8.2二力平衡（知识解读）（原卷版）

82 二力平衡（知识解读）（原卷版） •知识点1 二力平衡的概念 •知识点2 平衡力及平衡状态的判定 •知识点3 平衡力和相互作用力的区分 •知识点4 二力平衡条件的应用 •知识点5 探究二力平衡的条件实验 •作业 巩固训练 1、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；也可以这样理解：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。 2、二力平衡特点：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。 【典例1-1】（2023 春•盐都区期末）如图所示，放手后纸片不能保持静止，这样的操作是 为了探究物体在平衡状态下所受的两个力（ ） ．大小是否相等 B．是否作用在同一直线上 ．是否作用在同一物体上 D．方向是否相反 【典例1-2】（2022 春•美兰区校级期中）二力平衡条件：作用在同一物体上的两个力， 、 且在同一条直线上。 【变式1-1】（2023 春•和县期末）在探究“二力平衡条件”的实验时，如图所示，将小车 扭转一个角度后释放，观察小车能否保持静止，该操作是为了探究二力平衡时，二力必 二力平衡的概念 知识点1 须满足（ ） ．作用在同一个物体上 B．大小相等 ．方向相反 D．作用在一条直线上 【变式1-2】下图是探究二力平衡的实验。通过改变钩码 来改变力的大小；将卡片 是为了验证不在同一直线的两个力是否平衡；为了验证不在同一物体上的两个力是否平 衡，可以将卡片 。 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 几个力平衡。 2、平衡状态：物体静止和匀速直线运动状态叫平衡状态。 3、物体收到平衡力的作用，那么物体就处于平衡状态。 【典例2-1】（2023 春•蜀山区校级月考）下列物体中，处于平衡状态的是（ ） ．沿竖直方向匀速上升的气球 B．沿水平方向抛出的篮球 ．沿滑梯加速下滑的小孩 D．减速行驶的汽车 【典例2-2】（2023 春•抚松县期中）将排球竖直向上抛出，排球上升得越来越慢，这是力 改变了排球的 ；当排球到达最高点时，排球处于 （选填“平 衡”或“非平衡”）状态。 【变式2-1】（2023 春•龙华区期末）构建思维导图是整理知识的重要方法。如图是小华复 平衡力及平衡状态的判定 知识点2 习力与运动关系时构建的部分思维导图，适合放在图中①处的例子是（ ） ．竖直上抛至最高点的乒乓球 B．缓缓进站的高铁 ．从树上自动掉下的苹果 D．推而未动的桌子 【变式2-2】（2023•宣州区校级开学）如图所示，绳子吊着小球从点静止释放，小球会摆 动到B 点再摆动到最高点点，小球摆到点时，小球处于 状态。（选填“平衡” 或“非平衡”） 1、二力平衡特点：同体、等大、反向、共线。 2、相互作用力特点：不同体、等大、反向、共线。 3、 比较作用力和反作用力与平衡力的异同点 一对作用力与反作用力 一对平衡力 相 同 点 大小 相等 相等 方向 相反 相反 是否共线 共线 共线 不 同 点 性质 一定相同 不一定相同 作用时间 同时产生、同时消失 不一定同时产生、同时消失 作用对象 不同（异体） 相同（同体 作用效果 两个力在不同物体产生 不同效果，不能抵消 两个力在同一物体上使物体达到 平衡的效果 平衡力和相互作用力的区分 知识点3 【典例3-1】（2022 秋•古浪县期末）电动独轮车是新一代的节能、环保、便捷的代步工具， 一个质量为70kg 的人驾驶该车，在水平地面上匀速行驶，下列说法正确的是（ ） ．独轮车的重力与地面对独轮车的支持力是一对平衡力 B．独轮车对地面的压力与地面对独轮车的支持力是一对平衡力 ．人对独轮车的压力与地面对独轮车的支持力是一对于相互作用力 D．人受到的重力与独轮车对人的支持力是一对平衡力 【典例3-2】（2023 春•肇源县期中）滑板车是小学生喜爱的玩具之一。用脚向后蹬地，滑 板车会沿地面向前运动，这说明力的作用是相互的；如果不再蹬地，滑板车的速度会越 来越慢，最后停下来，这表明力可以改变物体的 ；滑板车在水平地面上静止 且人的两脚站立在滑板车上时，滑板车受到的支持力与 是平衡力（选填 “人的重力”、“车的重力”、“人与车的总重力”）。 【变式3-1】（2022 秋•涟源市期末）如图，在同一水平面上，用手推动木块向右压缩轻质 弹簧至图甲所示位置；松手后，木块最终静止在图乙所示位置，下列说法正确的是（ ） ．木块受到的重力和木块对水平面的压力是一对平衡力 B．木块静止在图乙所示位置时，不受力的作用 ．手推动木块压缩弹簧过程中，弹簧变短，受到的弹力变小 D．木块从离开弹簧到最终停下的过程中，一定受到摩擦力作用 【变式3-2】（2023 春•龙岗区校级期中）在一辆水平向右行驶的汽车车厢里其顶壁上挂着 一个小球（空气阻力不计）。当出现了如图所示的情景时，汽车在做 （填“加 速”、“匀速”、“减速”）运动。此时小球受到 个力的作用，它们 （填“是”、“不是”、“可能是”）一对平衡力。 1、二力平衡的条件是：作用在一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，并且作用 在同一直线上，这两个力就彼此平衡，对于二力平衡条件，我们必须注意上面四个要点， 且这四个要点缺一不可。 2、在平衡力作用下，原来处于静止状态的物体，依然处于静止状态，原来运动的物体， 一定以原来的速度做匀速直线运动。 3、静止的物体只受两个力作用时，这两个力一定是平衡力；匀速直线运动的物体，如果 只受两个力作用，那么这两个力也一定是平衡力。 【典例4-1】（2023 春•临澧县期末）小明用水平推力推静止在地面上的桌子，但没有推动， 此时（ ） ．人对桌的推力小于桌对人的推力 B．水平推力小于桌子受到的摩擦力 ．水平推力等于桌子的重力 D．水平推力等于桌子受到的摩擦力 【典例4-2】（2023 春•临川区校级期中）吊车以2m/s 的速度将重力1×105的重物匀速向上 提起，这时钢索对重物的拉力是 ；若钢索改为以3m/s 的速度使重物匀速下降， 此时钢索对重物的拉力 （填“增大”、“减小”、“不变”）。 【变式4-1】（2023 春•台庄区期中）用绳子拴住一个重100 的物体，第一次让它以2m/s 的 速度匀速直线下降，第二次让它以1m/s 的速度匀速直线上升，设前后两次对物体的拉 力分别为F1、F2，则（ ） ．F1＜F2 B．F1＞F2 ．F1＝F2 D．无法确定哪个力大 【变式4-2】（2023 春•明山区期中）如图所示，物体两端的绳子通过甲、乙两个定滑轮 （定滑轮两侧绳子上的力是相连的）连接两个相同的托盘，左盘放了200g 砝码，右盘 二力平衡条件的应用 知识点4 放了300g 砝码，这时物向右做匀速直线运动，那么受到的摩擦力是 ，若让向左 做匀速直线运动应在左盘增加 g 的砝码。 1、实验目的、原理、方法 （1）实验目的：探究二力平衡的条件。 （2）实验原理：力能改变物体的运动状态。 （3）实验方法：控制变量法。 2、实验器材：小车、棉线、钩码、滑轮、水平桌面、小纸片。 3、器材作用及图像 （1）小车：实验主体； （2）棉线：连接小车与钩码； （3）钩码：提供和改变对小车的拉力； （4）滑轮：改变力的方向。 4、实验步骤 如图甲： 步骤①把小车放在光滑的水平桌面上，向挂在小车两端的托盘里放钩码。这样小 车在水平方向受到两个拉力，用力的示意图画出小车受到的两个拉力。观察小车在什么情 况 探究二力平衡的条件实验 知识点5 下保持运动状态不变； 步骤②用手按住小车，改变两端钩码数量，使两个拉力大小不等。然后松手，观察小车能 不能保持静止； 步骤③用手按住小车，让两端钩码数量相等，让两个力的方向相同，然后松手，观察小车 能不能保持静止； 步骤④用手按住小车，让两端钩码数量相等，让小车扭转一个角度，然后松手，观察小车 能不能保持静止； 步骤⑤用手按住小车，让两端钩码数量相等，再让拉力方向相反，且在同一条直线上，然 后松手，观察小车能不能保持静止。 如图乙： 步骤⑥剪刀将硬纸片从中间剪开，观察小车能不能保持静止。 5、实验结论二力平衡的条件要求这两个力：（1）大小相等（等大）（2）方向相反（反 向） （3）同一直线（共线）（4）同一物体（同体） 【典例5-1】（2023 秋•五华区期末）如图是探究“二力平衡条件”的实验装置，其中B 为 一轻质硬纸片，关于这个实验下列说法正确的是（ ） ．本实验的研究对象是两边所挂的钩码 B．为了探究二力平衡时两个力的方向是否相反，可以将纸片从中间剪开 ．实验中可以通过硬纸片是否静止来判断二力是否平衡 D．将硬纸片沿顺时针方向扭转一个角度后释放再达到平衡，硬纸片上的两细线拉力将 不在同一直线上 【典例5-2】（2023 春•青秀区校级月考）如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情 景。 （1）小华将系在小卡片两对角的细线分别跨过左右支架上的滑轮，在细线的两端挂上 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）当小卡片平衡时，小华将卡片旋转一个角度，此时，拉着卡片的两根细线 （选填“必须”或“可以不”）平行，观察卡片 （选填“刚释放时”或“最 终”）是否保持平衡。设计此步骤的目的是探究 的两个力能否平衡； （3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图甲所示情况下，小华下 一步的操作是 ； （4）小华选择了图乙所示的探究方，他发现在左、右两盘中放了质量不同的砝码时， 小车也能处于平衡状态，这是由于小车在水平方向上除了受到拉力之外，还受到了 力。 【变式5-1】（2023 春•西青区期中）实验小组要探究二力平衡的条件。实验中每个钩码的 重力相同，摩擦力忽略不计。 （1）如图甲装置，当左右两端同时各挂两个钩码时，小车静止，此时F1、F2的方向 ，大小 ；当左右两端同时取下一个钩码时，如图乙，小车仍静止，此时F3 F4；当右端再挂上一个钩码时，如图丙，小车将向 （填“左”或“右”）做加速运 动。 （2）在图甲实验的基础上，将小车扭转一个角度，松手后，观察小车的情况，这样做 是为了探究两个平衡力是否在 。 【变式5-2】（2023 春•东莞市校级月考）如图是小华同学探究二力平衡条件的实验装置： （1）当小卡片平衡时，小华将小卡片转过一个角度，松手后小卡片不能平衡，设计此 实验步骤的目的是为了探究 ； （2）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 ； （3）在探究同一问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，同 学们都认为小华的实验优于小明的实验，其主要原因是 。 ．减少摩擦力对实验结果的影响 B．小卡片是比较容易获取的材料 ．容易让小卡片在水平方向上保持平衡 D．小卡片容易扭转 1．（2023 春•成都期末）如图所示，在没有其他辅助的情况下，下列姿势在水平地面上无 法保持静止的是（ ） ． B． ． D． 2．（2023•巨野县三模）下列关于力学现象的解释中正确的是（ ） ．人用力推车，车未动，是因为推力小于摩擦阻力 B．苹果在空中下落得越来越快，是因为力是改变物体运动状态的原因 ．汽车刹车后，速度会逐渐减小，最后会停下来，是因为汽车具有惯性 D．书本静止在课桌上，是因为书本受到的重力与书本对桌面的压力平衡 3．（2023 春•蜀山区校级月考）如图所示，一位同学用水平推力推停在水平地面上的汽车， 但没有推动。则与推力平衡的力是（ ） ．汽车受到的重力 B．汽车对地面的压力 ．地面对汽车的支持力 D．地面对汽车的摩擦力 4．（2023 秋•昌平区期末）将重为G 的物体挂在弹簧测力计的挂钩上，当弹簧测力计拉着 物体以大小为v1的速度向上做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为F1；当弹簧测力计 拉着物体以大小为v2 的速度向下做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为F2，已知v1 ＞v2。若不计空气阻力，则下列判断中正确的是（ ） ．F1可能大于G B．F2可能小于G ．F1一定大于F2 D．F1一定等于F2 5．（2023 春•海拉尔区期末）起重机以1m/s 的速度匀速吊起一个重物，钢丝绳对重物的拉 力是3000。若起重机吊着这个物体以2m/s 的速度匀速下降，这时钢丝绳对重物的拉力 是（ ） ．12000 B．6000 ．3000 D．无法判定 6．（2023•禹会区二模）某同学用如图所示装置探究二力平衡的条件，下列说法不正确的 是（ ） ．为减小摩擦对实验的影响，应将小车放在光滑的水平桌面上 B．改变左右两盘中砝码的质量，是为了探究平衡的两个力必须大小相等 ．把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放，是为了探究平衡的两个力必须在同一直线 上 D．图中小车静止时，只受到一对平衡力的作用 7．（2023 春•马尾区期末）一个物体重100，在空中运动时受到的空气阻力为20。当物体 竖直向下运动时，合力的大小和方向为（ ） ．80，竖直向下 B．80，竖直向上 ．120，竖直向上 D．120，竖直向下 8．（2021 秋•奉贤区期末）“探究二力平衡的条件”实验的目的是：探究当物体只受两个 力作用而处于静止或 状态时，这两个力有怎样的关系。实验时，需要记 下 的示数。若实验时作用在物体上的两个力方向相同，则物体 （填“可能”或“不可能”）处于平衡状态。 9．（2023•凉州区校级模拟）2023 年2 月23 日，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丙 运载火箭，成功将荷鲁斯1 号遥感卫星发射升空。如图所示，火箭点火后向下喷射燃气 获得推力加速升空，说明力的作用是 的，此过程中火箭受到 （填“平 衡”或“非平衡”）力作用。 10．（2023•长沙模拟）小雨同学自制了一个平衡鸟玩具，只要将手指顶住小鸟的嘴巴，它 就能稳稳地停在手指上，如图所示。此时手指对小鸟的支持力F 与小鸟受到的 力 是一对平衡力，F 的方向是 的。 11．（2023 春•南皮县期中）如图所示，当右端挂10 的物体时，物体B 在水平桌面上恰好 能向右做匀速直线运动。若现在要使物体B 向左做匀速直线运动，则应对B 物体施加水 平 （填“向左”或“向右”）、大小为 的力。 12．（2023 春•上杭县期中）空降兵在降落伞打开后的一段时间匀速直线下落。空降兵的 体重为650，降落伞重200，降落伞对人的拉力为 ，降落伞受到的合力为 。 13．（2023 春•界首市校级期中）如图甲所示，重为5 的正方体铁块，被大小为20 的水平 吸引力吸附在足够大的竖直磁性平板上匀速下滑，这时铁块在水平方向上受到的合力大 小为 ；若对铁块施加一个竖直向上的拉力F 拉，如图乙所示。使该铁块匀速竖直 向上运动，则F 拉＝ 。 14．（2023•青羊区校级模拟）如图甲所示是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。 （1）本实验中如果要忽略卡片重力对实验的影响，应选择 的卡片（选填“重” 或“轻”）。 （2）如图甲，将系于小卡片两对角的细线分别跨过左右支架上的滑轮，在细线的两端 都挂上2 个钩码，恰好能使小卡片在中间处于静止状态。此时，能观察到两个拉力的方 向相反，作用在一条直线上。为了探究这些力的关系是否是物体处于平衡状态的必要条 件，小华首先让细线两端挂上相同或不同个数的钩码多次实验。他发现滑轮处的摩擦会 影响到结论的判断，则他观察到的实验现象很可能是 。 当两边钩码个数相同且质量较小时，小卡片放手后会处于静止状态；当两边钩码个数相 同且质量较大时，小卡片放手后会加速运动。 B 当两边钩码个数不同且差异较小时，小卡片放手后能处于静止状态；当两边钩码个数 不同且差异较大时，小卡片放手后会加速运动。 无论两边钩码个数差异较小或较大时，小卡片放手后都处于静止状态。 （3）为了验证（2）中小华的结论，小明同学将卡片往下拉到一定距离，如图乙所示， 松手后发现卡片又恢复图甲原状，小明的方法 （能/不能）得到结论。 （4）如果完全忽略摩擦等因素的影响，用手指水平向右轻弹一下原本静止在滑轮之间 某处的小卡片（钩码始终不着地），则小卡片离开手指后将做 （加速/减速/匀 速）直线运动，直至碰上右侧的滑轮。 15．（2023 春•翠屏区期中）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）当小卡片平衡时，小华将小卡片转过一个角度，松手后小卡片 （选填 “能”或“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，在图甲所示情况下，小华下 一步的操作是 ； （4）由以上要点总结二力平衡的条件为：作用在 上的两个力，当 、 、 时，则这样的两个力称为平衡力； （5）在探究同一问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，同 学们认为小华的实验优于小明的实验，其主要原因是 。 ．减少摩擦力对实验结果的影响 B．小卡片是比较容易获取的材料 ．容易让小卡片在水平方向上保持平衡 D．小卡片容易扭转