实验。设计与进行实验 (1)实验时通过调整 来改变拉力的大小，装置中定滑轮的作用是 。 (2)实验中应选择较 （选填“光滑”或“粗糙”）的桌面。 (3)实验中，为了方便操作判断，应使小车处于 状态作为平衡状态。 (4)为了验证相互平衡的两个力是作用在同一物体上的，小组同学用轻质小卡片代替图甲中的小车，如图乙所示，两端的托盘中加 时，小卡片保持静止，接下来的操作是 ，该装置还有一个优点是 。 (5)小明在实验中发现当左盘放入2 N的砝码、右盘放入1.5 N砝码时，小车也处于静止状态，此时小车受到的 （选填“是”或“不是”）平衡力，产生这一现象的原因可能是小车受到 力的影响。 【答案】(1)砝码数量 改变力的方向 (2)光滑 (3)静止 (4)相同数量的砝码 将小卡片一剪为二 避免摩擦力对实验的干扰 (5) 是 摩擦 【解析】（1）实验通过砝码的重力提供拉力，所以通过调整砝码的数量来改变拉力。定滑轮的作用为改变力的方向。（2）探究二力平衡的条件，需要避免桌面的摩擦力对实验的影响，所以选择光滑的桌面。（3）为了方便操作判断，实验中将小车静止状态作为平衡状态进行判别。（4）使得小卡片静止，需要在托盘中加入数量相同的砝码，验证相互平衡的两个力是作用在同一物体上的，接下来将小卡片一剪为二即可。使用小卡片代替小车可以避免摩擦力对实验产生干扰。（5）小车静止，受到平衡力的作用。左盘放入2 N的砝码、右盘放入1.5 N砝码时，小车也处于静止状态原因为受到摩擦力的影响。 15.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 【解析】：A：谷爱凌在空中运动时，运动状态（速度、方向）在改变，不是平衡状态，A错误。 B：若选择与谷爱凌相对静止的物体为参照物，她是静止的，并非相对于任何参照物都运动，B错误。C：重力的大小与质量和g有关，谷爱凌的质量不变、g不变，重力不变，C错误。 D：惯性只与质量有关，谷爱凌的质量不变，惯性不变，D正确。 16．如图甲所示，用水平拉力F1=10N拉一根弹簧，使弹簧伸长了2cm，如果在该弹簧两端同时用两个力F2和F2'沿水平方向拉弹簧，如图乙所示。要使此弹簧同样伸长2cm，则力F2和F2'的大小分别为（　　） A．5N、5N B．10N、10N C．10N、20N D．20N、20N 【答案】B 【解析】弹簧的伸长量由受到的拉力大小决定，甲图中弹簧受10N拉力伸长2cm；乙图中要使弹簧同样伸长2cm，弹簧受到的拉力仍为10N。弹簧两端的拉力F1和F2是一对平衡力，大小相等，均为10N。答案：B 17.岑参《白雪歌送武判官归京》中“瀚海阑干百丈冰”，静止在地面的冰块处于平衡状态，其受力平衡的条件是（ ） A. 重力与地面的支持力大小相等、方向相同 B. 重力与支持力作用在同一物体、共线 C. 重力与支持力大小相等、方向相反、作用在不同物体 D. 只受重力，不受支持力 【答案】：B 【解析】：二力平衡的条件是“同体、等大、反向、一线”。冰块静止时，重力与地面支持力作用在同一物体（冰块）上，共线且大小相等、方向相反，B正确；A中方向相同不符合条件，错误；C中作用在不同物体错误；D中冰块受重力和支持力，二力平衡，错误。 22.如图甲所示，小亮用水平力推地面上的木箱，木箱运动的v﹣t图象如图乙所示，则下列分析正确的是（　　） A．在0～20s内，木箱未处于二力平衡状态 B．在0～40s内，木箱一直处于匀速直线运动状态 C．在20～40s内，木箱处于二力平衡状态 D．在0～40s内，木箱一直处于静止状态 【答案】C 【解析】A．由图乙可知，在0～20s内，木箱速度为0，即处于静止状态，此时木箱在水平方向上只受到小亮的推力和地面对木箱的摩擦力的作用，由于物体处于平衡状态，所以木箱此时处于二力平衡状态，故A错误； B．由图可知，在0～20s内，木箱处于静止状态，20～40s内，木箱处于匀速直线运动状态，所以在0～40s内，木箱既不是一直处于匀速直线运动状态，也不是一直处于静止状态，故B错误； C．在20～40s内，木箱处于匀速直线运动状态，此时木箱在水平方向上只受到小亮的推力和地面对木箱的摩擦力的作用，由于物体处于平衡状态，所以木箱此时处于二力平衡状态，故C正确。 D．由图可知，在0～20s内，木箱处于静止状态，20～40s内，木箱处于匀速直线运动状态，所以在0～40s内，木箱既不是一直处于匀速直线运动状态，也不是一直处于静止状态，故D错误；故选C。 18.小宇同学用如图所示的装置“探究二力平衡的条件”，不考虑两边细绳的重力对实验的影响。关于这个实验以下描述正确的是（　　） A．实验时要把小车放在粗糙的水平桌面上实验效果更好 B．小车左侧受到的拉力就是左边托盘和盘内砝码的总重力 C．只有小车处于静止状态时，小车才受到平衡力的作用 D．当小车平衡后，小宇将小车转过一个角度，设计此实验的目的是为了探究不在同一直线上的两个力是否彼此平衡 【答案】D 【解析】A．“探究二力平衡的条件”实验时，很重要的一点就是尽量减小摩擦力对实验的影响，所以要把小车放在光滑的水平桌面上实验效果更好，故A错误； B．由于小车和桌面间存在摩擦力，所以小车左侧受到的拉力不一定等于左边托盘和盘内砝码的总重力，故B错误； C．静止状态和匀速直线运动状态都是平衡状态，都受平衡力作用，故C错误； D．当小车平衡后，将小车转过一个角度，两个力不在同一直线上，二力不平衡，故松手后小车转动，不能保持平衡，设计此实验的目的是为了探究不在同一直线上的两个力是否彼此平衡，故D正确。故选D。 19.对墙垫排球是今年体育中考项目之一。下列对垫排球时涉及到的力学知识分析正确的是（　　） A．手垫排球时，排球的形状会发生改变 B．手垫排球时，排球对手没有力的作用 C．排球上升过程中，其惯性会逐渐减小 D．排球上升到最高点时，处于平衡状态 【答案】A 【解析】AB．手垫球时，手给球施加向上的力，力能使物体发生形变，可知球的形状会发生改变，由于力的作用是相互的，因此排球对手也有力的作用，故A正确，B错误； C．惯性只和质量有关，可知球在上升过程中惯性大小不变，故C错误； D．排球上升至最高点时，只受到重力作用，受力不平衡，可知不是处于平衡状态，故D错误。故选A。 20.如图甲所示为小乐乘坐观光缆车的情景，缆车与钢缆接头处固定，随着钢缆的运动而斜向上做匀速直线运动，如图乙所示。忽略空气阻力，则此过程中（　　） A．坐在缆车里的小乐相对于缆车是运动的 B．缆车的机械能保持不变 C．缆车的运动状态保持不变 D．缆车受到的重力与钢缆对其拉力是一对相互作用力 【答案】C 【解析】A．小乐坐在缆车里，相对缆车之间的位置没有变化，所以小乐相对于缆车是静止的，故A不符合题意； B．缆车斜向上做匀速直线运动，质量不变，速度不变，动能不变；高度增加，重力势能增大，机械能等于动能与重力势能之和，所以机械能增大，故B不符合题意； C．缆车做匀速直线运动，速度大小和方向都不变，运动状态保持不变，故C符合题意； D．缆车受到的重力方向竖直向下，钢缆对其拉力方向沿钢缆斜向上，这两个力都作用在缆车上，不满足相互作用力“作用在两个物体上”的条件，不是一对相互作用力，故D不符合题意。故选C。 21.火箭发射升空过程中，初期做加速运动，而后做一段时间的匀速直线运动。下列说法正确的是（　　） A．火箭加速升空时，运动状态没有改变 B．火箭加速升空时，受到平衡力 C．火箭匀速直线升空时，运动状态没有改变 D．火箭匀速直线升空时，受到非平衡力 【答案】C 【解析】A．火箭加速升空时，速度不断的变化，故运动状态改变；故A错误； B．火箭升空时做加速运动，不是平衡状态，受到的力不是平衡力，故B错误； C．火箭匀速直线升空时，运动速度、方向不变，故运动状态没有改变，故C正确； D．火箭匀速直线升空时，处于平衡状态，受平衡力的作用，故D错误。故选C。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第七章力与运动 第三节 二力平衡 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：平衡状态 2 知识点2：探究二力平衡的条件 4 知识点3：二力平衡的应用 7 【方法技巧】 10 物体在非平衡力作用下的运动状态 10 【巩固训练】 10 【学习目标】 1理解平衡状态、平衡力及二力平衡的概念，牢记二力平衡的“同体、等大、反向、共线”条件，能运用二力平衡知识解释生活中的相关现象； 2.通过实验分析推理二力平衡的特点，学会区分平衡力与相互作用力，能根据物体运动状态判断受力情况或根据受力情况判断运动状态 3.体会物理知识与生活的密切联系，培养尊重实验事实、严谨探究的科学态度，增强运用所学知识解决实际问题的意识。 教学重点： 1.二力平衡的概念 2.二力平衡的四个条件 3.运用二力平衡条件进行简单受力分析 教学难点： 1..探究二力平衡条件的实验设计与操作； .2.区分二力平衡与相互作用力。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点一.平衡状态 实例 悬挂的吊灯 桌面上的花瓶 匀速下降的降落伞 匀速直线行驶的列车 分析 受力 竖直向下的重力和吊绳对它竖直向上的拉力 竖直向下的重力和桌面对它竖直向上的支持力 竖直向下的重力和空气对它竖直向上的阻力 竖直向下的重力、轨道对它竖直向上的支持力、向前的牵引力和向后的阻力 所处 状态 静止 静止 匀速直线运动 匀速直线运动 物体受到几个力作用时，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。 平衡状态的定义：物理学中，把物体保持静止或匀速直线运动状态称为平衡状态。 静止或匀速直线运动两种状态的共同特点是： 物体的速度大小和运动方向都不改变 运动状态保持不变 平衡状态和平衡力 （1）平衡状态：物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这几个力相互平衡，物体处于平衡状态。 （2）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。 （3）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。 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 变式1-1 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”）    知识点二.探究二力平衡的条件 实验目的 探究二力平衡的条件 实验思路 要想找到物体在两个力作用下处于平衡状态时两个力之间的关系，应该先想办法在物体上施加两个力使物体平衡，然后在物体平衡时测量这两个力，看看这两个力之间存在怎样的关系 实验装置 实验器材 小车、滑轮、托盘、钩码、棉线、水平桌面等。 实验过程 我们可以用如图所示的装置进行实验。把小车放在光滑的水平桌面上，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相等，把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放。 把实验条件和现象记录在下面表格中 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。记忆口诀：“同体、等大、反向、共线”。 交流与反思 （1）通过定滑轮改变力的方向。 （2）通过改变钩码的数量来改变力的大小。 （3）尽量减小装置间的摩擦（小车和桌面），防止摩擦对实验的影响。 （4）实验中，如果两侧的砝码个数不相等但小车仍然处于静止状态，则原因是小车受到桌面的静摩擦力比较大。 实验创新： （4）纸片质量要小，减小重力对实验的影响； （5）两边的定滑轮高度不需要相同。 例2在探究“二力平衡条件”的实验中，实验装置如图1所示。 （1）实验时，向左盘和右盘同时放入等重的砝码，这时木块保持静止，说明一对平衡力的 ； （2）现保持F与F；相等，将木块换成小车，然后将小车 松手后，小车将不能静止，设计这一步骤的目的是验证二力平衡时的两个力一定作用在同一直线； （3）小明发现用图1装置将木块换成小车后仍无法完成全部探究过程，又设计了图2所示的装置。在卡片平衡时，用剪刀 ，并观察随之发生的现象，由此可以得到二力平衡的两个力作用在同一物体上； （4）在探究时，小明将小车放在水平桌面上，设计了如图1所示的实验，同学们认为图2的装置优于图1的实验。其主要原因是 。 A．容易让小卡片在水平方向上保持平衡 B．减少了阻力对实验结果的影响 C．小卡片容易扭转。 （5）利用图3装置， （能/不能）探究二力平衡的条件。 知识点三 二力平衡的应用 1、确定力的大小和方向 根据二力平衡的条件，如果知道了平衡力中一个力的大小、方向，就可确定另外一个力的大小和方向。 例如，挂在弹簧测力计下的物体处于静止状态时，物体所受弹簧拉力和物体重力是一对平衡力。若已知物体重力，可根据二力平衡条件，一对平衡力大小相等，方向相反，求出弹簧拉力的方向和大小。 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、根据物体的受力情况判断物体的运动状态 受力情况 运动状态 不受力 静止或做匀速直线运动 受力 受平衡力 静止或做匀速直线运动 受非平衡力 运动状态改变 3、根据物体的运动状态判断物体受力情况 运动状态 受力情况 静止 受平衡力作用或不受力 匀速直线运动 受平衡力作用或不受力 运动状态改变 一定受到非平衡力作用 例3 下列各种动作，若无其他辅助，在水平地面上无法保持平衡的是（　　） A．B．C．D． 变式3-1 课堂实验中，同学们做了如a、b图所示的两 次实验，发现弹簧测力计的示数都是相等的，经过思考，a图是因为一对 大小相等，b图是因为一对 大小相等（两空选填“相互作用力”或“平衡力”）。 【方法技巧】 方法技巧：物体在非平衡力作用下的运动状态 非平衡力的情况 运动状态变化 实例 合力方向与运动方向相同 速度大小增大（加速运动） 用力推静止的箱子，箱子加速前进；自由下落的苹果（重力大于空气阻力，加速下落） 合力方向与运动方向相反 速度大小减小（减速运动） 行驶的汽车刹车时，牵引力消失，阻力大于牵引力，汽车减速；向上抛出的石块（重力向下，与运动方向相反，减速上升） 合力方向与运动方向垂直（或不共线） 运动方向改变（曲线运动） 水平抛出的篮球（重力竖直向下，与水平运动方向垂直，做抛物线运动）；匀速转动的摩天轮（合力指向圆心，改变运动方向） 合力不为零且方向变化 速度大小和方向都改变 斜抛的铅球（上升时减速、方向向上，下落时加速、方向向下）；过山车在轨道上运动（速度和方向不断变化） 【巩固训练】 1. 如图所示，“广西三月三”活动中，身着壮锦马甲大秀舞蹈的机器人（　　） A. 跳跃时受力平衡 B. 静止时受力平衡 C. 跳跃时没有惯性 D. 静止时具有惯性 2.如图，是我国为满足森林灭火和水上救援等迫切需求而研制的大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600。工作时，它可在20秒内吸水12吨，并在4秒内倾泻完毕，能实现水源与火场之间多次往返。下列关于“鲲龙”的说法正确的是（　　） A. 停在水面上不工作时，处于平衡状态 B. 停在水面上吸水过程中，下表面受到水的压强不变 C. 在空中水平匀速飞行时，机翼上方空气流速大，压强大 D. 降落过程中，重力势能不变 3．一个空茶杯静止放在水平桌面上，下列说法正确的是（　　） A．水平桌面对茶杯的支持力是由于茶杯的形变产生的 B．茶杯对水平桌面的压力与水平桌面对茶杯的支持力是一对平衡力 C．茶杯的重力与水平桌面对它的支持力是一对平衡力 D．将桌面倾斜（茶杯不滑动），茶杯对桌面压力的方向竖直向下 4.学生用悬挂法确定不规则薄板的重心，当薄板静止时，细线的拉力与薄板的重力是一对平衡力，其依据的二力平衡条件是（ ） A. 大小相等、方向相同 B. 作用在不同物体上 C. 大小相等、方向相反、共线、同体 D. 只需要方向相反 5.如图所示，作用在小车上沿同一直线的两个力F1和F2，F1=120N，F2=50N，则它们的合力为（　　） A．170N，方向与F1相同 B．170N，方向与F2相同 C．70N，方向与F1相同 D．70N，方向与F2相同 6．欣欣在附中的“拾光”小店买到了校庆110周年的文创盲盒“小福”，并把它放在盒子上拍照（如图），下列分析正确的是（　　） A．小福受到的重力和它对盒子的压力是一对平衡力 B．盒子受到的重力和地面对盒子的支持力是一对平衡力 C．小福对盒子的压力和盒子对小福的支持力是一对相互作用力 D．小福对盒子的压力和地面对盒子的支持力是一对相互作用力 7.如图是运动员举重时的场景，该运动员举起杠铃保持不动时（　　）    A．人受到的重力和人对杠铃的支持力是一对相互作用力 B．人受到的重力和地面对人的支持力是一对相互作用力 C．杠铃对人的压力和人对杠铃的支持力是一对平衡力 D．杠铃受到的重力和人对杠铃的支持力是一对平衡力 8.2026年推进的牙齿再生技术中，实验动物口中新生的牙齿静止时，受到的重力与牙槽骨的支持力是一对______，这两个力的大小______，方向______。 9.2025年研发的骨科生物胶水固定粉碎性骨块后，骨块匀速愈合过程中处于______状态，水平方向不受力，竖直方向的重力与胶水的支撑力满足______、______的平衡条件。 10.2026年食品级生物农药喷洒车匀速行驶时，水平方向的牵引力与空气阻力是______，这两个力作用在______物体上，且作用在______直线上。 11.王维《寒食城东即事》中“蹴鞠屡过飞鸟上”，踢出后匀速飞行的蹴鞠（忽略空气阻力），竖直方向的重力与______是一对平衡力，这两个力大小______，方向______。 12.如图，用轻绳悬挂的木球自由摆动，请画出摆动到图所示位置时，球的受力示意图。（忽略空气阻力），当它摆到最低点时受到的力是 ，（选填“平衡”或“不平衡”）的。    13.竖直向上抛出一个质量为0.1千克的小球，小球在运动过程中始终受到空气阻力的作用，空气阻力的大小保持不变，方向始终与运动方向相反。若小球在上升过程中受到的合力大小为1.02牛，求： （1）小球所受到的重力大小； （2）小球所受到的阻力大小及方向。 14．为了探究“二力平衡的条件”，于是设计了如图甲所示的实验。设计与进行实验 (1)实验时通过调整 来改变拉力的大小，装置中定滑轮的作用是 。 (2)实验中应选择较 （选填“光滑”或“粗糙”）的桌面。 (3)实验中，为了方便操作判断，应使小车处于 状态作为平衡状态。 (4)为了验证相互平衡的两个力是作用在同一物体上的，小组同学用轻质小卡片代替图甲中的小车，如图乙所示，两端的托盘中加 时，小卡片保持静止，接下来的操作是 ，该装置还有一个优点是 。 (5)小明在实验中发现当左盘放入2 N的砝码、右盘放入1.5 N砝码时，小车也处于静止状态，此时小车受到的 （选填“是”或“不是”）平衡力，产生这一现象的原因可能是小车受到 力的影响。 15.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 16．如图甲所示，用水平拉力F1=10N拉一根弹簧，使弹簧伸长了2cm，如果在该弹簧两端同时用两个力F2和F2'沿水平方向拉弹簧，如图乙所示。要使此弹簧同样伸长2cm，则力F2和F2'的大小分别为（　　） A．5N、5N B．10N、10N C．10N、20N D．20N、20N 17.岑参《白雪歌送武判官归京》中“瀚海阑干百丈冰”，静止在地面的冰块处于平衡状态，其受力平衡的条件是（ ） A. 重力与地面的支持力大小相等、方向相同 B. 重力与支持力作用在同一物体、共线 C. 重力与支持力大小相等、方向相反、作用在不同物体 D. 只受重力，不受支持力 22.如图甲所示，小亮用水平力推地面上的木箱，木箱运动的v﹣t图象如图乙所示，则下列分析正确的是（　　） A．在0～20s内，木箱未处于二力平衡状态 B．在0～40s内，木箱一直处于匀速直线运动状态 C．在20～40s内，木箱处于二力平衡状态 D．在0～40s内，木箱一直处于静止状态 18.小宇同学用如图所示的装置“探究二力平衡的条件”，不考虑两边细绳的重力对实验的影响。关于这个实验以下描述正确的是（　　） A．实验时要把小车放在粗糙的水平桌面上实验效果更好 B．小车左侧受到的拉力就是左边托盘和盘内砝码的总重力 C．只有小车处于静止状态时，小车才受到平衡力的作用 D．当小车平衡后，小宇将小车转过一个角度，设计此实验的目的是为了探究不在同一直线上的两个力是否彼此平衡 19.对墙垫排球是今年体育中考项目之一。下列对垫排球时涉及到的力学知识分析正确的是（　　） A．手垫排球时，排球的形状会发生改变 B．手垫排球时，排球对手没有力的作用 C．排球上升过程中，其惯性会逐渐减小 D．排球上升到最高点时，处于平衡状态 20.如图甲所示为小乐乘坐观光缆车的情景，缆车与钢缆接头处固定，随着钢缆的运动而斜向上做匀速直线运动，如图乙所示。忽略空气阻力，则此过程中（　　） A．坐在缆车里的小乐相对于缆车是运动的 B．缆车的机械能保持不变 C．缆车的运动状态保持不变 D．缆车受到的重力与钢缆对其拉力是一对相互作用力 21.火箭发射升空过程中，初期做加速运动，而后做一段时间的匀速直线运动。下列说法正确的是（　　） A．火箭加速升空时，运动状态没有改变 B．火箭加速升空时，受到平衡力 C．火箭匀速直线升空时，运动状态没有改变 D．火箭匀速直线升空时，受到非平衡力 / 学科网（北京）股份有限公司 $