5.3 二力合成 二力平衡（导学案）物理新教材沪科版（五四学制）八年级上册

该初中物理导学案聚焦“二力合成 二力平衡”，引导学生掌握同一直线上二力合成规律及二力平衡条件。通过提水桶、蚂蚁搬树叶等生活实例导入，建立合力与分力的等效替代思想，衔接力的作用效果前知，为实验探究搭建学习支架。 此导学案突出科学探究与科学思维，设计橡皮筋拉伸实验及数据记录分析，结合苹果抛射、汽车运动等实例解析，通过对比表格区分平衡力与相互作用力，助力学生建构物理模型，提升解决实际问题能力，落实相互作用观念与科学推理素养。

第3节 二力合成 二力平衡 （导学案） 【学习目标】 1. 了解同一直线上的二力合成。 2. 知道二力平衡条件。 3. 在分析同一直线上两个力的合力的过程中体会等效替代的思想方法。 4. 会用同一直线上的二力合成、二力平衡来解释和解决简单的实际问题。 【学习重点】会用同一直线上的二力合成、二力平衡来解释和解决简单的实际问题。 【学习难点】区分平衡力与相互作用力；准确判断二力平衡条件。 【自主预习】阅读教材第3节《二力合成 二力平衡》，并完成以下填空： 1. 合力与分力：如果一个力对物体产生的作用效果与几个力同时对物体产生的作用效果相同，那么就可以用这个力代替这几个力，这个力就叫做这几个力的 ，这几个力叫做这个力的 ，这种思想方法叫做 。 2. 二力合成的规律 （1）求几个力的合力叫作 。 （2）在同一直线上，方向相同的两个力的合力大小等于两力大小之 ，合力方向与 的方向相同；方向相反的两个力的合力大小等于两力大小之 ，合力方向与两力中 的方向相同。 3．平衡状态与平衡力 （1）平衡状态：物体保持 或 的状态称为平衡状态。 （2）二力平衡：如果物体在两个力的作用下处于平衡状态，称为二力平衡状态，这两个力就构成了一对 力。 4．二力平衡的条件：当物体处于二力平衡时，作用在该物体上的这两个力大小 ，方向 ，且作用在同一 上。此时物体所受合力为 。 【探究新知】 探究一、二力合成 1. 合力与分力 【活动】根据图示情景，分析并思考：几个力同时对物体产生的作用效果能否用一个力替代，如果能替代的话，需要满足什么条件？ （1）两个同学一起用力可以把水桶提起来；一个同学也可以把水桶提起来。 （2）两只蚂蚁能搬动一片树叶，一只蚂蚁也可以搬动。 （3）几个人一起用力能把抛锚的汽车从雪地里推出，用一辆牵引车也能将其拖出。 【分析】由上述现象可发现：一个力作用在物体上产生的效果可与两个力共同作用在这个物体上产生的效果 。几个力同时对物体产生的作用效果可以用一个力 。 【归纳】合力与分力： 如果一个力对物体产生的作用效果与几个力同时对物体产生的作用效果相同，那么就可以用这个力代替这几个力，这个力就叫做这几个力的 力，这几个力叫做这个力的 力，这种思想方法叫做等效替代。 2. 力的合成：求几个力的 的过程叫做力的合成。 3. 探究二力合成的规律 （1）探究作用于同一直线上方向相同的二力的合成 【演示实验】 （1）如图（a）所示，将橡皮筋一端固定，用两个力传感器通过细线同时沿同一方向拉橡皮筋的另一端，橡皮筋在F1、F2的共同作用下被拉长。F1、F2的合力应使橡皮筋发生同样的形变。 （2）如图（b）所示，使用单个力传感器， 将橡皮筋的另一端拉到图（a）中同样的位置，此时的拉力F3即为 F1和F2的合力。 【数据记录】 实验序号 分力F1 分力F2 合力F3 1 1.78 0.91 2.69 2 3 【实验结论】作用于同一直线上方向相同的二力合成时，合力与分力的方向 ，合力的大小等于分力之 。 （2）探究作用于同一直线上方向相反的二力的合成 【演示实验】 （1）如图（a）所示，将橡皮筋一端固定，用两个力传感器通过细线同时沿相反方向拉橡皮筋的另一端O。橡皮筋在F1、F2的共同作用下被拉长。F1、F2的合力应使橡皮筋发生同样的形变。 （2）如图（b）所示，使用单个力传感器， 将橡皮筋的另一端拉到图 （a）中同样的位置，此时的拉力F3即为 F1和F2的合力。 【实验记录】 实验序号 分力F1 分力F2 合力F3 1 3.56 1.22 2.34 2 3 【实验结论】作用于同一直线上方向相反的二力合成时，合力与分力中 的力F1方向相同，合力的大小等于分力之 。 （3）二力合成的规律 大量实验表明：在同一直线上，方向相同的两个力的合力大小等于两力大小之和，合力方向与两力的方向相同；方向相反的两个力的合力大小等于两力大小之差，合力方向与两力中较大力的方向相同。 【例题1】若一个物体在同一直线上只受到两个力的作用，它们分别为20N和50N，则这个物体受到的合力（ 　） A．一定是30N B．一定是70N C．可能是30N，也可能是70N D．可能是20N，也可能是50N 【例题2】把一个质量为200g的苹果竖直向上抛出，苹果在空中受到重力和空气阻力的作用。空气阻力f的大小恒为0.2N，g取10N/kg，方向始终与运动方向相反。求： （1）苹果受到的重力； （2）苹果在下降过程中所受合力的大小和方向。 【例题3】如图所示是“研究同一直线上同方向两个力的合力”的实验中出现的情景，在实验中两次分别使同一根橡皮筋都拉伸到同一点O，目的是为了使两次实验中力的作用效果__________（选填“相同”或“不同”），这里用到了__________法；图中测力计的示数F =_____N，与此对应的橡皮筋拉弹簧测力计的力是____N。 探究二、二力平衡 1. 平衡状态与平衡力 【活动】 （1）列举我们周围的一些物体保持静止的实例。 （2）列举我们周围的一些物体保持匀速直线运动的实例。 （3）什么是平衡状态？二力平衡状态？ 【分析】 （1）一些物体保持静止的实例。例如，静止在桌面上的教材；保持平衡的丹顶鹤等。 （2）一些物体保持匀速直线运动的实例。例如，神舟飞船返回舱正在以近似匀速的状态下落；飞机在高空中水平匀速飞行等。 【归纳】 （1）平衡状态：物体保持 或 的状态称为平衡状态。 （2）二力平衡：如果物体在两个力的作用下处于平衡状态，称为二力平衡状态，这两个力就构成了一对 力。 【活动】思考：当二力平衡时，二力的大小、方向、作用点应该满足什么关系?它们是否作用在同一条直线上? 请你和同学讨论，设计可行的实验方案。 2. 实验探究：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。 【实验过程】 （1）如图所示，用细绳连接电动机与力传感器，将钩码挂在力传感器上保持静止，比较力传感器对钩码的拉力F与钩码重力G的大小和方向。 （2）电动机带着钩码沿竖直方向匀速上升或匀速下降，比较力传感器对钩码的拉力F与钩码重力G的大小和方向。 【实验数据】 实验序号 实验过程 钩码重力G/N 拉力F/N 1 钩码静止 2 钩码匀速上升 3 钩码匀速下降 【实验结论】二力平衡的条件： 当物体处于二力平衡时，作用在该物体上的这两个力大小 ，方向 ，且作用在同一 上。此时物体所受合力为 。 3. 物体处于平衡状态的实例 【活动】 （1）列举我们周围的一些物体保持静止的实例，并对物体进行受力分析。 （2）列举我们周围的一些物体保持匀速直线运动的实例，并对物体进行受力分析。 【分析】 （1）静止在桌面上的杯子：受到的力有 与桌面的 。 （2）悬挂的电灯受到的力有： 与绳子的 。 （3）匀速下落的跳伞运动员受到的力有： 与空气的 。 （4）水平匀速前进的小汽车：在竖直方向上受到的力有汽车的重力G、地面的支持力N；在水平方向上受到的力有 、 。 4. 二力平衡条件的应用 【活动】 （1）静止在水平面上的物体，为什么对水平面的压力等于物体的重力？ （2）弹簧测力计测重力时，为什么物体的重力等于弹簧的拉力（即示数）？ （3）确定重心的原理是什么？ 【分析】二力平衡条件的应用 （1）求力的大小和判断力的方向：物体在两个力的作用下处于平衡状态，已知一个力的大小和方向，我们可以根据二力平衡条件求另一个力的大小和方向。 ①静止在水平面上的物体：因为物体静止，所以物体所受的重力G与地面对它的支持力F是一对 力，则此二力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，所以支持力的大小等于物体重力的大小，即F支=G，支持力的方向竖直向 （图甲）。 ②弹簧测力计测重力原理：因为物体静止，所以物体所受的重力G与弹簧测力计对它的拉力F是一对 力，则此二力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，物体的重力大小等于拉力的大小，即 G=F（图乙）。 甲 乙 （2）判断物体的运动状态（平衡状态或非平衡状态） 如下图所示，以在水平路面上向左运动的小车为例进行分析。水平路面上向左运动的小车受到的力有：在竖直方向上受到的力有：重力G、地面支持力N，是一对平衡力。在水平方向上有汽车发动机的牵引力F和地面与空气的阻力f。 ①若牵引力等于阻力F=f，则二力平衡，小车向左做 直线运动； ②若牵引力大于阻力F＞f，二力不平衡，小车向左做 直线运动； ③若牵引力小于阻力F＜f，二力不平衡，小车向左做 直线运动。（以上均选填“匀速”、“加速”或“减速”） （3）确定重心：根据二力平衡的条件，用“悬挂法”可以确定一块形状不规则薄木板的重心。如上图所示，先通过板上任意一点A将板悬挂起来，木板在拉力和重力的作用下平衡，在木板上画出重垂线的方向， 一定在这条直线上。然后换一个悬挂点B，再将板悬挂起来，画出此时重垂线的方向。两条重垂线的 就是薄木板的重心。 5. 区别“平衡力”和“相互的力” 【活动】思考：前面我们学习力的概念时，知道物体间力的作用都是相互的，今天我们又学习了平衡的力，相互的二力和平衡的二力有什么区别？请你以放在水平面上的物体进行分析。 【分析】分析静止在水平面上的木块的受力情况，找出平衡的力和相互的力。 （1）如图甲所示，以木块为研究对象：木块受到的力有重力G与地面对木块的支持力N，这是一对 的二力。（选填“相互”或“平衡”） （2）如图乙所示，分别以木块、地面为研究对象：木块对地面有一个压力F，地面对木块有一个支持力N，这是一对 的二力。（选填“相互”或“平衡”） 甲 乙 （3）“平衡力”和“相互的力”的区别与联系 一对平衡力 一对相互作用力 相同点 大小相等 大小相等 方向相反 方向相反 作用在同一直线上 作用在同一直线上 不同点 作用在 物体上 分别作用在 物体上 【例题4】下列情形中，汽车处于平衡状态的是（　 　） A．加速启动 B．匀速直线行驶 C．匀速拐弯 D．急刹车 【例题5】物理课本静止放在课桌上，下列说法正确的是（ ） A．课本受到桌面的支持力和课本对桌面的压力是一对平衡力 B．课本受到的支持力和课本对桌面的压力是一对相互作用力 C．课本受到的重力和课本受到的支持力是一对相互作用力 D．以上说法都正确 【例题6】如图所示是小华探究二力平衡条件时的实验情景。 （1）小华将系于小卡片两侧的细线分别跨过左右支架的滑轮，选择小卡片的原因是________（选填“需要”或“不需要”）考虑小卡片的重力；实验中通过调整_________，来改变拉力的大小。 （2）为探究平衡力是否在同一直线上，进行如下操作：当小卡片平衡后，将卡片旋转，松手后若卡片__________（选填“能”或“不能”）平衡，则证明平衡力应在同一直线上。 【课堂总结】 【课堂练习】 1. 下列有关合力的说法正确的是（　 　） A．合力和分力是同时作用于物体上的力 B．任何几个力都可以存在合力 C．只有两个力作用在同一物体上时，才存在合力 D．合力的作用效果与几个分力共同作用的效果相同 2. 如图所示，光滑的水平面上有一重200N的物体，它在水平方向受到两个力的作用，若已知F1=30N，F2=50N，则物体受到的合力大小和方向分别为（　　） A．80N水平向左 B．20N水平向左 C．80N水平向右 D．20N水平向右 3. 如图是正在竖直上升的排球，已知排球的重力为2.7 N，受到的空气阻力为0.6 N，则排球所受合力的方向和大小为（ ） A．竖直向下，3.3 N B．竖直向上，3.3 N C．竖直向下，2.1 N D．竖直向上，2.1 N 4．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 5. 如图所示，跳伞运动员打开降落伞后在空中减速下降，人和伞受到较大的空气阻力，人和伞受到的总重力和空气阻力的合力为100N，方向竖直向上。已知人和伞的总重为800N，则人和伞受到空气阻力的大小为（　　） A．100N B．900N C．800N D．700N 6. 物理兴趣小组的同学利用如图所示的装置探究二力平衡的条件： （1）小组将相同质量的砝码放在左右两盘后，把小车转过一个角度，然后松手，观察到小车转动一定角度后恢复到静止状态，说明两个力必须作用在___________才能平衡； （2）某次实验中，当左盘砝码质量大于右盘时，小车两边的拉力大小_________，但小车仍处于静止状态。产生这一现象的原因可能是小车受到___________的影响； （3）按住小车不动，把两个托盘放在小车的同一侧，放入质量相等的砝码，放手后小车运动，这说明相互平衡的两个力___________。 （4）为尽量减少以上影响，小华提出将甲装置中的小车换成小卡片，如图乙所示。为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，小明下一步操作是___________。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 二力合成 二力平衡 （导学案） 【学习目标】 1. 了解同一直线上的二力合成。 2. 知道二力平衡条件。 3. 在分析同一直线上两个力的合力的过程中体会等效替代的思想方法。 4. 会用同一直线上的二力合成、二力平衡来解释和解决简单的实际问题。 【学习重点】会用同一直线上的二力合成、二力平衡来解释和解决简单的实际问题。 【学习难点】区分平衡力与相互作用力；准确判断二力平衡条件。 【自主预习】阅读教材第3节《二力合成 二力平衡》，并完成以下填空： 1. 合力与分力：如果一个力对物体产生的作用效果与几个力同时对物体产生的作用效果相同，那么就可以用这个力代替这几个力，这个力就叫做这几个力的合力，这几个力叫做这个力的分力，这种思想方法叫做等效替代。 2. 二力合成的规律 （1）求几个力的合力叫作力的合成。 （2）在同一直线上，方向相同的两个力的合力大小等于两力大小之和，合力方向与两力的方向相同；方向相反的两个力的合力大小等于两力大小之差，合力方向与两力中较大力的方向相同。 3．平衡状态与平衡力 （1）平衡状态：物体保持静止或匀速直线运动的状态称为平衡状态。 （2）二力平衡：如果物体在两个力的作用下处于平衡状态，称为二力平衡状态，这两个力就构成了一对平衡力。 4．二力平衡的条件：当物体处于二力平衡时，作用在该物体上的这两个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。此时物体所受合力为零。 【探究新知】 探究一、二力合成 1. 合力与分力 【活动】根据图示情景，分析并思考：几个力同时对物体产生的作用效果能否用一个力替代，如果能替代的话，需要满足什么条件？ （1）两个同学一起用力可以把水桶提起来；一个同学也可以把水桶提起来。 （2）两只蚂蚁能搬动一片树叶，一只蚂蚁也可以搬动。 （3）几个人一起用力能把抛锚的汽车从雪地里推出，用一辆牵引车也能将其拖出。 【分析】由上述现象可发现：一个力作用在物体上产生的效果可与两个力共同作用在这个物体上产生的效果相同。几个力同时对物体产生的作用效果可以用一个力等效替代。 【归纳】合力与分力： 如果一个力对物体产生的作用效果与几个力同时对物体产生的作用效果相同，那么就可以用这个力代替这几个力，这个力就叫做这几个力的合力，这几个力叫做这个力的分力，这种思想方法叫做等效替代。 2. 力的合成：求几个力的合力的过程叫做力的合成。 3. 探究二力合成的规律 （1）探究作用于同一直线上方向相同的二力的合成 【演示实验】 （1）如图（a）所示，将橡皮筋一端固定，用两个力传感器通过细线同时沿同一方向拉橡皮筋的另一端，橡皮筋在F1、F2的共同作用下被拉长。F1、F2的合力应使橡皮筋发生同样的形变。 （2）如图（b）所示，使用单个力传感器， 将橡皮筋的另一端拉到图（a）中同样的位置，此时的拉力F3即为 F1和F2的合力。 【数据记录】 实验序号 分力F1 分力F2 合力F3 1 1.78 0.91 2.69 2 3 【实验结论】作用于同一直线上方向相同的二力合成时，合力与分力的方向相同，合力的大小等于分力之和。 （2）探究作用于同一直线上方向相反的二力的合成 【演示实验】 （1）如图（a）所示，将橡皮筋一端固定，用两个力传感器通过细线同时沿相反方向拉橡皮筋的另一端O。橡皮筋在F1、F2的共同作用下被拉长。F1、F2的合力应使橡皮筋发生同样的形变。 （2）如图（b）所示，使用单个力传感器， 将橡皮筋的另一端拉到图 （a）中同样的位置，此时的拉力F3即为 F1和F2的合力。 【实验记录】 实验序号 分力F1 分力F2 合力F3 1 3.56 1.22 2.34 2 3 【实验结论】作用于同一直线上方向相反的二力合成时，合力与分力中较大的力F1方向相同，合力的大小等于分力之差。 （3）二力合成的规律 大量实验表明：在同一直线上，方向相同的两个力的合力大小等于两力大小之和，合力方向与两力的方向相同；方向相反的两个力的合力大小等于两力大小之差，合力方向与两力中较大力的方向相同。 【例题1】若一个物体在同一直线上只受到两个力的作用，它们分别为20N和50N，则这个物体受到的合力（　C　） A．一定是30N B．一定是70N C．可能是30N，也可能是70N D．可能是20N，也可能是50N 【解析】两个力在同一直线上时，合力的计算分两种情况。当两个力方向相同时，合力大小等于两力之和，即F合1=20N+50N=70N 当两个力方向相反时，合力大小等于两力之差，即F合2=50N-20N=30N 因此这个物体受到的合力可能是30N，也可能是70N，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。 【例题2】把一个质量为200g的苹果竖直向上抛出，苹果在空中受到重力和空气阻力的作用。空气阻力f的大小恒为0.2N，g取10N/kg，方向始终与运动方向相反。求： （1）苹果受到的重力； （2）苹果在下降过程中所受合力的大小和方向。 【答案】（1）2N；（2）1.8N；竖直向下 【详解】（1）苹果受到的重力为G=mg=0.2kg×10N/kg=2N （2）苹果在下降过程中受到竖直向下的重力和竖直向上的阻力，所以合力大小为F=G-f=2N-0.2N=1.8N 合力方向与重力方向相同，即竖直向下。 【例题3】如图所示是“研究同一直线上同方向两个力的合力”的实验中出现的情景，在实验中两次分别使同一根橡皮筋都拉伸到同一点O，目的是为了使两次实验中力的作用效果__________（选填“相同”或“不同”），这里用到了__________法；图中测力计的示数F =_____N，与此对应的橡皮筋拉弹簧测力计的力是____N。 【答案】相同；等效替代；5；5 【详解】同一根橡皮筋都拉伸到同一点O，橡皮筋的形变程度相同，目的是为了使两次实验中力的作用效果相同。这种用一个力替代多个力共同作用的方法，叫做等效替代法。 同一直线上同方向两个力的合力等于两力之和，即F=F1+F2=2N+3N=5N 所以测力计的示数为5N。 力的作用是相互的，橡皮筋拉弹簧测力计的力与弹簧测力计拉橡皮筋的力大小相等，也是5N。 探究二、二力平衡 1. 平衡状态与平衡力 【活动】 （1）列举我们周围的一些物体保持静止的实例。 （2）列举我们周围的一些物体保持匀速直线运动的实例。 （3）什么是平衡状态？二力平衡状态？ 【分析】 （1）一些物体保持静止的实例。例如，静止在桌面上的教材；保持平衡的丹顶鹤等。 （2）一些物体保持匀速直线运动的实例。例如，神舟飞船返回舱正在以近似匀速的状态下落；飞机在高空中水平匀速飞行等。 【归纳】 （1）平衡状态：物体保持静止或匀速直线运动的状态称为平衡状态。 （2）二力平衡：如果物体在两个力的作用下处于平衡状态，称为二力平衡状态，这两个力就构成了一对平衡力。 【活动】思考：当二力平衡时，二力的大小、方向、作用点应该满足什么关系?它们是否作用在同一条直线上? 请你和同学讨论，设计可行的实验方案。 2. 实验探究：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。 【实验过程】 （1）如图所示，用细绳连接电动机与力传感器，将钩码挂在力传感器上保持静止，比较力传感器对钩码的拉力F与钩码重力G的大小和方向。 （2）电动机带着钩码沿竖直方向匀速上升或匀速下降，比较力传感器对钩码的拉力F与钩码重力G的大小和方向。 【实验数据】 实验序号 实验过程 钩码重力G/N 拉力F/N 1 钩码静止 2 钩码匀速上升 3 钩码匀速下降 【实验结论】二力平衡的条件： 当物体处于二力平衡时，作用在该物体上的这两个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。此时物体所受合力为零。 3. 物体处于平衡状态的实例 【活动】 （1）列举我们周围的一些物体保持静止的实例，并对物体进行受力分析。 （2）列举我们周围的一些物体保持匀速直线运动的实例，并对物体进行受力分析。 【分析】 （1）静止在桌面上的杯子：受到的力有重力G与桌面的支持力F。 （2）悬挂的电灯受到的力有：重力G与绳子的拉力F。 （3）匀速下落的跳伞运动员受到的力有：重力G与空气的阻力F。 （4）水平匀速前进的小汽车：在竖直方向上受到的力有汽车的重力G、地面的支持力N；在水平方向上受到的力有牵引力F、空气与地面的阻力f。 4. 二力平衡条件的应用 【活动】 （1）静止在水平面上的物体，为什么对水平面的压力等于物体的重力？ （2）弹簧测力计测重力时，为什么物体的重力等于弹簧的拉力（即示数）？ （3）确定重心的原理是什么？ 【分析】二力平衡条件的应用 （1）求力的大小和判断力的方向：物体在两个力的作用下处于平衡状态，已知一个力的大小和方向，我们可以根据二力平衡条件求另一个力的大小和方向。 ①静止在水平面上的物体：因为物体静止，所以物体所受的重力G与地面对它的支持力F是一对平衡力，则此二力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，所以支持力的大小等于物体重力的大小，即F=G，支持力的方向竖直向上（图甲）。 ②弹簧测力计测重力原理：因为物体静止，所以物体所受的重力G与弹簧测力计对它的拉力F是一对平衡力，则此二力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，物体的重力大小等于拉力的大小，即 G=F（图乙）。 甲 乙 （2）判断物体的运动状态（平衡状态或非平衡状态） 如下图所示，以在水平路面上向左运动的小车为例进行分析。水平路面上向左运动的小车受到的力有：在竖直方向上受到的力有：重力G、地面支持力N，是一对平衡力。在水平方向上有汽车发动机的牵引力F和地面与空气的阻力f。 ①若牵引力等于阻力F=f，则二力平衡，小车向左做匀速直线运动； ②若牵引力大于阻力F＞f，二力不平衡，小车向左做加速直线运动； ③若牵引力小于阻力F＜f，二力不平衡，小车向左做减速直线运动。（以上均选填“匀速”、“加速”或“减速”） （3）确定重心：根据二力平衡的条件，用“悬挂法”可以确定一块形状不规则薄木板的重心。如图所示，先通过板上任意一点A将板悬挂起来，木板在拉力和重力的作用下平衡，在木板上画出重垂线的方向，重心一定在这条直线上。然后换一个悬挂点B，再将板悬挂起来，画出此时重垂线的方向。两条重垂线的交点O就是薄木板的重心。 5. 区别“平衡力”和“相互的力” 【活动】思考：前面我们学习力的概念时，知道物体间力的作用都是相互的，今天我们又学习了平衡的力，相互的二力和平衡的二力有什么区别？请你以放在水平面上的物体进行分析。 【分析】分析静止在水平面上的木块的受力情况，找出平衡的力和相互的力。 （1）如图甲所示，以木块为研究对象：木块受到的力有重力G与地面对木块的支持力N，这是一对平衡的二力。（选填“相互”或“平衡”） （2）如图乙所示，分别以木块、地面为研究对象：木块对地面有一个压力F，地面对木块有一个支持力N，这是一对相互的二力。（选填“相互”或“平衡”） 甲 乙 （3）“平衡力”和“相互的力”的区别与联系 一对平衡力 一对相互作用力 相同点 大小相等 大小相等 方向相反 方向相反 作用在同一直线上 作用在同一直线上 不同点 作用在同一物体上 分别作用在两个物体上 【例题4】下列情形中，汽车处于平衡状态的是（　B　） A．加速启动 B．匀速直线行驶 C．匀速拐弯 D．急刹车 【解析】平衡状态包括静止或匀速直线运动两种情形，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 【例题5】物理课本静止放在课桌上，下列说法正确的是（ B ） A．课本受到桌面的支持力和课本对桌面的压力是一对平衡力 B．课本受到的支持力和课本对桌面的压力是一对相互作用力 C．课本受到的重力和课本受到的支持力是一对相互作用力 D．以上说法都正确 【详解】A．课本受到的支持力受力物体是课本，课本对桌面的压力受力物体是桌面，两个力作用在不同物体上，不是平衡力，故A错误； B．物体间力的作用是相互的，课本受到桌面的支持力和课本对桌面的压力是一对相互作用力，故B正确； C．课本受到的重力和课本受到的支持力作用在同一物体上，所以不是一对相互作用力，故C错误；D．以上说法不都正确，故D错误。 故选B。 【例题6】如图所示是小华探究二力平衡条件时的实验情景。 （1）小华将系于小卡片两侧的细线分别跨过左右支架的滑轮，选择小卡片的原因是________（选填“需要”或“不需要”）考虑小卡片的重力；实验中通过调整_________，来改变拉力的大小。 （2）为探究平衡力是否在同一直线上，进行如下操作：当小卡片平衡后，将卡片旋转，松手后若卡片__________（选填“能”或“不能”）平衡，则证明平衡力应在同一直线上。 【答案】不需要；钩码的数量；不能 【详解】（1）本实验所用小卡片质量很小，自身重力远比受到的拉力小得多，对实验的影响可以忽略，因此选择小卡片的原因是不需要考虑小卡片的重力。 实验中拉力大小等于钩码的重力，因此通过调整钩码的数量就可以改变拉力的大小。 （2）探究平衡力是否在同一直线上时，将平衡后的小卡片旋转，此时小卡片受到的两个拉力不在同一直线上，松手后若小卡片不能平衡，就可以证明平衡力需要作用在同一直线上。 【课堂总结】 【课堂练习】 1. 下列有关合力的说法正确的是（　 　） A．合力和分力是同时作用于物体上的力 B．任何几个力都可以存在合力 C．只有两个力作用在同一物体上时，才存在合力 D．合力的作用效果与几个分力共同作用的效果相同 【答案】D 【详解】A．合力和分力是等效替代的关系，不是重复受力，所以，合力和分力不是同时作用于物体上的力，故A错误； B．根据合力的定义可知，几个力必须作用在同一物体上才存在合力，故B错误；C．作用在同一物体上的两个或两个以上的力都可以合成一个力，故C错误； D．合力和分力具有等效性，合力的作用效果与几个分力共同作用的效果相同，故D正确。 故选D。 2. 如图所示，光滑的水平面上有一重200N的物体，它在水平方向受到两个力的作用，若已知F1=30N，F2=50N，则物体受到的合力大小和方向分别为（　　） A．80N水平向左 B．20N水平向左 C．80N水平向右 D．20N水平向右 【答案】B 【详解】竖直方向上受到重力和支持力的作用，由于该方向上静止，因此重力和支持力是一对平衡力，合力为零，水平方向受到两个拉力，物体受到的合力 F合=F2-F1=50N-30N=20N 合力的方向和F2的方向相同，合力的方向水平向左。故选B。 3. 如图是正在竖直上升的排球，已知排球的重力为2.7 N，受到的空气阻力为0.6 N，则排球所受合力的方向和大小为（ ） A．竖直向下，3.3 N B．竖直向上，3.3 N C．竖直向下，2.1 N D．竖直向上，2.1 N 【答案】A 【详解】排球竖直上升时，所受空气阻力方向竖直向下，重力方向也竖直向下，因此合力大小F合=G+f=2.7N+0.6N=3.3N，合力方向和重力、空气阻力方向相同，均竖直向下，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 4．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。 5. 如图所示，跳伞运动员打开降落伞后在空中减速下降，人和伞受到较大的空气阻力，人和伞受到的总重力和空气阻力的合力为100N，方向竖直向上。已知人和伞的总重为800N，则人和伞受到空气阻力的大小为（　　） A．100N B．900N C．800N D．700N 【答案】B。 【详解】已知人和伞受到的总重力G=800N，方向竖直向下，人和伞受到的总重力和空气阻力的合力为100N，方向竖直向上，跳伞运动员打开降落伞后在空中减速下降，所以空气阻力f大于总重力G，则 F合=f-G 人和伞受到空气阻力的大小为 f=F合+G=100N+800N=900N 故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。 6. 物理兴趣小组的同学利用如图所示的装置探究二力平衡的条件： （1）小组将相同质量的砝码放在左右两盘后，把小车转过一个角度，然后松手，观察到小车转动一定角度后恢复到静止状态，说明两个力必须作用在___________才能平衡； （2）某次实验中，当左盘砝码质量大于右盘时，小车两边的拉力大小___________，但小车仍处于静止状态。产生这一现象的原因可能是小车受到___________的影响； （3）按住小车不动，把两个托盘放在小车的同一侧，放入质量相等的砝码，放手后小车运动，这说明相互平衡的两个力___________。 （4）为尽量减少以上影响，小华提出将甲装置中的小车换成小卡片，如图乙所示。为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，小明下一步操作是___________。 【答案】（1）同一直线；（2）不相等；摩擦力；（3）方向相反；（4）把卡片剪成两半 【详解】（1）将小车转过一个角度，两个拉力不再作用在同一直线上，小车会转动；恢复静止时，两个拉力重新回到同一直线。该实验现象说明二力平衡的条件之一是：两个力必须作用在同一直线上。 （2）拉力大小等于砝码的重力，左盘砝码质量大于右盘，因此小车两边的拉力大小不相等。小车仍静止，是因为水平方向除了两个拉力，还受到第三个力（摩擦力）的作用，三个力的合力为零。 （3）两个托盘放在小车同一侧，放入质量相等的砝码，此时两个拉力大小相等、作用在同一直线上，但方向相同，小车运动。这说明相互平衡的两个力，除了大小相等、作用在同一直线上，还必须方向相反。 （4）为达到实验目的，可将受力物体拆分，把卡片剪成两半。剪开后，两个小卡片各自受到一个拉力，若无法保持静止，即可验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $