8.2 二力平衡【五大考点+五大题型】-2025-2026学年八年级下册物理《考点•题型 •技巧》精讲与精练高分突破专题系列(人教版2024)
2026-03-05
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2份
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44页
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普通
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理人教版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第2节 二力平衡 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-开学 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 16.43 MB |
| 发布时间 | 2026-03-05 |
| 更新时间 | 2026-03-06 |
| 作者 | 启明数学物理探究室 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-03-05 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56666449.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
8.2 二力平衡
【考点梳理】
【知识梳理】
知识一、力的平衡
1.平衡状态:物体受到两个力(或多个力)作用时,如果能保持静止或者匀速直线运动,我们就说物体处于平衡状态。
2.平衡力:使物体处于平衡状态的两个力(或多个力)。
3.二力平衡的条件:作用在同一物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,并且作用在一条直线上,这两个力就彼此平衡。
知识二、二力平衡的应用
1.己知一个力的大小和方向,可确定另一个力的大小和方向。
2.根据物体的受力情况,判断物体是否处于平衡状态。
知识三、力和运动的关系
1.不受力或受平衡力,物体保持静止或者匀速直线运动状态。
2.受非平衡力,运动状态发生改变。
技巧归纳.平衡力与作用力和反作用力的对比
分类
平衡力
相互作用力
定义
物体受到两个力作用而处于平衡状态,这两个力叫做平衡力
物体间发生相互作用时产生的两个力叫做相互作用力
不同点
受力物体是同一物体②性质可能不相同的两个力
分别作用在两个物体上,它们互为受力物体和施力物体②性质相同的两个力
共同点
两个力大小相等,方向相反,作用在一条直线上;施力物体分别是两个物体.
【题型归纳】
题型一:二力平衡的条件及其判断
【例1】.(24-25八年级下·甘肃武威·期末)在如图所示的四种情形中,属于二力平衡的是( )
A.B.C. D.
【举一反三】
1.(2025·四川巴中·中考真题)如图所示,运动员尝试做以下四个动作,下列动作无法保持平衡的是( )
A. B. C. D.
2.(24-25八年级下·湖北武汉·月考)如图所示,F1、F2是物体受到的方向相反的两个力,以下各图中能让物体沿竖直方向保持匀速直线运动的是( )
A.甲和丁 B.甲和丙 C.乙 D.丙和丁
3.(24-25八年级下·吉林长春·月考)在航空开放活动中,超燃无人机表演点亮长春夜空。无人机在匀速上升、空中悬停、匀速下降阶段受到的向上的“推力”分别为F1、F2、F3,若不计空气阻力,则( )
A. B. C. D.
题型二:二力平衡条件应用
【例2】.(2025·江西宜春·模拟预测)如图所示为2024珠海航展展示的国产“机器狼”,“机器狼”携带武器装备静止在水平地面上不动时,以下说法正确的是( )
A.武器装备受到的重力和地面对“机器狼”的支持力是一对平衡力
B.“机器狼”受到的重力与地面对“机器狼”的支持力是一对平衡力
C.武器装备受到的重力与“机器狼”对武器装备的支持力是一对平衡力
D.武器装备对“机器狼”的压力和“机器狼”对武器装备的支持力是一对平衡力
【举一反三】
1.(24-25八年级下·黑龙江绥化·期中)如图所示,骑自行车出行郊游,是一种时尚、环保的生活方式。当我们在平直路面上匀速向前骑行时,以下说法正确的是( )
A.自行车受到的动力大于自行车受到的阻力
B.路面受到的压力与人受到的支持力是一对平衡力
C.人对自行车的压力与地面对自行车的支持力是一对平衡力
D.人和车受到的重力与地面对车的支持力是一对平衡力
2.(25-26八年级上·山东济南·期末)一本书放在水平桌面上,书上放一支钢笔,它们都保持静止。与钢笔受到的支持力相互平衡的力是( )
A.书受到的重力 B.钢笔对书的压力
C.钢笔受到的重力 D.桌面对书的支持力
3.(24-25八年级下·四川遂宁·月考)如图所示,人双手握住单杠静止。下列属于一对平衡力的是( )
A.人受到的重力与单杠对人的拉力 B.人对单杠的拉力与单杠对人的拉力
C.人受到的重力与人对单杠的拉力 D.人受到的重力与人对地球的吸引力
题型三:二力或者多力平衡问题
【例3】.(25-26八年级上·云南·期末)2025年11月14日,神舟二十一号载人飞船返回舱成功着陆东风着陆场。返回舱在落地前的某段时间内沿竖直方向匀速下落,如图所示,这一过程中,关于返回舱的说法正确的是( )
A.只受到重力的作用 B.对地球有吸引力
C.所受拉力的施力物体是降落伞 D.重力与所受空气阻力是一对平衡力
【举一反三】
1.(24-25八年级下·新疆乌鲁木齐·开学考试)静止在水平地面上的桶的重力是150N,用78N的力竖直向上提桶,则桶受到的合力大小是( )
A.0N B.72N C.78N D.150N
2.(25-26八年级上·吉林长春·月考)建筑工地的起重机正竖直匀速吊起一个工件,工件的质量为100kg,则起重机的钢丝绳对物体的拉力的大小和方向分别为( )
A.100N,方向竖直向上 B.1000N,方向竖直向下
C.100N,方向竖直向下 D.1000N,方向竖直向上
3.(24-25八年级下·江苏常州·月考)如图所示,无人机下方用细线悬挂一重物,通过四个螺旋桨的高速转动改变运动状态,重物的重力和细线对重物的拉力分别用G和F表示,不考虑重物所受的空气阻力,则( )
A.加速上升时,F≠G B.减速下降时,F>G
C.匀速下降时,F<G D.水平匀速飞行时,细线会偏离竖直方向
题型四:平衡力和相互作用力
【例4】.(25-26八年级上·重庆沙坪坝·期末)如图所示,中国的嫦娥六号探测器成功着陆在月球背面预选着陆区,并保持静止。嫦娥六号探测器主要由上部的上升器和下部的着陆器两部分组成。则下列说法正确的是( )
A.着陆器受到的重力与地面对它的支持力是一对平衡力
B.着陆器受到的重力与地面对它的支持力是一对相互作用力
C.上升器受到的重力与地面对着陆器的支持力,是一对相互作用力
D.上升器对着陆器的压力与着陆器对上升器的支持力,是一对相互作用力
【举一反三】
1.(2025·安徽芜湖·模拟预测)在2025年的春晚节目中,某科技公司的人形机器人表演的舞蹈备受瞩目,节目中,机器人转着手帕保持静止,如图所示,此时对机器人和手帕的受力分析正确的是( )
A.手帕受到的重力与机器人对手帕的支持力是一对相互作用力
B.手帕对机器人的压力与机器人对手帕的支持力是一对相互作用力
C.机器人受到的重力与地面对机器人的支持力是一对平衡力
D.手帕对机器人的压力与地面对机器人的支持力是一对平衡力
2.(2025·安徽淮北·模拟预测)如图所示,弹簧测力计竖直放置,挂钩处所挂的物体保持静止,下列分析正确的是( )
A.物体所受重力和弹簧测力计受到的拉力是一对平衡力
B.物体所受重力和弹簧测力计受到的拉力是一对相互作用力
C.物体所受重力和弹簧测力计对的拉力是一对平衡力
D.物体所受重力和弹簧测力计对的拉力是一对相互作用力
3.(2025·安徽黄山·模拟预测)如图所示,一件神似五花肉的奇石摆件静立在水平桌面上,奇石受到两个力的作用:自身所受的重力、支架对它的支持力。支架受到三个力的作用;奇石对它的压力、自身所受的重力、水平桌面对它的支持力。下列说法正确的是( )
A.与是一对相互作用力 B.与是一对平衡力
C.与是一对平衡力 D.与是一对相互作用力
题型五:探究二力平衡的条件实验
【例5】.(25-26八年级上·重庆·期末)在探究“二力平衡条件”时,设计了如图甲所示的实验装置,将木块两侧各系一根细线,把细线的另一端穿过两个晾衣架,分别绑上两个完全相同的矿泉水瓶。
(1)小亮发现如图甲所示的装置不合理,于是把木块换成轻质卡片进行实验,如图乙所示,其主要目的是为了减小___________(选填“重力”或“摩擦力”)对实验的影响;
(2)如图乙所示的实验装置,可通过增减矿泉水瓶中水的质量来改变拉力的大小,来探究实验中二力平衡时的拉力关系,当两瓶中水量相同时,卡片处于静止状态,可总结出二力平衡的条件是两个力大小___________;
(3)如图丙所示,若将卡片旋转一定角度,松手后,发现卡片___________(选填“保持静止”或“恢复原位”),说明两个力必须作用在同一直线上,物体才能平衡。
【举一反三】
1.(25-26八年级下·全国·周测)图甲所示的是小明探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)如果物体只受两个力作用,且处于静止状态或________状态,则这两个力是相互平衡的。
(2)小明将系于小卡片(不计自重)两端的线分别跨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____(选填“相同”或“相反”),并通过调整钩码个数来改变拉力大小。
(3)当小卡片平衡时,小明将小卡片扭转一个角度,松手后小卡片______(选填“能”或“不能”)平衡。由此实验步骤可知,只有作用在_________的两个力才能平衡。
(4)为了验证只有作用在同一个物体上的两个力才能平衡,在图甲所示的情况下,小明下一步的操作是_____(填字母)。
A.在左右两侧各加一个钩码
B.把小卡片剪成两半
C.把小卡片扭转一个角度
(5)在探究同一问题时,小华将木块放在水平桌面上,设计了图乙所示的实验。同学们认为小明的实验装置优于小华的实验装置,最主要的原因是_____(填字母)。
A.小明的实验装置可以减少摩擦力对实验的影响
B.小卡片是比较容易获取的材料
C.小卡片容易在水平方向上保持平衡
D.小卡片容易扭转
(6)小丽做实验时,没有在左右支架上将两个滑轮安装在相同的高度,如图丙所示。你认为小丽的装置_____(选填“能”或“不能”)顺利进行实验。
2.(2025·四川内江·模拟预测)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。
(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,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_____;
(2)现保持与的大小相等,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_____;
(3)在探究同一问题时,小红用小卡片设计了如图乙所示的实验装置,在图乙的基础上继续实验,为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡时,小明的操作应该是_____并观察卡片能否静止。
(4)利用如图丙所示的装置,_____(填“能”或“不能”)探究二力平衡的条件;
3.(24-25八年级下·江苏扬州·月考)为探究二力平衡的条件,同学们进行了如下实验:
(1)小明向图1中的左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码,此时木块两边受到的拉力____(选填“相等”或“不相等”),木块处于静止状态。当他把左盘中砝码换成一个质量更大的砝码时,木块仍处于静止状态,出现这种现象的原因是_________;
(2)小明此时继续探究,两盘内放有质量不等的砝码,当在左盘中放250g的砝码,木块可以向左做匀速直线运动;当把左盘中的砝码减少150g后,木块可以向右做匀速直线运动(滑轮的摩擦不计),这时木块在水平方向受到的力_________(选填“平衡”或“不平衡”)。请你帮小明计算一下木块受到的摩擦力大小是_________N;
(3)小刚对小明的实验进行了改进,利用如图2所示的装置继续实验。往两盘中加入质量相等的砝码,将小车在水平桌面上扭转一个角度后释放,小车将_________(选填“运动”或“静止”)。进行这个操作是为了探究_________;
(4)在轻质硬纸片两端细线上挂上相同的钩码,如图乙所示,此时硬纸片_________(选填“能”或“不能”)平衡。当小明用剪刀将处于平衡状态的硬纸片从中间剪开,发现硬纸片分开后向相反的方向运动。这说明两个力必须作用在_________物体上才能平衡。
【高分达标】
一、单选题
1.(25-26八年级下·安徽·课后作业)小懿观察教室天花板上的吊灯。下列各力中属于一对平衡力的是( )
A.吊灯对电线的拉力和电线对天花板的拉力
B.吊灯对电线的拉力和电线对吊灯的拉力
C.吊灯受到的重力和电线对天花板的拉力
D.电线对吊灯的拉力和吊灯受到的重力
2.(25-26八年级上·重庆渝北·期末)如图所示,分别用3N的水平拉力向相反的方向拉弹簧测力计的两端(弹簧测力计的自重不计),则弹簧测力计的( )
A.示数为3N,受到的合力是3N B.示数为零,受到的合力是零
C.示数为6N,受到的合力是零 D.示数为3N,受到的合力是零
3.(25-26八年级下·全国·单元测试)如图所示,公共自行车绿色标志由人、自行车和道路三个元素组成,寓意绿色出行。关于人在水平路面上骑车的过程,以下说法正确的是( )
A.人受到的重力和人对自行车的压力是相互作用力
B.人对自行车的压力和路面对自行车的支持力是一对平衡力
C.自行车受到的路面的支持力和自行车的重力是一对平衡力
D.人受到的重力与自行车对人的支持力是一对平衡力
4.(2025·河北石家庄·模拟预测)如图所示是震惊了海外媒体的中国快递“黑科技”智能快递分拣机器人。机器人通过扫码读取目的地信息,并生成最优路线,将不同目的地的包裹送至不同的位置,从而实现包裹的分拣功能。图中机器人运送包裹时水平运动,到达位置后,托盘倾斜,包裹滑下托盘。关于机器人下列说法正确的是( )
A.包裹随着机器人一起做匀速直线运动时,包裹运动状态改变
B.水平运动时,包裹对机器人的压力和水平地面对机器人的支持力是一对平衡力
C.机器人停下来后,包裹滑下倾斜的托盘时,包裹受到的重力与支持力平衡
D.机器人对地面的压力与地面对机器人的支持力是一对相互作用力
5.(24-25七年级下·湖南衡阳·期末)如图所示,物体可以保持平衡状态的是( )
A. B.
C. D.
6.(2025·黑龙江·一模)如图所示是200米自由泳比赛时,运动员加速冲刺时的情景,下列说法不正确的是( )
A.运动员的运动状态发生改变
B.使运动员向前运动的力的施力物体是运动员
C.运动员所受重力的方向是竖直向下的
D.运动员对水的推力和水对运动员的推力是一对相互作用力
7.(2025·河南郑州·一模)如图,将一小球通过一根轻质绳悬挂在固定的钉子上,让小球在竖直平面内摆动,就构成了一个单摆(不考虑绳的重力和一切摩擦阻力),下列分析正确的是( )
A.假设小球摆到O点时所有外力消失,小球将静止在O点
B.小球摆到最高点时,速度为零,此时受平衡力的作用
C.在O点时绳子对小球的拉力与小球的重力大小相等
D.小球摆到A点时,球对绳的拉力和绳对球的拉力是一对相互作用力
二、填空题
8.(25-26八年级下·安徽·课后作业)氢气球下吊一小重物,若不计空气阻力的影响,小重物恰沿MN方向做匀速直线运动时,示意图正确的是图_______(选填“甲”或“乙”),物体受到的氢气球的拉力与物体的重力是一对________(选填“平衡力”或“相互作用力”)。
9.(25-26八年级下·全国·月考)在做匀速直线运动的火车车厢里坐着一名乘客,他发现自己头顶正上方的车厢顶上有一滴水正要下落,这滴水将落在他的_______(选填“前面”“后面”或“头上”)。若火车加速前进,则该乘客受力________(选填“平衡”或“不平衡”)。
10.(25-26八年级下·全国·课前预习)二力平衡条件的应用
我们利用弹簧测力计测量物体的重力,原理就是二力平衡条件,测量时,物体所受的______与弹簧测力计对它的______大小相等、方向相反,作用在同一条直线上。当物体受到两个力的作用而平衡时,如果已知其中一个力的大小和方向,就可以根据______条件求出另一个力的大小和方向。
11.(25-26八年级下·全国·课后作业)小恒同学用饮料瓶制作了一个“水火箭”,先往火箭里倒入适量的水,然后再打入一定量的气体。发射时,水会向下喷出,同时火箭冲向天空,这个现象说明力可以改变物体的_________;“水火箭”在加速上升过程中受到________(选填“平衡力”或“非平衡力”)的作用。
12.(24-25八年级下·全国·课后作业)如图所示,某同学站在升降电梯里,受到电梯的支持力F和重力G。当电梯从底层由静止开始向上加速时,F________G;当电梯向上减速时,F________G。上述两种情况________(选填“是”或“不是”)平衡状态。(前两空均选填“>”“<”或“=”)
13.(2025·福建·一模)质量为100kg的货物在吊车钢索的拉力作用下,竖直向上运动(不考虑空气的阻力和钢索重力),货物运动的s-t图像如图所示,若钢索在1s时的拉力分别为,则= ______________ N;在3s、5s时的拉力分别为、,则______________ (选填“>”、“<”或“=”)。
三、作图题
14.(2025·河南濮阳·一模)如图所示,是马路上的一种路灯,O为路灯的重心,请在图中画出路灯所受力的示意图。
15.(2025·河南·一模)如图所示,汽车载着木箱A向左做匀速直线运动,忽略空气阻力,画出木箱A受到的力的示意图。
四、实验题
16.(2025·湖南怀化·模拟预测)某校科技节活动中,物理小组用以下装置探究二力平衡的条件。
(1)阶段一:小组讨论发现,图甲装置中,即使左右钩码质量不同,木块仍静止不动,原因是木块所受________力过大,干扰实验,因此最终选择图乙装置优化设计。
(2)阶段二:用图乙装置验证力的方向条件。保持两盘钩码质量相等,将小车扭转一定角度后释放,观察到小车转动,说明平衡的两个力必须作用在________上。
(3)阶段三:用图丙装置探究两个力是否作用在同一个物体上,他将要对硬纸片进行的操作是_______________,并观察硬纸片是否仍能保持平衡。若纸片无法保持平衡,则说明二力平衡的条件之一是:两个力必须作用在同一物体上。
17.(24-25八年级下·江西·月考)如图所示,在“探究二力平衡条件”时,小明不断改进并先后设计了三个实验方案。
(1)从甲方案改进为乙方案是为了减小__________对实验的影响。小明采用丙方案进行实验,选质量为5g的卡片作为研究对象,在线的两端分别挂上等质量的钩码,则所挂钩码质量合适的是__________(选填“5g”、“200g或“任意质量”);
(2)小明将系于卡片两端的线分别跨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相反,改变卡片左右钩码数发现:当卡片左右钩码数相同时,卡片保持静止,卡片左右钩码数不同时,卡片不能保持静止。这一现象说明了相互平衡的两个力大小__________;
(3)丙图中,小明将卡片旋转一定角度,松手后,卡片__________(能/不能)保持静止,此现象说明相互平衡的两个力方向要在__________上;
(4)小丽在做实验时,左右支架上装配两个滑轮时没有安装在相同的高度,你认为小丽的装置__________(可行/不可行)进行实验;
(5)如图丁,小李尝试在匀速直线运动状态下进行研究:在右边绳端挂重1N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1.1N,从而得出“相互平衡的两个力大小不相等”,这结论是__________(正确/错误)的。
18.(24-25八年级下·江西吉安·月考)小明用如图甲、乙、丙、丁所示的装置来完成探究“二力平衡的条件”的实验。
(1)为了减小实验误差,小明设计并选用乙而不用甲做实验,这样做的目的是减小____________对实验的影响;
(2)在探究“二力的大小”对“二力平衡的条件”的影响时,小明没有用弹簧测力计测量物体在水平方向所受力的大小,而是通过用 ________________________来比较水平方向所受二力大小的;
(3)在探究“二力是否在同一直线上”对“二力平衡的条件”的影响时,小明将乙图中的小车扭转一个角度后松手,小车不再平衡,从而得出:只有作用在_______________ 选填“同一直线”或“不同直线”)上的两个力,才能够平衡;
(4)在探究“二力是否作用在同一物体上”对“二力平衡的条件”的影响时,小明将丁图中的卡片剪成两半,此时卡片______(选填“能”或“不能”)平衡,从而得出结论_____________________________;
(5)小明在丙图实验完成后,接下来应该进行的操作是将一端的钩码取下,挂在另一端钩码的下方,此时小车不会静止,由此得出二力平衡必须满足__________________这一条件。
(6)丁实验相比与丙实验的优点是_________________ 。
五、综合题
19.(24-25八年级下·黑龙江齐齐哈尔·期中)阅读材料,回答问题:
物体在流体中运动时,会受到阻力作用,该阻力叫作流体阻力。比如飞机、汽车等交通工具运行时,受到空气阻力;人在水中游泳、船在水中行驶时,受到水的阻力。流体阻力大小跟相对运动速度大小有关,速度越大,阻力越大;跟物体的横截面积有关,横截面积越大,阻力越大;跟物体的形状有关,头圆尾尖(这种形状通常叫作流线型)的物体受到的阻力较小。
物体(例如雨滴)从高空由静止下落,速度会越来越大,所受阻力也越来越大,但只要空气阻力仍小于重力,物体就会继续加速下落,当阻力增大到与重力相等时,物体受力平衡,将以此时的速度做匀速直线运动,这个速度通常被称为收尾速度。
某研究小组做了“相同环境下,球形物体收尾速度的大小与质量有什么关系”的实验,g取,实验数据见如表:
小球编号
A
B
C
小球质量
20
30
50
小球半径
0.05
0.05
0.05
小球的收尾速度
16
24
40
(1)小型汽车车身的外形常做成流线型,其目的是_________;人造地球卫星一般________(选填“需要”或“不需要”)设计成流线型。
(2)分析表格中A、B、C三球的收尾速度,可得到结论:____________。
(3)C小球下落过程中受到的最大阻力为________N,此时阻力与重力是一对________(选填“平衡力”或“相互作用力”)。
20.(24-25八年级下·广东潮州·期末)阅读短文,回答问题
无人机
如图为某品牌“无人机”,其主要用复合材料制成的,质量(含摄像机)为1.5kg,“无人机”采用4个相同的电动机带动4个旋翼转动,对下方空气施力的同时每个旋翼获得相同的升力,“无人机”上升时受到的空气阻力与上升速度的平方成正比,该“无人机”能以最大6m/s的速度上升,此时受到的空气阻力为9N。[]
(1)无人机旋翼高速旋转获得升力,该升力的施力物体是________;为使无人机能载更重“货物”,复合材料的密度应该________(选填“较大”或“较小”);“无人机”以恒定的速度从地面匀速竖直上升,无人机受________(“平衡力”或“非平衡力”)。
(2)当“无人机”携带摄像机悬停在空中进行地面图像拍摄时,每个旋翼获得的升力大小是________N。在匀速上升过程中,以“无人机”为参照物,摄像机是________(选填“静止”或“运动”);“无人机”在参与某次火情的勘测时,假设它以2m/s的速度从地面匀速竖直上升至50米高处,然后悬停(整个过程4个电动机同时工作)。“无人机”以2m/s的速度匀速上升过程中受到的空气阻力为________N。
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8.2 二力平衡
【考点梳理】
【知识梳理】
知识一、力的平衡
1.平衡状态:物体受到两个力(或多个力)作用时,如果能保持静止或者匀速直线运动,我们就说物体处于平衡状态。
2.平衡力:使物体处于平衡状态的两个力(或多个力)。
3.二力平衡的条件:作用在同一物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,并且作用在一条直线上,这两个力就彼此平衡。
知识二、二力平衡的应用
1.己知一个力的大小和方向,可确定另一个力的大小和方向。
2.根据物体的受力情况,判断物体是否处于平衡状态。
知识三、力和运动的关系
1.不受力或受平衡力,物体保持静止或者匀速直线运动状态。
2.受非平衡力,运动状态发生改变。
技巧归纳.平衡力与作用力和反作用力的对比
分类
平衡力
相互作用力
定义
物体受到两个力作用而处于平衡状态,这两个力叫做平衡力
物体间发生相互作用时产生的两个力叫做相互作用力
不同点
受力物体是同一物体②性质可能不相同的两个力
分别作用在两个物体上,它们互为受力物体和施力物体②性质相同的两个力
共同点
两个力大小相等,方向相反,作用在一条直线上;施力物体分别是两个物体.
【题型归纳】
题型一:二力平衡的条件及其判断
【例1】.(24-25八年级下·甘肃武威·期末)在如图所示的四种情形中,属于二力平衡的是( )
A.B.C. D.
【答案】B
【详解】A.图中两个力大小相等、方向相反,但没有作用在同一直线上,不属于二力平衡,故A不符合题意;
B.图中两个力作用在同一个物体上,大小相等(均为10N)、方向相反、且作用在同一直线上,满足二力平衡的条件,属于二力平衡,故B符合题意;
C.图中两个力大小不相等(一个10N,一个8N),不满足二力平衡的条件,不属于二力平衡,故C不符合题意;
D.图中两个力作用在两个不同的物体上,不满足二力平衡的条件,不属于二力平衡,故D不符合题意。
故选B。
【举一反三】
1.(2025·四川巴中·中考真题)如图所示,运动员尝试做以下四个动作,下列动作无法保持平衡的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】在没有其他辅助的情况下,运动员要在水平地面上保持某种姿势,则运动员必须受到平衡力的作用,由于运动员在水平地面上静止时受到重力和支持力的作用,故这两个力必须在同一条直线上。ACD图中支持力和重力可能作用在同一直线上,所以运动员在这两个力的作用下可能平衡;B图中运动员受到的重力和地面对脚的支持力不可能在同一直线上,所以运动员不可能平衡,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
2.(24-25八年级下·湖北武汉·月考)如图所示,F1、F2是物体受到的方向相反的两个力,以下各图中能让物体沿竖直方向保持匀速直线运动的是( )
A.甲和丁 B.甲和丙 C.乙 D.丙和丁
【答案】A
【详解】甲丁两图中,两个力大小相等,方向相反,作用在同一个物体上,作用在同一条直线上,是一对平衡力,能让物体沿竖直方向保持匀速直线运动;
乙图中,两个力没有作用在同一直线,不是一对平衡力,不能让物体沿竖直方向保持匀速直线运动;
丙图中,两个力大小不同,不是一对平衡力,不能让物体沿竖直方向保持匀速直线运动;
综上所述,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
3.(24-25八年级下·吉林长春·月考)在航空开放活动中,超燃无人机表演点亮长春夜空。无人机在匀速上升、空中悬停、匀速下降阶段受到的向上的“推力”分别为F1、F2、F3,若不计空气阻力,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】因不计空气阻力,无人机在匀速上升、空中悬停、匀速下降阶段均受力平衡,向上的“推力”等于向下的重力,因重力不变,所以三次“推力”大小相等,即,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
题型二:二力平衡条件应用
【例2】.(2025·江西宜春·模拟预测)如图所示为2024珠海航展展示的国产“机器狼”,“机器狼”携带武器装备静止在水平地面上不动时,以下说法正确的是( )
A.武器装备受到的重力和地面对“机器狼”的支持力是一对平衡力
B.“机器狼”受到的重力与地面对“机器狼”的支持力是一对平衡力
C.武器装备受到的重力与“机器狼”对武器装备的支持力是一对平衡力
D.武器装备对“机器狼”的压力和“机器狼”对武器装备的支持力是一对平衡力
【答案】C
【详解】
A.武器装备受到的重力和地面对“机器狼”的支持力大小不等,且没有作用在同一物体上,不是一对平衡力,故A错误;
B.“机器狼”受到的重力与地面对“机器狼”的支持力大小不等,不是一对平衡力,故B错误;
C.武器装备受到的重力与“机器狼”对武器装备的支持力作用在同一物体上,且大小相等、方向相反、作用在同一直线上,是一对平衡力,故C正确;
D.武器装备对“机器狼”的压力和“机器狼”对武器装备的支持力没有作用在同一物体上,不是一对平衡力,故D错误。
故选C。
【举一反三】
1.(24-25八年级下·黑龙江绥化·期中)如图所示,骑自行车出行郊游,是一种时尚、环保的生活方式。当我们在平直路面上匀速向前骑行时,以下说法正确的是( )
A.自行车受到的动力大于自行车受到的阻力
B.路面受到的压力与人受到的支持力是一对平衡力
C.人对自行车的压力与地面对自行车的支持力是一对平衡力
D.人和车受到的重力与地面对车的支持力是一对平衡力
【答案】D
【详解】A.自行车做匀速运动,说明水平方向受力平衡。动力应等于阻力,故A错误;
B.“路面受到的压力”是人和车对路面的向下的压力。“人受到的支持力”是自行车对人的支持力,这两个力受力物体不同,说明不是一对平衡力,故B错误;
C.“人对自行车的压力”作用在自行车上,方向向下其大小等于人的重力,而“地面对自行车的支持力”虽然也作用在自行车上,方向向上,但大小等于人与车的总重力力,这两个力大小不相同,所以不是一对平衡力,故C错误;
D.人和车的总重力与地面对车的支持力大小相同,方向相反,作用在同一直线上,属于一对平衡力,故D正确。
故选 D。
2.(25-26八年级上·山东济南·期末)一本书放在水平桌面上,书上放一支钢笔,它们都保持静止。与钢笔受到的支持力相互平衡的力是( )
A.书受到的重力 B.钢笔对书的压力
C.钢笔受到的重力 D.桌面对书的支持力
【答案】C
【详解】A.钢笔受到的支持力和书受到的重力作用在不同的物体上,不是一对平衡力,故A不符合题意;
B.钢笔受到的支持力和钢笔对书的压力作用在不同的物体上,不是一对平衡力,故B不符合题意;
C.钢笔受到的支持力和钢笔受到的重力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上,是一对平衡力,故C符合题意;
D.钢笔受到的支持力和桌面对书的支持力作用在不同的物体上,不是一对平衡力,故D不符合题意。
故选C。
3.(24-25八年级下·四川遂宁·月考)如图所示,人双手握住单杠静止。下列属于一对平衡力的是( )
A.人受到的重力与单杠对人的拉力
B.人对单杠的拉力与单杠对人的拉力
C.人受到的重力与人对单杠的拉力
D.人受到的重力与人对地球的吸引力
【答案】A
【详解】A.人双手握住单杠静止时,处于平衡状态,此时人只受到两个力分别是人受到的重力和单杠对人的拉力,这两个力是一对平衡力,故A符合题意;
B.相互平衡的两个力必须作用在同一物体上,人对单杠的拉力的受力物体是单杠,单杠对人的拉力的受力物体是人,二力不是作用在同一物体上,不是一对平衡力。人和单杠互为施力和受力物体,它们是一对相互作用力。故B不符合题意;
C.人受到的重力的受力物体是人,人对单杠的拉力的受力物体是单杠,二力不是作用在同一物体上,且两力方向均竖直向下,所以两力不是一对平衡力。故C不符合题意;
D.人受到的重力与人对地球的吸引力,这两个力的受力物体分别是人和地球,二力不是作用在同一物体上,不是一对平衡力。发生作用的人与地球互为施力和受力物体,所以这两个力是一对相互作用力。故D不符合题意。
故选A。
题型三:二力或者多力平衡问题
【例3】.(25-26八年级上·云南·期末)2025年11月14日,神舟二十一号载人飞船返回舱成功着陆东风着陆场。返回舱在落地前的某段时间内沿竖直方向匀速下落,如图所示,这一过程中,关于返回舱的说法正确的是( )
A.只受到重力的作用 B.对地球有吸引力
C.所受拉力的施力物体是降落伞 D.重力与所受空气阻力是一对平衡力
【答案】B
【详解】A.返回舱沿竖直方向匀速下落,处于平衡状态,若只受重力,合力不为零,无法匀速运动。实际上它还受绳子的拉力、空气阻力等,故A错误;
B.力的作用是相互的,地球对返回舱有吸引力,同时返回舱也对地球有吸引力,故B正确;
C.返回舱通过绳子与降落伞连接,是绳子对返回舱施加了拉力,所以返回舱所受拉力的施力物体是绳子,而不是降落伞,故C错误;
D.返回舱匀速下落,处于平衡状态,竖直方向受重力、绳子的拉力、空气阻力。重力与空气阻力大小不相等(还有拉力参与平衡),不是一对平衡力,故D错误。
故选B。
【举一反三】
1.(24-25八年级下·新疆乌鲁木齐·开学考试)静止在水平地面上的桶的重力是150N,用78N的力竖直向上提桶,则桶受到的合力大小是( )
A.0N B.72N C.78N D.150N
【答案】A
【详解】桶受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力,由于拉力小于重力,桶未被提起。桶静止在水平地面上,是因为还受到地面对桶的支持力。桶处于静止状态,受力平衡,受到的合力为零,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
2.(25-26八年级上·吉林长春·月考)建筑工地的起重机正竖直匀速吊起一个工件,工件的质量为100kg,则起重机的钢丝绳对物体的拉力的大小和方向分别为( )
A.100N,方向竖直向上 B.1000N,方向竖直向下
C.100N,方向竖直向下 D.1000N,方向竖直向上
【答案】D
【详解】工件受到的重力为
由于此时工件处于匀速直线运动状态,即处于平衡状态,故此时所受的拉力和重力是一对平衡力,重力的方向竖直向下,所以工件受到的拉力
方向竖直向上。故D正确,ABC错误。
故选D。
3.(24-25八年级下·江苏常州·月考)如图所示,无人机下方用细线悬挂一重物,通过四个螺旋桨的高速转动改变运动状态,重物的重力和细线对重物的拉力分别用G和F表示,不考虑重物所受的空气阻力,则( )
A.加速上升时,F≠G B.减速下降时,F>G
C.匀速下降时,F<G D.水平匀速飞行时,细线会偏离竖直方向
【答案】B
【详解】A.加速上升时,重物被向上拉动,说明细线的拉力F必须比重力G更大才能让重物向上加速运动,所以F≠G的说法不准确,故A不符合题意;
B.减速下降时,重物下降速度在减小,说明有一个向上的力在阻止它下落,因此细线的拉力F必须大于重力G,故B符合题意;
C.匀速下降时,重物受到的力是平衡的,细线拉力F正好等于重力G,这样重物才能保持匀速运动,故C不符合题意;
D.水平匀速飞行时,重物在水平方向没有受力,忽略空气阻力,细线只需要竖直向上平衡重力即可,不会发生偏斜,故D不符合题意。
故选B。
题型四:平衡力和相互作用力
【例4】.(25-26八年级上·重庆沙坪坝·期末)如图所示,中国的嫦娥六号探测器成功着陆在月球背面预选着陆区,并保持静止。嫦娥六号探测器主要由上部的上升器和下部的着陆器两部分组成。则下列说法正确的是( )
A.着陆器受到的重力与地面对它的支持力是一对平衡力
B.着陆器受到的重力与地面对它的支持力是一对相互作用力
C.上升器受到的重力与地面对着陆器的支持力,是一对相互作用力
D.上升器对着陆器的压力与着陆器对上升器的支持力,是一对相互作用力
【答案】D
【详解】A.将嫦娥六号探测器(上升器和着陆器)看作一个整体,它静止在月球表面,处于平衡状态。地面对着陆器的支持力与探测器整体的总重力(上升器重力与着陆器重力之和)是一对平衡力。因此,地面对着陆器的支持力大于着陆器自身受到的重力,这两个力不是一对平衡力,故A错误;
B.相互作用力作用在两个不同的物体上,而着陆器受到的重力与地面对它的支持力都作用在着陆器这一个物体上,且大小也不相等,所以它们不是一对相互作用力,故B错误;
C.上升器受到的重力是月球对上升器的引力,其相互作用力是上升器对月球的引力,地面对着陆器的支持力是月球对着陆器的支持力,其相互作用力是着陆器对月球的压力。因此,上升器受到的重力与地面对着陆器的支持力不是一对相互作用力,故C错误;
D.上升器对着陆器的压力,施力物体是上升器,受力物体是着陆器;着陆器对上升器的支持力,施力物体是着陆器,受力物体是上升器。这两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在两个不同的物体上,符合相互作用力的特点,是一对相互作用力,故D正确。
故选D。
【举一反三】
1.(2025·安徽芜湖·模拟预测)在2025年的春晚节目中,某科技公司的人形机器人表演的舞蹈备受瞩目,节目中,机器人转着手帕保持静止,如图所示,此时对机器人和手帕的受力分析正确的是( )
A.手帕受到的重力与机器人对手帕的支持力是一对相互作用力
B.手帕对机器人的压力与机器人对手帕的支持力是一对相互作用力
C.机器人受到的重力与地面对机器人的支持力是一对平衡力
D.手帕对机器人的压力与地面对机器人的支持力是一对平衡力
【答案】B
【详解】A.手帕的重力与机器人对手帕的支持力,是作用在同一物体(手帕)上的两个力,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,属于平衡力,不是一对相互作用力,故A错误;
B.手帕对机器人的压力,作用在机器人上;机器人对手帕的支持力,作用在手帕上。这两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上,且作用在两个物体上,是一对相互作用力,故B正确;
C.机器人受到的重力,加上手帕对机器人的压力,才与地面对机器人的支持力平衡。因此“机器人的重力”与“地面的支持力”大小不相等,不是平衡力,故C错误;
D.手帕对机器人的压力方向竖直向下,地面对机器人的支持力方向竖直向上,但是地面对机器人的支持力大小等于机器人的重力与手帕对机器人压力之和,所以这两个力大小不相等,不满足平衡力“大小相等”这一条件,不是一对平衡力,故D错误。
故选B。
2.(2025·安徽淮北·模拟预测)如图所示,弹簧测力计竖直放置,挂钩处所挂的物体保持静止,下列分析正确的是( )
A.物体所受重力和弹簧测力计受到的拉力是一对平衡力
B.物体所受重力和弹簧测力计受到的拉力是一对相互作用力
C.物体所受重力和弹簧测力计对的拉力是一对平衡力
D.物体所受重力和弹簧测力计对的拉力是一对相互作用力
【答案】C
【详解】A.二力平衡的条件:大小相等、方向相反、作用在同一个物体上、作用在同一条直线上。物体A受到的重力,受力物体是A;弹簧测力计受到的拉力,受力物体是弹簧测力计;两个力的受力物体不同,故不是一对平衡力,故A错误;
B.相互作用力是指两个物体之间的相互作用。物体A受到的重力,施力物体是地球,受力物体是A;弹簧测力计受到的拉力,施力物体是A,受力物体是弹簧测力计。这两个力涉及到了三个物体,不是一对相互作用力,故B错误;
C.物体A受到的重力,受力物体是A;弹簧测力计对A的拉力,受力物体也是A。并且此时A处于静止,受力平衡,所以这两个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,是一对平衡力,故C正确;
D.物体A受到的重力,施力物体是地球,受力物体是A;弹簧测力计对A的拉力,施力物体是弹簧测力计,受力物体是A。这两个力涉及到了三个物体,不是一对相互作用力,故D错误。
故选C。
3.(2025·安徽黄山·模拟预测)如图所示,一件神似五花肉的奇石摆件静立在水平桌面上,奇石受到两个力的作用:自身所受的重力、支架对它的支持力。支架受到三个力的作用;奇石对它的压力、自身所受的重力、水平桌面对它的支持力。下列说法正确的是( )
A.与是一对相互作用力 B.与是一对平衡力
C.与是一对平衡力 D.与是一对相互作用力
【答案】D
【详解】A.奇石所受的重力和支架对它的支持力,这两个力都作用在奇石这一个物体上,使奇石保持静止,是一对平衡力,不是相互作用力,故A错误;
B.支架对奇石的支持力的受力物体是奇石,奇石对支架的压力的受力物体是支架。平衡力必须作用在同一个物体上,所以这两个力不是一对平衡力,而是一对相互作用力,故B错误;
C.支架在竖直方向上受到三个力:向下的自身重力、向下的奇石对它的压力和向上的桌面对它的支持力。因为支架静止,所以受力平衡,满足
因此,的大小不等于的大小,它们不是一对平衡力,故C错误;
D.支架对奇石的支持力和奇石对支架的压力,这两个力是支架和奇石之间的相互作用产生的,它们大小相等、方向相反、作用在同一直线上,分别作用在奇石和支架两个不同的物体上,是一对相互作用力,故D正确。
故选D。
题型五:探究二力平衡的条件实验
【例5】.(25-26八年级上·重庆·期末)在探究“二力平衡条件”时,设计了如图甲所示的实验装置,将木块两侧各系一根细线,把细线的另一端穿过两个晾衣架,分别绑上两个完全相同的矿泉水瓶。
(1)小亮发现如图甲所示的装置不合理,于是把木块换成轻质卡片进行实验,如图乙所示,其主要目的是为了减小___________(选填“重力”或“摩擦力”)对实验的影响;
(2)如图乙所示的实验装置,可通过增减矿泉水瓶中水的质量来改变拉力的大小,来探究实验中二力平衡时的拉力关系,当两瓶中水量相同时,卡片处于静止状态,可总结出二力平衡的条件是两个力大小___________;
(3)如图丙所示,若将卡片旋转一定角度,松手后,发现卡片___________(选填“保持静止”或“恢复原位”),说明两个力必须作用在同一直线上,物体才能平衡。
【答案】(1)重力
(2)相等
(3)恢复原位
【详解】(1)由甲图可知此方案不合理的理由是木块的重力太大,很难使二力作用在同一条直线上使木块保持平衡,因此用轻质卡片代替木块的目的是减小重力对实验的影响。
(2)当两瓶水量相同时,两侧绳子对卡片的拉力大小相等,卡片保持静止,说明二力平衡的条件之一是两个力的大小相等。
(3)将卡片旋转一定角度后,两个拉力不再作用在同一直线上,卡片受力不平衡,松手后会恢复原位,以此验证两个力必须作用在同一直线上才能平衡。
【举一反三】
1.(25-26八年级下·全国·周测)图甲所示的是小明探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)如果物体只受两个力作用,且处于静止状态或________状态,则这两个力是相互平衡的。
(2)小明将系于小卡片(不计自重)两端的线分别跨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____(选填“相同”或“相反”),并通过调整钩码个数来改变拉力大小。
(3)当小卡片平衡时,小明将小卡片扭转一个角度,松手后小卡片______(选填“能”或“不能”)平衡。由此实验步骤可知,只有作用在_________的两个力才能平衡。
(4)为了验证只有作用在同一个物体上的两个力才能平衡,在图甲所示的情况下,小明下一步的操作是_____(填字母)。
A.在左右两侧各加一个钩码
B.把小卡片剪成两半
C.把小卡片扭转一个角度
(5)在探究同一问题时,小华将木块放在水平桌面上,设计了图乙所示的实验。同学们认为小明的实验装置优于小华的实验装置,最主要的原因是_____(填字母)。
A.小明的实验装置可以减少摩擦力对实验的影响
B.小卡片是比较容易获取的材料
C.小卡片容易在水平方向上保持平衡
D.小卡片容易扭转
(6)小丽做实验时,没有在左右支架上将两个滑轮安装在相同的高度,如图丙所示。你认为小丽的装置_____(选填“能”或“不能”)顺利进行实验。
【答案】(1)匀速直线运动
(2)相反
(3) 不能 同一直线上
(4)B
(5)A
(6)能
【详解】(1)如果物体只受两个力作用,且处于静止状态或匀速直线运动状态,则这两个力是相互平衡的。
(2)小卡片两端通过滑轮分别挂上钩码,钩码通过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,钩码的数量越多,拉力就越大。
(3)[1][2]将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,小卡片就会转动,说明不在同一直线上的两个力不能平衡。
(4)为了验证只有作用在同一个物体上的两个力才能平衡,小明下一步的操作是将小卡片剪成两半,故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
(5)把木块放在水平桌面上,木块和水平桌面之间存在摩擦力,木块受到的摩擦力会对实验产生影响。图甲中的摩擦力远远小于图乙中的摩擦力,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
(6)左右两侧各有一个定滑轮,虽然定滑轮的位置不等高,但是当两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上时,小卡片还是处于平衡状态,照样能完成实验。
2.(2025·四川内江·模拟预测)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。
(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,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_____;
(2)现保持与的大小相等,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_____;
(3)在探究同一问题时,小红用小卡片设计了如图乙所示的实验装置,在图乙的基础上继续实验,为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡时,小明的操作应该是_____并观察卡片能否静止。
(4)利用如图丙所示的装置,_____(填“能”或“不能”)探究二力平衡的条件;
【答案】(1)木块与桌面间存在摩擦力
(2)两个力必须在同一直线上
(3)把小卡片剪成两半
(4)能
【详解】(1)因木块与桌面间存在摩擦力,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:木块与桌面间存在摩擦力。
(2)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,说明一对平衡力需在同一直线上,据此可以得出二力平衡时需要满足的一个条件是:二力平衡时的两个力必须在同一直线上。
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,可以把小卡片剪成两半,使两个力分别作用在两个物体上,然后观察卡片能否静止。
(4)从图中可知,虽然卡片两端的滑轮不在同一高度,但只要两个力的大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上,卡片仍然会处于平衡状态,所以能探究二力平衡的条件。
3.(24-25八年级下·江苏扬州·月考)为探究二力平衡的条件,同学们进行了如下实验:
(1)小明向图1中的左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码,此时木块两边受到的拉力____(选填“相等”或“不相等”),木块处于静止状态。当他把左盘中砝码换成一个质量更大的砝码时,木块仍处于静止状态,出现这种现象的原因是_________;
(2)小明此时继续探究,两盘内放有质量不等的砝码,当在左盘中放250g的砝码,木块可以向左做匀速直线运动;当把左盘中的砝码减少150g后,木块可以向右做匀速直线运动(滑轮的摩擦不计),这时木块在水平方向受到的力_________(选填“平衡”或“不平衡”)。请你帮小明计算一下木块受到的摩擦力大小是_________N;
(3)小刚对小明的实验进行了改进,利用如图2所示的装置继续实验。往两盘中加入质量相等的砝码,将小车在水平桌面上扭转一个角度后释放,小车将_________(选填“运动”或“静止”)。进行这个操作是为了探究_________;
(4)在轻质硬纸片两端细线上挂上相同的钩码,如图乙所示,此时硬纸片_________(选填“能”或“不能”)平衡。当小明用剪刀将处于平衡状态的硬纸片从中间剪开,发现硬纸片分开后向相反的方向运动。这说明两个力必须作用在_________物体上才能平衡。
【答案】(1) 相等 木块与桌面间有摩擦
(2) 平衡 0.75
(3) 运动 相互平衡的力是否在同一直线
(4) 能 同一
【详解】(1)[1]木块受到的拉力大小等于砝码的重力大小,向左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码,砝码重力相等,所以木块受到的拉力大小相等。
[2]由于木块与桌面间有摩擦,当他把左盘中砝码换成一个质量更大的砝码时,拉力差被摩擦力抵消,所以木块仍处于静止状态。
(2)[1]因为木块向右做匀速直线运动,处于平衡状态,受到的力是平衡力,因为木块在竖直方向上受到的重力和支持力是一对平衡力,所以木块在水平方向受到的力也是平衡力。
[2]当在左盘中放250g的砝码,木块向左做匀速直线运动,此时木块在水平方向上受到向左的拉力、向右的拉力以及向右的摩擦力间相互平衡,即
当把左盘中的砝码减少150g即0.15kg后,木块向右做匀速直线运动,此时木块在水平方向上受到向左的拉力、向右的拉力以及向左的摩擦力间相互平衡,即
联立两个等式解得
(3)[1][2]将小车在水平桌面上扭转一个角度后,两个拉力不在同一直线上,小车会运动,无法保持静止。扭转角度的操作,使拉力不在同一直线上,以此探究相互平衡的力是否在同一直线。
(4)[1]在轻质硬纸片两端细线上挂上相同的钩码,此时轻质硬纸片受到的两个拉力大小相等、方向相反、作用在同一直线且作用在同一物体上,满足二力平衡条件,所以能平衡。
[2]将纸片剪开后,两个拉力分别作用在两片纸片上,纸片向相反方向运动,这说明两个力必须作用在同一物体上才能平衡。
【高分达标】
一、单选题
1.(25-26八年级下·安徽·课后作业)小懿观察教室天花板上的吊灯。下列各力中属于一对平衡力的是( )
A.吊灯对电线的拉力和电线对天花板的拉力
B.吊灯对电线的拉力和电线对吊灯的拉力
C.吊灯受到的重力和电线对天花板的拉力
D.电线对吊灯的拉力和吊灯受到的重力
【答案】D
【详解】A.吊灯对电线的拉力的受力物体是电线,电线对天花板的拉力的受力物体是天花板,这两个力作用在两个物体上,所以它们不是一对平衡力,故A不符合题意。
B.吊灯对电线的拉力作用在电线上,电线对吊灯的拉力作用在吊灯上,它们作用在两个物体上,不是一对平衡力,故B不符合题意。
C.吊灯受到的重力的受力物体是吊灯,电线对天花板的拉力的受力物体是天花板,这两个力没有作用在同一个物体上,不是一对平衡力,故C不符合题意。
D.电线对吊灯的拉力和吊灯受到的重力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,都作用在吊灯上,所以它们是一对平衡力,故D符合题意。
故选D。
2.(25-26八年级上·重庆渝北·期末)如图所示,分别用3N的水平拉力向相反的方向拉弹簧测力计的两端(弹簧测力计的自重不计),则弹簧测力计的( )
A.示数为3N,受到的合力是3N B.示数为零,受到的合力是零
C.示数为6N,受到的合力是零 D.示数为3N,受到的合力是零
【答案】D
【详解】因为弹簧是在3N的拉力下被拉长的,虽然两端用力,但弹簧测力计只显示挂钩一端的拉力,故示数为3N;又因为弹簧测力计处于静止状态,受到的力是平衡力,因此弹簧测力计所受的合力为0,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
3.(25-26八年级下·全国·单元测试)如图所示,公共自行车绿色标志由人、自行车和道路三个元素组成,寓意绿色出行。关于人在水平路面上骑车的过程,以下说法正确的是( )
A.人受到的重力和人对自行车的压力是相互作用力
B.人对自行车的压力和路面对自行车的支持力是一对平衡力
C.自行车受到的路面的支持力和自行车的重力是一对平衡力
D.人受到的重力与自行车对人的支持力是一对平衡力
【答案】D
【详解】A.人受到的重力和人对自行车的压力方向相同,所以不是相互作用力,故A错误。
B.人对自行车的压力等于人的重力,路面对自行车的支持力等于自行车和人的重力之和,人对自行车的压力和路面对自行车的支持力大小不相等,不是一对平衡力,故B错误。
C.自行车受到的路面的支持力等于自行车和人的重力之和,故自行车受到的路面的支持力和自行车的重力大小不等,不是一对平衡力,故C错误。
D.人受到的重力与自行车对人的支持力大小相等,方向相反,作用在同一个物体上,作用在同一条直线上,所以是一对平衡力,故D正确。
故选D。
4.(2025·河北石家庄·模拟预测)如图所示是震惊了海外媒体的中国快递“黑科技”智能快递分拣机器人。机器人通过扫码读取目的地信息,并生成最优路线,将不同目的地的包裹送至不同的位置,从而实现包裹的分拣功能。图中机器人运送包裹时水平运动,到达位置后,托盘倾斜,包裹滑下托盘。关于机器人下列说法正确的是( )
A.包裹随着机器人一起做匀速直线运动时,包裹运动状态改变
B.水平运动时,包裹对机器人的压力和水平地面对机器人的支持力是一对平衡力
C.机器人停下来后,包裹滑下倾斜的托盘时,包裹受到的重力与支持力平衡
D.机器人对地面的压力与地面对机器人的支持力是一对相互作用力
【答案】D
【详解】A.包裹随着机器人一起做匀速直线运动时,包裹处于平衡状态,所以包裹的运动状态不变,故A错误;
B.水平运动时,包裹对机器人的压力和水平地面对机器人的支持力大小不等,不是一对平衡力,故B错误;
C.机器人停下来后,包裹滑下倾斜的托盘时,包裹受到的重力与支持力不在同一条直线上,不是一对平衡力,故C错误;
D.机器人对地面的压力和地面对机器人的支持力,二者大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,作用在两个物体上,是一对相互作用力,故D正确。
故选D。
5.(24-25七年级下·湖南衡阳·期末)如图所示,物体可以保持平衡状态的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】A.图中两个力没有作用在同一条直线上,不是平衡力,物体不会保持平衡状态,故A不符合题意;
B.图中两个力大小不相等,不是平衡力,物体不会保持平衡状态,故B不符合题意;
C.图中两个力没有作用在同一物体上,不是平衡力,物体不会保持平衡状态,故C不符合题意;
D.图中两个力作用在同一物体上,且大小相等,方向相反,作用在同一直线上,是一对平衡力,物体会保持平衡状态,故D符合题意。
故选D。
6.(2025·黑龙江·一模)如图所示是200米自由泳比赛时,运动员加速冲刺时的情景,下列说法不正确的是( )
A.运动员的运动状态发生改变
B.使运动员向前运动的力的施力物体是运动员
C.运动员所受重力的方向是竖直向下的
D.运动员对水的推力和水对运动员的推力是一对相互作用力
【答案】B
【详解】A.运动员加速冲刺,速度大小变化,运动状态发生改变,故A正确,不符合题意;
B.运动员向前运动的力,是水对运动员的推力,施力物体是水,而非运动员,故B错误,符合题意;
C.重力的方向始终是竖直向下的,故C正确,不符合题意;
D.运动员对水的推力和水对运动员的推力,大小相等、方向相反、作用在两个物体上,是一对相互作用力,故D正确,不符合题意。
故选B。
7.(2025·河南郑州·一模)如图,将一小球通过一根轻质绳悬挂在固定的钉子上,让小球在竖直平面内摆动,就构成了一个单摆(不考虑绳的重力和一切摩擦阻力),下列分析正确的是( )
A.假设小球摆到O点时所有外力消失,小球将静止在O点
B.小球摆到最高点时,速度为零,此时受平衡力的作用
C.在O点时绳子对小球的拉力与小球的重力大小相等
D.小球摆到A点时,球对绳的拉力和绳对球的拉力是一对相互作用力
【答案】D
【详解】 A.小球摆到最低点O点时,其速度最大,方向为水平方向;根据牛顿第一定律(惯性定律),如果此时所有外力都消失,小球将保持原来的运动状态,即以O点的速度做匀速直线运动,而不会静止,故A错误;
B.小球摆到最高点时,瞬时速度为零,此时小球受到竖直向下的重力和沿绳子方向的拉力,这两个力的合力不为零,此时受非平衡力的作用,故B错误;
C.小球在最低点O点时,小球做圆周运动,小球受到竖直向下的重力G和竖直向上的拉力F,这两个力的合力提供了小球做圆周运动所需的力,方向指向圆心(悬挂点),因此拉力F必须大于重力G,即,故C错误;
D.球对绳的拉力和绳对球的拉力,是球和绳之间的相互作用,两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上,分别作用在绳和球这两个不同的物体上,是相互作用力(作用力与反作用力),故D正确。
故选D。
二、填空题
8.(25-26八年级下·安徽·课后作业)氢气球下吊一小重物,若不计空气阻力的影响,小重物恰沿MN方向做匀速直线运动时,示意图正确的是图_______(选填“甲”或“乙”),物体受到的氢气球的拉力与物体的重力是一对________(选填“平衡力”或“相互作用力”)。
【答案】 乙 平衡力
【详解】[1][2]氢气球下吊着一个小重物,若不计空气阻力,则小重物只受到重力和氢气球的拉力,小重物恰沿MN方向做匀速直线运动,所以它受到的两个力是一对平衡力,大小相等、方向相反、作用在同一直线和同一物体上,由于重力的方向始终竖直向下,拉力的方向竖直向上,所以正确的是图乙。
9.(25-26八年级下·全国·月考)在做匀速直线运动的火车车厢里坐着一名乘客,他发现自己头顶正上方的车厢顶上有一滴水正要下落,这滴水将落在他的_______(选填“前面”“后面”或“头上”)。若火车加速前进,则该乘客受力________(选填“平衡”或“不平衡”)。
【答案】 头上 不平衡
【详解】[1]当火车匀速直线运动时,水滴和乘客、车厢一起以相同的速度运动。水滴下落时,由于惯性,它在水平方向上仍保持与火车相同的速度,因此会落在乘客的头上。
[2]当火车加速前进时,乘客的运动状态(速度)发生改变。根据牛顿第一定律,物体运动状态改变时,一定受到非平衡力的作用,因此乘客受力不平衡。
10.(25-26八年级下·全国·课前预习)二力平衡条件的应用
我们利用弹簧测力计测量物体的重力,原理就是二力平衡条件,测量时,物体所受的______与弹簧测力计对它的______大小相等、方向相反,作用在同一条直线上。当物体受到两个力的作用而平衡时,如果已知其中一个力的大小和方向,就可以根据______条件求出另一个力的大小和方向。
【答案】 重力 拉力 二力平衡
【详解】[1][2][3]二力平衡条件是:大小相等、方向相反、作用在同一条直线上和同一物体上。当物体受到两个力的作用而平衡时,如果已知其中一个力的大小和方向,就可以根据二力平衡条件求出另一个力的大小和方向。利用弹簧测力计测量物体的重力时,物体所受的重力和弹簧测力计对它的拉力是一对平衡力,根据二力平衡条件可知,测力计的示数等于物体所受的重力大小。
11.(25-26八年级下·全国·课后作业)小恒同学用饮料瓶制作了一个“水火箭”,先往火箭里倒入适量的水,然后再打入一定量的气体。发射时,水会向下喷出,同时火箭冲向天空,这个现象说明力可以改变物体的_________;“水火箭”在加速上升过程中受到________(选填“平衡力”或“非平衡力”)的作用。
【答案】 运动状态 非平衡力
【详解】[1]水会向下喷出,同时火箭由于受到了反作用力冲向天空,火箭的运动状态发生了改变,故力可以改变物体的运动状态。
[2]平衡状态指的是静止或者匀速直线运动状态,火箭在加速上升,速度不断变化,不处于平衡状态,故受到非平衡力。
12.(24-25八年级下·全国·课后作业)如图所示,某同学站在升降电梯里,受到电梯的支持力F和重力G。当电梯从底层由静止开始向上加速时,F________G;当电梯向上减速时,F________G。上述两种情况________(选填“是”或“不是”)平衡状态。(前两空均选填“>”“<”或“=”)
【答案】 > < 不是
【详解】[1][2][3]电梯从底层由静止开始向上加速时,人处于非平衡状态,由于做向上加速运动,合力向上,所以受到的支持力大于重力,即 ;当电梯向上减速停下来时,人处于非平衡状态,受非平衡力,由于做减速运动,所以合力向下,故受到的支持力小于重力,即 ;上述两种情况都不是匀速直线运动状态,所以不是平衡状态。
13.(2025·福建·一模)质量为100kg的货物在吊车钢索的拉力作用下,竖直向上运动(不考虑空气的阻力和钢索重力),货物运动的s-t图像如图所示,若钢索在1s时的拉力分别为,则= ______________ N;在3s、5s时的拉力分别为、,则______________ (选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】 1000 =
【详解】[1]根据图示可知,物体在0~1s保持静止状态,受到的拉力等于物体的重力,即
[2]物体在1~2s做匀速直线运动,因为物体处于平衡状态,拉力等于重力,即
[3]物体在2~3s保持静止状态,处于平衡状态,受到的拉力等于物体的重力,即
所以。
三、作图题
14.(2025·河南濮阳·一模)如图所示,是马路上的一种路灯,O为路灯的重心,请在图中画出路灯所受力的示意图。
【答案】
【详解】马路上的路灯处于静止状态,即平衡状态,路灯受到的重力与受到的支持力是一对平衡力,重力的方向竖直向下,支持力的方向竖直向上,力的作用点均在路灯的重心O点。受力示意图如下所示:
15.(2025·河南·一模)如图所示,汽车载着木箱A向左做匀速直线运动,忽略空气阻力,画出木箱A受到的力的示意图。
【答案】
【详解】汽车载着木箱A向左做匀速直线运动,木箱处于平衡状态,忽略空气阻力,木箱受竖直向下的重力G,竖直向上的支持力FN作用。
从木箱A的重心分别沿竖直向下的方向画出重力,沿竖直向上的方向画出支持力,如图所示:
四、实验题
16.(2025·湖南怀化·模拟预测)某校科技节活动中,物理小组用以下装置探究二力平衡的条件。
(1)阶段一:小组讨论发现,图甲装置中,即使左右钩码质量不同,木块仍静止不动,原因是木块所受________力过大,干扰实验,因此最终选择图乙装置优化设计。
(2)阶段二:用图乙装置验证力的方向条件。保持两盘钩码质量相等,将小车扭转一定角度后释放,观察到小车转动,说明平衡的两个力必须作用在________上。
(3)阶段三:用图丙装置探究两个力是否作用在同一个物体上,他将要对硬纸片进行的操作是_______________,并观察硬纸片是否仍能保持平衡。若纸片无法保持平衡,则说明二力平衡的条件之一是:两个力必须作用在同一物体上。
【答案】(1)摩擦
(2)同一直线
(3)将硬纸片剪开
【详解】(1)由图甲可知,木块放置在桌面上,左右钩码质量不同时,木块静止不动,根据二力平衡知识可知,此时木块受到静摩擦力,摩擦力较大,导致干扰实验。
(2)保持两盘钩码质量相等,将小车扭转一定角度后释放,此时小车受到的力不在一条直线上,观察到小车转动,则小车未处于平衡状态,由此可说明平衡的两个力必须作用在同一直线上。
(3)用图丙装置探究两个力是否作用在同一个物体上,则需要使两个力分别作用在不同物体上,可以将硬纸片剪开,并观察硬纸片是否仍能保持平衡。
17.(24-25八年级下·江西·月考)如图所示,在“探究二力平衡条件”时,小明不断改进并先后设计了三个实验方案。
(1)从甲方案改进为乙方案是为了减小__________对实验的影响。小明采用丙方案进行实验,选质量为5g的卡片作为研究对象,在线的两端分别挂上等质量的钩码,则所挂钩码质量合适的是__________(选填“5g”、“200g或“任意质量”);
(2)小明将系于卡片两端的线分别跨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相反,改变卡片左右钩码数发现:当卡片左右钩码数相同时,卡片保持静止,卡片左右钩码数不同时,卡片不能保持静止。这一现象说明了相互平衡的两个力大小__________;
(3)丙图中,小明将卡片旋转一定角度,松手后,卡片__________(能/不能)保持静止,此现象说明相互平衡的两个力方向要在__________上;
(4)小丽在做实验时,左右支架上装配两个滑轮时没有安装在相同的高度,你认为小丽的装置__________(可行/不可行)进行实验;
(5)如图丁,小李尝试在匀速直线运动状态下进行研究:在右边绳端挂重1N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1.1N,从而得出“相互平衡的两个力大小不相等”,这结论是__________(正确/错误)的。
【答案】(1) 摩擦力 200g
(2)相等
(3) 不能 同一直线
(4)可行
(5)错误
【详解】(1)[1]从甲方案改进为乙方案是为了减小摩擦力对实验的影响。乙方案通过滚动摩擦代替滑动摩擦(如用小车代替木块),能有效减小摩擦,使实验结果更准确。
[2]在丙方案中,选质量为5g的卡片作为研究对象,所挂钩码质量合适的是200g。因为如果钩码质量太小,比如5g,与卡片质量相近,卡片自身重力对实验的影响就不能忽略,会导致实验误差较大;而如果选择任意质量,可能会因质量过大使卡片承受不住拉力或使实验现象不明显,200g既能产生明显的拉力效果,又能在卡片承受范围内,同时相比卡片质量,能较好地忽略卡片重力的影响。
(2)当卡片左右钩码数相同时,卡片保持静止,卡片左右钩码数不同时,卡片不能保持静止。这一现象说明相互平衡的两个力大小相等。
(3)[1][2]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,卡片就会转动,说明了不在同一直线上的两个力不能平衡。
(4)小丽的装置能进行实验。因为定滑轮的作用是改变力的方向,即使左右支架上的滑轮安装高度不同,也不影响通过滑轮改变力的方向,使作用在卡片上的两个拉力方向相反,且对探究二力平衡的其他条件(大小相等、作用在同一直线上、作用在同一物体上)没有影响,所以可以进行实验。
(5)这一结论是错误的。在匀速直线运动状态下,木块受到向右的拉力(钩码重力1N)、向左的弹簧测力计拉力1.1N 以及向右桌面的摩擦力。此时木块处于平衡状态,受到的是三个力的平衡,即弹簧测力计的拉力等于钩码的拉力与摩擦力之和,所以不能仅根据弹簧测力计示数和钩码重力不相等就得出“相互平衡的两个力大小不相等”的结论。
18.(24-25八年级下·江西吉安·月考)小明用如图甲、乙、丙、丁所示的装置来完成探究“二力平衡的条件”的实验。
(1)为了减小实验误差,小明设计并选用乙而不用甲做实验,这样做的目的是减小____________对实验的影响;
(2)在探究“二力的大小”对“二力平衡的条件”的影响时,小明没有用弹簧测力计测量物体在水平方向所受力的大小,而是通过用 ________________________来比较水平方向所受二力大小的;
(3)在探究“二力是否在同一直线上”对“二力平衡的条件”的影响时,小明将乙图中的小车扭转一个角度后松手,小车不再平衡,从而得出:只有作用在_______________ 选填“同一直线”或“不同直线”)上的两个力,才能够平衡;
(4)在探究“二力是否作用在同一物体上”对“二力平衡的条件”的影响时,小明将丁图中的卡片剪成两半,此时卡片______(选填“能”或“不能”)平衡,从而得出结论_____________________________;
(5)小明在丙图实验完成后,接下来应该进行的操作是将一端的钩码取下,挂在另一端钩码的下方,此时小车不会静止,由此得出二力平衡必须满足__________________这一条件。
(6)丁实验相比与丙实验的优点是_________________ 。
【答案】(1)摩擦力
(2)钩码的数量
(3)同一直线
(4) 不能 见解析
(5)方向相反
(6)见解析
【详解】(1)甲图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,乙图用的小车放在水平桌面上,滚动摩擦小于滑动摩擦,选用乙而不用甲做实验,这样做的目的是为了减小摩擦力对实验的影响。
(2)小明没有用弹簧测力计测量物体在水平方向所受力的大小,但小车受到的拉力等于钩码的重力,所以可以通过用钩码的数目来比较水平方向所受二力大小的。
(3)小明将乙图中的小车扭转过一个角度,两端的拉力就不在一条直线上,小车就会转动,说明了不在同一直线上的两个力不能平衡;从而得出只有作用在同一直线上的两个力,才能够平衡。
(4)[1][2]小明将丁图中的卡片剪成两半,两卡片分别向相反方向加速运动,此时卡片不能平衡,说明二力平衡条件之一是必须作用在同一个物体上。
(5)小明用丙图来探究“二力的方向”对“二力平衡的条件”的影响时,可以将两个力的方向改为相同,他在丙图实验完成后,接下来应该进行的操作是将一端的钩码取下,挂在另一端钩码的下方,此时小车不会静止,由此得出二力平衡必须满足“方向相反”这一条件。
(6)丙实验中小车的重力较大,两边拉力不在同一直线上,实验结果受影响,丁实验将小卡片吊起,小卡片的重力较小,两边拉力在同一直线上,减少摩擦力的影响。
五、综合题
19.(24-25八年级下·黑龙江齐齐哈尔·期中)阅读材料,回答问题:
物体在流体中运动时,会受到阻力作用,该阻力叫作流体阻力。比如飞机、汽车等交通工具运行时,受到空气阻力;人在水中游泳、船在水中行驶时,受到水的阻力。流体阻力大小跟相对运动速度大小有关,速度越大,阻力越大;跟物体的横截面积有关,横截面积越大,阻力越大;跟物体的形状有关,头圆尾尖(这种形状通常叫作流线型)的物体受到的阻力较小。
物体(例如雨滴)从高空由静止下落,速度会越来越大,所受阻力也越来越大,但只要空气阻力仍小于重力,物体就会继续加速下落,当阻力增大到与重力相等时,物体受力平衡,将以此时的速度做匀速直线运动,这个速度通常被称为收尾速度。
某研究小组做了“相同环境下,球形物体收尾速度的大小与质量有什么关系”的实验,g取,实验数据见如表:
小球编号
A
B
C
小球质量
20
30
50
小球半径
0.05
0.05
0.05
小球的收尾速度
16
24
40
(1)小型汽车车身的外形常做成流线型,其目的是_________;人造地球卫星一般________(选填“需要”或“不需要”)设计成流线型。
(2)分析表格中A、B、C三球的收尾速度,可得到结论:____________。
(3)C小球下落过程中受到的最大阻力为________N,此时阻力与重力是一对________(选填“平衡力”或“相互作用力”)。
【答案】(1) 减小空气阻力 不需要
(2)见解析
(3) 0.5 平衡力
【详解】(1)[1]物体在流体中运动时,会受到阻力作用,该阻力叫作流体阻力。流体阻力大小跟物体的形状有关,头圆尾尖(这种形状通常叫作流线型)的物体受到的阻力较小。小型汽车在行驶时会受到空气阻力,将车身外形做成流线型,可以减小汽车行驶时受到的空气阻力,从而节省燃料,提高行驶效率。
[2]由于人造地球卫星在太空工作,处于真空环境,不存在空气阻力,因此不需要设计成流线型。
(2)由表格数据可知,A、B、C三个小球半径相同,形状相同,而质量不同,且质量越大,收尾速度越大。在相同环境下,小球的半径相同时,小球的质量越大,小球收尾速度越大。
(3)[1]当小球达到收尾速度时,做匀速直线运动,此时小球受力平衡,即空气阻力等于重力,此时小球受到的阻力最大。
已知C小球质量m=50g=0.05kg,根据重力公式G=mg,可得C小球的重力G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N
因为C小球达到收尾速度时阻力等于重力,所以C小球下落过程中受到的最大阻力f=G=0.5N
[2]相互作用力是两个物体之间的相互作用,大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,且作用在两个不同的物体上。平衡力是作用在同一个物体上的两个力,大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。 C小球下落过程中,阻力与重力都作用在C小球上,且大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,所以此时阻力与重力是一对平衡力。
20.(24-25八年级下·广东潮州·期末)阅读短文,回答问题
无人机
如图为某品牌“无人机”,其主要用复合材料制成的,质量(含摄像机)为1.5kg,“无人机”采用4个相同的电动机带动4个旋翼转动,对下方空气施力的同时每个旋翼获得相同的升力,“无人机”上升时受到的空气阻力与上升速度的平方成正比,该“无人机”能以最大6m/s的速度上升,此时受到的空气阻力为9N。[]
(1)无人机旋翼高速旋转获得升力,该升力的施力物体是________;为使无人机能载更重“货物”,复合材料的密度应该________(选填“较大”或“较小”);“无人机”以恒定的速度从地面匀速竖直上升,无人机受________(“平衡力”或“非平衡力”)。
(2)当“无人机”携带摄像机悬停在空中进行地面图像拍摄时,每个旋翼获得的升力大小是________N。在匀速上升过程中,以“无人机”为参照物,摄像机是________(选填“静止”或“运动”);“无人机”在参与某次火情的勘测时,假设它以2m/s的速度从地面匀速竖直上升至50米高处,然后悬停(整个过程4个电动机同时工作)。“无人机”以2m/s的速度匀速上升过程中受到的空气阻力为________N。
【答案】(1) 空气 较小 平衡力
(2) 3.75 静止 1
【详解】(1)[1]无人机旋翼高速旋转时,会对下方的空气施加向下的力,根据力的作用是相互的,下方空气会对旋翼施加一个向上的反作用力,这个反作用力就是升力,所以升力的施力物体是空气。
[2]在体积相同的情况下,材料的密度越小,其质量就越小,无人机自身的质量越小,就能携带更重的货物,因此为使无人机能载更重“货物”,复合材料的密度应该较小。
[3]“无人机”以恒定的速度从地面匀速竖直上升时,其速度大小和运动方向都没有发生改变,处于平衡状态,根据平衡状态的受力特点,此时无人机受到的力是平衡力。
(2)[1]无人机悬停在空中时,处于平衡状态,受到的重力和总升力是一对平衡力,大小相等。无人机的质量为1.5kg,根据重力公式G=mg(其中g取10N/kg),可得其重力G=mg=1.5kg×10N/kg=15N
即总升力为15N,由4个旋翼获得的升力相同,所以每个旋翼获得的升力大小为
[2]在匀速上升过程中,摄像机与“无人机”之间的位置没有发生变化,以“无人机”为参照物,摄像机是静止的。
[3] 已知“无人机”上升时受到的空气阻力与上升速度的平方成正比,当最大速度6m/s时,阻力为9N,那么当速度2m/s 时,速度变为最大的速度,故受到的空气阻力
2
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