2020-2021学年八年级物理下册-7.5-二力平衡讲义北师大版.docx

2020-2021学年八年级物理下册 7.5 二力平衡讲义北师大版

2020-2021学年八年级物理下册 7.5 二力平衡讲义北师大版

年级：
姓名：

15
7.5 二力平衡
一、目标要求
目标要求
重、难点
了解平衡状态和二力平衡概念

理解二力平衡的条件
难点
会进行一条直线上的力的合成

会根据平衡力解答问题
重点
理解平衡力的概念

二、知识点解析
1.平衡力：物体在受到几个力的作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这几个力是平衡力。
2.如果物体只受两个力的作用，且处于平衡状态，这种情况叫做二力平衡。
3.作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一条直线上，这两个力就彼此平衡。简单的说就是：同体、等大、反向、共线。
4.平衡状态：物体静止和匀速直线运动状态叫平衡状态。
5.生活中处于平衡状态的例子
静止的物体，物体受到的重力与其受到的另一个力是平衡力。如在桌面上的碗、静止在空中的气球等。
匀速运动的物体，在运动方向上物体受到的力是平衡力。如在路上匀速行驶的汽车、传动带上的物体等。
三、重点、难点与易错点
★重点一：平衡力的应用
平衡力的应用主要是根据二力平衡条件进行相关的计算的分析等。在初中物理中，分为两种情况：一是根据运动状态判断物体的受力情况；二是根据受力情况来判断物体的运动状态。
1.如果物体处于静止或匀速直线运动状态，则可用平衡力的知识判断或求解未知力。根据平衡力判断物体在所要研究的方向上所受力的情况（一般考虑水平方向和竖直方向），最后根据平衡力的知识分析出所求力的情况。
2.如果物体所受的合力为0（受平衡力），则可判断物体处于静止状态或匀速直线运动状态。如果物体所受合力不为0（受非平衡力）。
★难点一：二力平衡条件
1.一个物体在受到两个相同大小，方向相反，作用在同一物体上，同一直线上的力作用时，如果能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。　
两个力同时作用在同一物体同一直线上，如果物体保持静止或匀速直线运动状态，则这两个力对物体运动状态的作用效果相互抵消(合力为0），我们就说这两个力平衡。这就是二力平衡。
2.二力平衡的条件：大小相等；方向相反；二力作用在同一物体上，且在同一条直线上。　　
二力平衡的条件简单来说就是同体、等大、反向、共线。特别是“同体”和“共线”这个条件往往被初学者遗漏，而造成对二力平衡做出错误判断。
3.平衡力和相互作用力
（1）相同点：大小相等，方向相反，在同一直线上。（2）不同点：平衡力：作用在同一物体上，是两种力；相互作用力：作用在不同物体上，是一种力，同时产生同时消失。
四、考查方向
1.二力平衡与平衡力
典例一：（2020·天津）一辆在水平道路上做匀速直线运动的汽车，它受到的平衡力有（　　）。
A. 一对B. 二对C. 三对D. 四对
【答案】B。
【解析】因汽车做匀速直线运动，处于平衡状态，受平衡力作用，在水平方向上，受牵引力和阻力的作用，两个力作用于汽车，大小相等，方向相反，作用于同一条直线，是一对平衡力；在竖直方向，受重力和水平面对汽车的支持力作用，两个力作用于汽车，大小相等，方向相反，作用于同一条直线，是一对平衡力；故汽车受二对平衡力的作用。故选B。
2.平衡力的应用
典例二：（2020·武汉）如图所示，将一把铁锁用绳子悬挂起来，把它拉到自己的鼻子附近，松手后铁锁来回摆动。下列说法正确的是（）。

A. 摆动过程中，绳子对铁锁的拉力和铁锁对绳子的拉力是一对平衡力；
B. 摆动过程中，铁锁的运动状态一定发生变化；
C. 摆动过程中，绳子一定发生塑性形变；
D若绳子突然断开，铁锁将做匀速直线运动
【答案】B。
【解析】A．摆动过程中，绳子对铁锁的拉力和铁锁对绳子的拉力是相互作用力，故A错误；
B．摆动过程中，铁锁的运动速度和运动方向在发生改变，即运动状态在发生改变，故B正确；
C．摆动过程中，绳子发生弹性形变，故C错误；
D．若绳子突然断开，铁锁由于重力作用，不处于平衡状态，故不做匀速直线运动，故D错误。故选B。
五、模拟训练
一、基础练习
1．在下列事例中，物体受平衡力作用的是（）。
A．原来静止的火车开出站台；
B．小孩乘坐摩天轮匀速转动；
C．熟透的苹果从树上下落；
D．人站在自动扶梯上匀速斜向上运动
【答案】D。
【解析】A.原来静止的火车出站台，由静止变为运动，运动状态改变，故A错误；
B.小孩做摩天轮匀速转动，运动方向不断变化，运动状态不断变化，故B错误；
C.熟透的苹果从树上下落，速度越来越大，运动状态不断发生变化，故C错误；
D.人站在自动扶梯上匀速斜向上匀速运动时，运动状态不发生变化，故D正确。故选D。
2．把一个质量是0.5 kg的篮球竖直向上抛出，假定运动过程中空气对它的阻力恒为0．5 N，则篮球在竖直上升和降落过程中所受力的合力分别是（）。
A．5.5 N 5 N B．5.5 N 4.5 N
C．5 N 4.5 N D．4.5 N 5.5 N
【答案】B。
【解析】篮球所受重力为G=mg=0.5 kg×10 N/kg=5 N，已知空气阻力f=0.5 N；（1）篮球在上升过程中，受竖直向下的重力G，竖直向下的空气阻力f，篮球受到的合力F=G+f=5 N+0.5 N=5.5 N；
（2）篮球在竖直降落过程中，受竖直向下的重力G，竖直向上的空气阻力f，所受的合力为F′=G−f=5 N−0.5 N=4.5 N。故选B。
3．如图所示，弹簧所受重力不计，上端固定在天花板上，下端悬挂一个小球处于静止状态，下列各对力中属于平衡力的是（）。

A．弹簧对球的拉力和球受到的重力；
B．球对弹簧的拉力和球受到的重力；
C．球对弹簧的拉力和弹簧对球的拉力；
D．天花板对弹簧的拉力和弹簧对天花板的拉力
【答案】A。
【解析】A、弹簧对球的拉力和球受到的重力，符合二力平衡的条件，因此它们是一对平衡力；符合题意；
B、球对弹簧的拉力和球受到的重力，两个力作用在两个物体上，不属于平衡力，故本选项错误；
C、球对弹簧的拉力和弹簧对球的拉力，二力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，分别作用在两个不同物体上，且同时产生，同时消失，属于相互作用力；故不符合题意；
D、天花板对弹簧的拉力和弹簧对天花板的拉力，二力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，分别作用在两个不同物体上，且同时产生，同时消失，属于相互作用力；故不符合题意；故选A。
4．如图所示，不倒翁能稳稳地立在桌面上，设不倒翁受到的重力为G，桌面对它的支持力为N，它对桌面的压力为F，则（）。

A．G与N是一对相互作用力 B．N与F是一对平衡力
C．G与F是一对相互作用力 D．G与N是一对平衡力
【答案】D。
【解析】不倒翁能稳稳地立在桌面上，桌面受到压力N的大小等于不倒翁受到的重力G的大小；不倒翁受到的支持力作用点在重心上，方向竖直向上；
重力的作用点也在重心上，方向竖直向下。所以G与N是一对平衡力；
不倒翁对桌面的压力F，作用在桌子上，方向竖直向下。而压力F的受力物是桌子，所以N与F不是一对平衡力，G与F不是一对相互作用力。故选D。
5．关于平衡力，下列说法中正确的是（）。
A. 物体在平衡力的作用下，一定保持静止状态；
B. 作用在物体上的两个力三要素完全相同，这两个力一定是平衡力；
C. 物体受到重力和拉力的作用，这两个力方向相反，它们一定是平衡力；
D. 运动物体在平衡力的作用下，一定保持运动状态不变
【答案】D。
【解析】A．受平衡力的物体一定处于静止状态或匀速直线运动状态，故A不正确；
B．三要素完全相同的两个力，二力的方向相同，因此它们不是一对平衡力，故B不正确；
C．物体受到重力和拉力的作用，这两个力方向相反时，这两个力的大小不一定相等，因此它们不一定是平衡力，故C不正确；
D．运动的物体在平衡力的作用下，一定做匀速直线运动，即保持运动状态不变，故D正确。故选D。
6．同一直线上的两个力F1和F2作用在同一物体上，已知F1=20 N，F2=40 N，它们的合力可能是（）。
A．大小为60 N，方向与F1相反；
B．大小为60 N，方向与F2相反；
C．大小为20 N，方向与F1相同；
D．大小为20 N，方向与F2相同
【答案】D。
【解析】两个力在同一直线上，方向相同，合力大小等于这两个力的大小之和，合力方向与这两个力的方向相同；
两个力在同一直线上，方向相反，合力大小等于这两个力的大小之差，合力方向与较大的力的方向相同。
当两个力方向相同时，合力大小是：F=F1+F2=20 N+40 N=60 N，方向与F1、F2的方向相同，故AB错误；
当两个力方向相反时，合力F′=F2–F1=40 N–20 N=20 N，方向与F2的方向相同，故C错误，D正确，故选D。
7．如图所示，一个重40 N的物体放在水平面上，受到10 N的竖直向上的拉力，此时物体受到的合外力为_________N；当拉力为50 N时，物体受到的合外力为_________N。

【答案】0；10。
【解析】物体受竖直向下的重力G=40 N，竖直向上的拉力F作用；
（1）F=10 N时，小于物体的重力，物体仍静止在地面上，处于平衡状态，物体受到的合力F合=0；
（2）F=50 N时，物体受到的合力F′合=F−G=50 N−40 N=10 N，方向与拉力方向相同，竖直向上。
8．如图所示，在水平桌面上匀速拉动木块做直线运动。木块受到的拉力和_______力是一对平衡力，木块对桌面的压力和桌面对木块的_______力是一对相互作用力，木块对桌面的压力是由________发生形变而产生的。

【答案】阻力；支持；木块。
【解析】木块在水平桌面上做匀速直线运动时，共受到四个力作用，即在水平方向上受到拉力和摩擦力作用，竖直方向受到重力和支持力作用；
由于做匀速直线运动，所以是受平衡力的作用，故水平方向上拉力和摩擦力是一对平衡力；
木块对桌面的压力和桌面对木块的支持力，大小相等、方向相反，在同一直线上，但作用在两个物体上，所以是一对相互作用力；木块对桌面的压力是弹力，是由于木块发生形变而产生的。
9．如图，轻质细线悬挂一个小球，将小球拉至A点，使细线处于拉直状态，由静止开始释放小球，不计阻力，小球摆到与A等高的B点时，细线恰好断开，则小球将沿_______方向（填数字序号）运动，此时小球处于________（填“平衡“或“非平衡”）状态。

【答案】3；非平衡。
【解析】不计阻力时，小球从A点运动到B点的过程中没有能量损失，由于小球在A点静止释放，到达等高的B点时，小球速度恰好为0，此时细线恰好断开，则小球只受重力作用，处于非平衡状态，将沿竖直向下方向3运动。
10．在“探究二力平衡条件”的活动中，主要是通过探究力对物体的作用效果来实现探究目的．如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。

（1）小华将系于小卡片（重力可忽略不计）两对角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，并通过调整来改变拉力的大小。
（2）小明还进行如图乙所示的探究活动．这样的操作是为了探究物体在平衡状态下所受的两个力。
A．大小是否相等    B．方向是否相反    C．是否作用在同一直线上
（3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图甲所示情况下，小华下一步的操作是：。
（4）在探究同一问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如图丙所示的实验，同学们认为小华的实验优于小明的实验．其主要原因是。
A．减少摩擦力对实验结果的影响    B．小书片是比较容易获取的才料
C．容易让小卡片在水平方向上保持平衡  D．小卡片容易扭转
（5）请你为小明的探究方案提一个改进意见：。
【答案】（1）相反；钩码数量；（2）C；（3）用剪刀将小纸片一剪为二；（4）A；（5）用小车来代替木块。
【解析】（1）小卡片两端通过滑轮各挂一个钩码，两个钩码由于重力通过绳子对小卡片施加了两个向相反方向的拉力，拉力的大小等于钩码的重力，钩码的数量越多，拉力就越大；
（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，纸片就会转动，说明了不在同一直线上的两个力不能平衡；
（3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，用剪刀把小卡片剪成两个更小的卡片，观察两个更小卡片是否平衡；
（4）小华实验用的小卡片重力小，悬在空中不受摩擦力影响；小明实验用的小车放在水平桌面上，小车和桌面之间存在摩擦力，摩擦力是不能消除的，实验要受到摩擦力影响，所以还是小华的实验方案好；
（5）如果将木块改为小车，这样将滑动摩擦力转化成了滚动摩擦力，可以大大减小摩擦力对实验结果的影响。
故答案为：（1）相反；钩码数量；（2）C；（3）用剪刀将小纸片一剪为二；（4）A；（5）用小车来代替木块。
二、提升练习
1.（2020·安徽）如图所示，一轻质弹簧（即重力不计），上端挂在铁架台的水平横杆上，下端挂一重力为 G 的小球并保持静止。图中分别给出了该状态下小球和弹簧的受力示意图。下列判断正确的是（）。

A. G 与 F3 是一对平衡力；
B. G 与 F3 是一对相互作用力；
C. F1与 F2是一对平衡力；
D. F1与 F2 是一对相互作用力
【答案】D。
【解析】A. G 是小球受到的重力，F3 是横杆对弹簧的拉力，受力物体不同，不可能为一对平衡力，故 A 错误；
B.重力 G 的施力物体为地球、受力物体为小球，F3 施力物体为横杆、受力物体为弹簧，不满足相互作用力的条件，故 B 错误；
C、D 选项，F1 是弹簧对球的拉力，F2 是球对弹簧的拉力，受力物体不同，不可能为一对平衡力，故C 错误，D 正确。
2.（2020·江苏泰州）如图所示，直升飞机悬停在空中，不计浮力下列说法正确的是（　　）。

A. 螺旋桨对空气的作用力与直升飞机所受重力是一对相互作用力；
B. 螺旋桨对空气的作用力与空气对螺旋桨的作用力是一对平衡力；
C. 悬停在空中的直升飞机对地球没有作用力；
D. 直升飞机所受向上的力的施力物体是空气
【答案】D。
【解析】A．螺旋桨对空气的作用力向下，直升飞机所受重力方向也向下，所以这两个力不是一对相互作用力；故A错误；
B．螺旋桨对空气的作用力受力物体是空气，空气对螺旋桨的作用力受力物体是螺旋桨，这两个力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，是一对相互作用力，故B错误；
C．悬停在空中的直升飞机受到重力的作用，而重力的施力物体是地球，由于力的作用是相互的，所以悬停在空中的直升飞机对地球也有力的作用，故C错误；
D．螺旋桨向下对空气施力，空气会对飞机向上施力，飞机便能上升，故D正确。
故选D。
5.（2020·黑龙江龙东）如图，甲物重25N，乙物重15N，甲乙均静止，不计测力计自重，测力计示数 ( )。
A.35N  B.10N  C.15N  D.25N

【答案】C。
【解析】弹簧测力计受到乙对它一个向右的拉力和甲对它一个向左的拉力，处于平衡态，甲静止在地面上，还受到地面对它竖直向上支持力，所以弹簧测力计所受的拉力大小就等于乙的重力，故弹簧测力计示数就等于乙的重力大小为15N。故选C。
7.（2018·深圳）阅兵仪式中，检阅车在水平地面上匀速行驶。下列说法正确的是（）。
A．车和人的总重力与地面对车的支持力是一对相互作用力；
B．车对地面的压力与地面对车的支持力是一对平衡力；
C．以行驶的检阅车为参照物，路边站立的土兵是运动的；
D．检阅车匀速行驶牵引力大于车受到的阻力
【答案】C。
【解析】A. 车和人的总重力与地面对车的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上，它们是一对平衡力，故A错误；
B. 车对地面的压力与地面对车的支持力是一对作用力与反作用力，故B错误；
C. 以行驶的检阅车为参照物，路边站立的土兵位置不断改变是运动的，故C正确；
D. 检阅车匀速行驶，牵引力等于车受到的阻力，故D错误；故选C。
8.（2020·四川雅安）A物体受到甲、乙两弹簧测力计向相反方向的拉力，当A物体_____时，它处于平衡状态，如图所示，此时弹簧测力计的示数为____N。

【答案】（1）静止（或匀速直线运动）；（2）1.8.
【解析】A物体受到甲、乙两弹簧测力计向相反方向的拉力，当A物体静止（或匀速直线运动）时，它处于平衡状态。
以左侧弹簧测力计为研究对象，测力计处于平衡状态，受到一对为1.8N的平衡力，弹簧测力计的示数等于1.8N；同理以右侧弹簧测力计为研究对象，测力计处于平衡状态，受到一对为1.8N的平衡力，弹簧测力计的示数仍为1.8N。
9．（2018•攀枝花）地球自转的方向为自西向东，太空中的地球同步卫星相对于学校操场是　（选填“静止”或“运动”）的，小明在操场进行立定跳远时，向哪个方向跳成绩更好？　　（选填“向东”、“向西”或“都一样”）。
【答案】静止；都一样。
【解析】地球同步卫星和学校操场之间没有发生位置的改变，所以以学校操场为参照物，同步卫星是静止的。
立定跳远时，跳起之前，人与地面具有相同的速度。由于惯性，跳起来之后人依然要保持原来的运动状态，在相同的时间内，人转过的距离与地面转过的距离相等，所以无论跳远运动员向那个方向跳起，结果都一样。
故答案为：静止；都一样。