第八章 第二节 二力平衡 课本突破-2023年备战中考物理力学题库附详细解析

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第二节二力平衡  课本突破附详细解析【知识点一】 平衡状态和平衡力1、实例分析：实例图示受力情况运动状态 悬挂的吊灯受竖直向下的重力和吊线对它竖直向上的拉力。  静止状态放在水平桌面上的书受竖直向下的重力和桌面对它竖直向上的支持力。匀速直线行驶的高铁受竖直向下的重力、路面对它竖直向上的支持力、向前的牵引力和向后的阻力。 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、向前的推力和向后的阻力。2、平衡状态：物体处于静止或匀速直线运动的状态。 3、平衡力：如果一个物体在几个力的作用下处于静止或匀速直线运动状态，我们就说这几个力相互平衡。4二力平衡：当一个物体同时受到两个力作用时，如果物体仍保持静止或匀速直线运动状态，那么这两个力就处于二力平衡状态。▲深化理解(1)物体受平衡力时，相当于几个力的作用效果相互抵消，相当于不受力。(2)平衡力与平衡状态之间的关系：若物体处于静止或匀速直线运动状态，一定受平衡力的作用。特别强调推箱子，但没推动（静止状态），箱子受平衡力的作用。搬箱子，但没搬动（静止状态），箱子受平衡力的作用匀速上升和匀速下降的热气球（匀速直线运动状态）受平衡力的作用  易错警示某一时刻，物体的速度为零，物体不一定处于平衡状态。例如，竖直上抛的物体，到达最高点时，速度为零，但受力不平衡，物体此时受到竖直向下的重力，它并没有处于平衡状态。➽专练1、频闪摄影是研究物体运动时常用的一种实验方法，如图分别是用照相机拍摄(每隔0.1s拍摄一次)的小球在不同的运动状态下的照片，其中小球处于平衡状态的是(     )1、答案： D解析：运动的物体在受平衡力时，保持静止状态或匀速直线运动状态，而匀速直线运动指通过的路线是直线，速度不变的运动。A轨迹是曲线，速度是变化的，不符合题意；B、C轨迹是直线，速度是变化的，不符合题意；D轨迹是直线，速度是不变的，说明小球做匀速直线运动，符合题意。 2、某同学和家人在外出旅游途中，车抛锚在水平路面上，家人试图推动汽车但没有推动。下列说法中正确的是(      ) A.车未被推动是因为推力小于阻力B.车未被推动是因为人推车的力小于车推人的力C.人对车的推力和车对人的推力是一对相互作用力D.车受到的支持力和车对水平路面的压力是一对平衡力2、答案：C解析：车没有被推动，处于静止状态，推力和阻力平衡，所以推力等于阻力；人推车的力与车推人的力是一对相互作用力，大小相等；车受到的支持力和车对水平路面的压力分别作用在车和路面上，是一对相互作用力，不是平衡力，故选C。3、下列情景中，处于平衡状态的是 (      ) A.绕地球匀速运行的卫星    B.加速追赶猎物的猎豹C.下落的苹果              D.匀速下降的跳伞运动员 3、答案:D解析：解读1：物体受到平衡力作用时能保持平衡状态，即静止状态或匀速直线运动状态。解读2：绕地球匀速运行的卫星，运动方向不断变化，不是平衡状态；故A错误;解读3：加速追赶猎物的猎豹，速度和运动方向不断变化，不是平衡状态；故B错误；解读4：在空中下落的苹果，下落速度越来越快，不是平衡状态；故C错误;解读5：匀速下降的跳伞运动员，处于匀速直线运动状态，是平衡状态。故D正确。4、下列说法正确的是           （     ）A.物体不受力，一定静止B.作用在运动物体上的力一定不平衡C.物体受到力的作用，速度大小一定改变D.物体运动方向发生改变，则一定受到力的作用4、答案：D解析：A 误认为：平衡状态只有静止状态，物体不受力时,可能处于静止状态,也可能处 于匀速直线运动状态。B 误认为：运动物体的运动状态发 生了改变，做匀速直线运动的物体,受到的力一定是平衡 力。C 误认为：物体受力一定是非平衡力，物体受到平衡力的作用时,速度大小不变。5、下列运动过程中，处于平衡状态的物体是( D     )A.在空中自由下落的苹果 B.竖直向上抛出的石子C.沿光滑斜坡滚动的小球D.在空中匀速直线下降的跳伞运动员6、关于平衡力,下列说法正确的是( D      )A.物体只有在静止时受到的力才是平衡力B.作用在一条直线上的两个力，大小相等，这两个力一定是平衡力C.物体受到的拉力和重力大小相等，这两个力一定是平衡力D.物体在平衡力的作用下，处于静止状态或匀速直线运动状态  【知识点二】实验：探究二力平衡的条件提出问题二力平衡的条件是什么?即二力平衡时，二力的大小、方向、作用点应该有什么关系?猜想与假设物体在两个力的作用下保持静止或匀速直线运动状态，因此，二力平衡时，这两个力应该大小相等、方向相反，作用在同一条直线上。   设计实验如图所示，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砝码，使小车在水平方向上受到两个力的作用，分别改变这两个力的大小(通过改变砝码的质量实现)、方向和是否在同一条直线上(通过扭转小车实现)，由静止释放小车，观察小车在什么条件下会保持静止状态不变。实验器材小车、细线、定滑轮2个、等质量的托盘2个、 质量较大的砝码若干。             进行实验序号操作图示现象分析大小方向是否在一条直线上小车运动状态是否改变1控制力的方向不变，保持两个力在同一直线上，使两个力大小不同，即在两侧的托盘里加放质量不相等的砝码，观察小车的运动情况。 小车向砝码质量大的一侧运动。 不相等  相反   是   改变2控制力的方向不变，保持两个力在同一直线上，使两个力大小相等，即两侧托盘里加放质量相等的砝码，观察小车的运动情况。  小车保持静止。 相等 相反  是  不改变3控制力的大小不变，方向保持相反，但不在一条直线上，两侧托盘里加放质量相等的砝码，把小车扭转一个角度，观察小车的运动情况。   小车动起来。  相等  相反  否  改变4控制力的大小不变，保持两个力在同一直线上，改变一个力的方向，托盘里加放质量相等的砝码，把细线挂在小车的同一侧，观察小车的运动情况。   小车动起来。  相等  相同  是  改变实验结论二力平衡的条件：作用在同一个物体上，大小相等，方向相反，且在同一条直线上。交流与讨论(1)实验中,桌面要光滑且用质量比较大砝码的目的:减小摩擦力对实验的影响。(2)判断小车是否处于平衡状态的方法:通过观察小车是否静止在桌面上。(3)在实验中不能用木块代替小车的原因:因为木块与桌面间的摩擦力较大,对实验结 果会造成大的影响。(4)两边托盘里分别放质量不等砝码的目的:探究力的大小对二力平衡的影响。(5)使小车在水平桌面上扭转一个角度的目的:探究二力是否在同一条直线上。(6)使F₁、F₂同时向左的目的:探究力的方向对二力平衡的影响。(7)实验中影响实验效果的因素:小车与桌面间的摩擦,细线与滑轮间的摩擦。两托盘的质量不相等，桌子没有水平放置等。实验改进为消除小车车轮和桌面之间的摩擦给实验带来的影响，也可以设计如图所示的实验，将系于小卡片（重力可忽略不计）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，来探究二力平衡的条件。实验中的研究对象是小卡片，小卡片受到两边细线的拉力作用，拉力的大小等于钩码的重力。 ▲深化理解物体的平衡状态包括静止状态和匀速直线运动状态。由于实验时匀速直线运动状态不好控制，所以我们采取让小车处于静止状态来研究二力平衡的条件。特别强调二力平衡的条件可简记为：同体、等大、反向、共线“同体”——作用在同一个物体上；“等大”——两个力的大小相等；“反向”——两个力的方向相反；“共线”——两个力在同一条直线上。静止在水平桌面上的书受到的力静止的电灯受到的力在水平路面上做匀速直线运动的小车受到的力➽专练1、如图所示“探究二力平衡的条件”(1)将卡片上的两根线跨放在支架的滑轮上，并在两个线端分别挂上钩码，使作用在卡片上的两个拉力方向相反，且作用在一条直线上。当卡片平衡时，从钩码质量看，卡片两边所受的拉力           。(2)为观察不在同一直线上的两个力是否平衡，可用手将卡片                  ,释放时观察其是否保持平衡。(3)在卡片平衡时，用剪刀将卡片从中间剪开，并观察随之发生的现象。由此可以得到二力平衡的又一个条件是                                                                          。(4)该实验在选择卡片时,选用较轻卡片的目的是                                                         。1、解析：( 1)质量相同的钩码产生的拉力是相等的。(2)将卡片旋转一个角度时，钩码对卡片的拉力不在同一直线上，从而观察不在同一条直线上的两个力是否平衡。(3)在卡片平衡时，用剪刀将卡片从中间剪开，两边的钩码分别将其中一半卡片拉动，不再平衡，可见二力平衡的又一个条件是两个力必须作用在同一个物体上。(4)选用较轻卡片可以忽略卡片的重力对实验的影响。答案：( 1)相等(2)旋转一个角度(3)作用在同一个物体上(4)可忽略卡片重力对实验的影响【知识点三】 二力平衡条件的应用1利用二力平衡的条件，根据一个力的大小、方向，确定另外一个力的大小和方向。2根据物体的受力情况判断物体的运动状态：(1)不受力或受平衡力时：物体处于静止或匀速直线运动状态。(2)受非平衡力：物体的运动状态一定发生改变。▲深化理解二力平衡条件应用的前提是物体(或物体在某一方向上)处于平衡状(静止或匀速直线运动)。1.求力的大小和方向：可根据一对平衡力中一个力的大小、方向，确定外一个力的大小和方向。2.判断物体的运动状态：若物体受平衡力，应保持静止或匀速直线运动状态；若物体受非平衡力，则物体的运动状态要发生改变。3.判断两个力是否平衡：只有同时满足二力平衡的四个条件，两个力才是平衡力。特别强调； 运动和力的关系 (1)力是改变物体运动状态的原因：一个物体的运动状态发生改变，一定受到力的作用，且是非平衡力的作用。(2)若物体不受力或受平衡力，便保持静止或匀速直线运动状态。若物体处于静止或做匀速直线运动，物体一定受平衡力或不受力。 我推   我用推！  哎哟……,摔死我了！推力大于摩擦力时，这两个力不再是一对平衡力，箱子的运动状态就会发生变化。分析方法：力和运动的关系→物体不受力或受平衡力→物体静止或物体做匀速直线运动→运动状态不变（平衡状态）力和运动的关系→物体受非平衡力→力与运动方向相同→物体做直线运动且速度增大→运动状态改变（非平衡状态）力和运动的关系→物体受非平衡力→力与运动方向相反→物体做直线运动且速度减小→运动状态改变（非平衡状态）力和运动的关系→物体受非平衡力→力与运动方向不共线→物体做曲线运动，运动方向改变，速度大小可能改变→运动状态改变（非平衡状态）  ➽专练1、木块在压力F的作用下静止在如图所示位置，则下列各组力属于平衡力的是(      )A.木块所受的压力和木块对墙壁的压力B.木块所受的重力和木块所受的摩擦力C.木块所受的支持力和木块所受的摩擦力D.木块对墙壁的压力和墙壁对木块的支持力1、答案:B  解析：解读1：木块所受的压力和木块对墙壁的压力的方向是相同的，不属于平衡力。解读2：木块处于静止，在竖直方向上受两个力，即墙对木块的摩擦力和木块的重力，这两个力是一对平衡力。解读3：木块所受的支持力和木块所受的摩擦力的方向是垂直的，不属于平衡力。解读4：木块对墙壁的压力和墙壁对木块的支持力没有作用在同一个物体上，不是平衡力。2、健身者在没有其他辅助的情况下，下列姿势不可能在水平地面上保持的是(      )2、答案：A 解析：如图8-1甲所示，地面对人的支持力与人的重力不在同一条直线上，不可能是一对平衡力，人不可能在水平地面上保持该姿势，A符合题意；B、C、D图中地面对人的支持力和人的重力在同一直线上，人在这两个力的作用下，可能在水平地面上保持这些姿势，B、C、D不符合题意。3、在平直的路面上，一个人沿水平方向用20N的力推一辆重为150N的小车匀速向西运动，则小车所受阻力的大小和方向分别为(     )A.20N,向西 B.20N,向东  C.150N,向西   D.150N,向东3、答案：B解析：人用20N的沿水平方向的力推动小车向西匀速运动，小车在水平方向受力平衡，即人给小车的推力和小车受到的阻力是一对平衡力，所以阻力的大小等于推力的大小，即f=20N，方向与小车运动方向相反，即向东，B正确。物体在水平方向匀速运动，说明在水平方向受到平衡力，与竖直方向（重力）的力无关。  4、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4、答案：B 解析：水平道路上做匀速直线运动的汽车受力平衡，竖直方向受到重力和地面对它的支持力，水平方向受到牵引力和阻力，此两对力均符合二力平衡的条件，B正确。方法：平衡力的判断方法一 二力等大、反向、同体、共线方法二 当物体处于平衡状态时，同一直线上如果只受两个力，则它们一定是平衡力5、有关运动与力的关系，下列说法中正确的是(      )A.有力作用在物体上，物体就运动B.力能改变物体的运动状态，力的三要素影响力的作用效果C.物体受力平衡，该物体一定处于静止状态D.没有力的作用，运动的物体会慢慢停下来5、答案：B解析：当平衡力作用在物体上时，物体可能静止，也可能做匀速直线运动，A、C错误。不受力时，运动的物体做匀速直线运动，D错误。 6、如图所示, 小明去公园遛狗时，用力拉住拴狗的绳子，正僵持不动。此时，若不计绳子重力，以下两个力是一对平衡力的是(      ) A.小明拉绳子的力与狗拉绳子的力B.狗受到的重力与地面对狗的支持力C.绳子对狗的拉力与地面对狗的阻力D.绳子对狗的拉力与狗对绳子的拉力6、答案：A。解析：以绳子为研究对象，绳子受到人的拉力和狗的拉力而处于平衡状态，两个力是一对平衡力， A正确；以狗为研究对象，受力分析如图所示，狗受到的重力与地面对狗的支持力大小不相等，不是一对平衡力，B错误；绳子对 G狗的拉力与地面对狗的阻力不在同一直线 图8-4上，不是一对平衡力，C错误；绳子对狗的拉力与狗对绳子的拉力没有作用在同一物体上，不是一对平衡力，D错误。方法：判断两个力是不是一对平衡力时，首先要判断两力是否作用在同一物体上，即受力物体是否相同，这也是易错的地方。然后再判断两力大小是否相等，方向是否相反，是否作用在同一直线上，四个条件缺一不可。7、关于物体受力与运动的关系，下列说法正确的是 (     )A.物体受平衡力作用也能做曲线运动B.物体受非平衡力作用一定做曲线运动C.做曲线运动的物体若只受一个力作用，力的大小和方向可能都不变D.做曲线运动的物体若只受一个力作用，力的大小可能不变但方向一定改变7、答案:C     解析：解读1：做曲线运动的物体，其运动方向不断改变，一定是受非平衡力的作用，物体受平衡力的作用，肯定不能做曲线运动，故A错误；解读2：物体受非平衡力的作用，可能做曲线运动，也可能做加速或减速直线运动，故B错误；解读3：做曲线运动的物体，若只受一个力作用，力的大小和方向可能都不变；如果力的方向改变，则其作用效果也会改变，物体的运动状态也会随之改变，故C正确，D错误。   8、联欢会上，小明请大家做一个游戏：左脚和左侧身体紧贴墙面站立静止(如图所示)，然后右脚抬离地面，若能使身体仍然保持静止不动者获胜，你认为抬起右脚后，人     (选填“能”或“不能”)保持静止不动,原因是                                              。8、解析：左脚和左侧身体紧贴墙面站立静止，人受力平衡，在水平方向上受到平衡力的作用，在竖直方向上受到重力和地面的支持力的作用， 图8-2-5地面对人的支持力分别作用在人的两只脚上，抬起一只脚，则人受力不平衡，重力和支持力不在同一直线上，所以人不能保持静止不动。答案：不能 重力和支持力不在同一直线上9、如图所示，小球被固定在静止的金属框架上，画出小球所受作用力的示意图。10、如图所示，物体A放在B上，在水平拉力F作用下一起向右做匀速直线运动，不计空气阻力，画出物体A的受力示意图。【知识点四】平衡力与相互作用力的比较项目相互作用力平衡力定义物体间发生相互作用时产生的两个 力叫相互作用力物体同时受两个力的作用且处于平 衡状态，这两个力叫平衡力图示F是桌面对物体的支持力,F'为物 体对桌面的压力F是桌面对物体的支持力,G为物 体所受的重力相同点大小相等相等方向相反，且作用在同一直线上相反，且作用在同一直线上区别作用对象分别作用在两个物体上同时作用在一个物体上作用时间同时产生，同时消失具有同时性，同时产生、 同时变化、同时消失没有时间关系二力具有独立性，当一个 力消失或变化时，另一个 力可能不变力的作用效果相互作用力分别作用在不同的物体 上，一般产生不同的效果两个力共同作用在一个物体上，使 物体保持平衡状态▲深化理解物体受平衡力将处于平衡状态，不是静止就是做匀速直线运动。相互作用力体现相互性，“你对我”反过来“我对你”。特别强调区分平衡力与相互作用力的关键是看被研究的两个力的受力物体是一个还是两个。易错警示一对平衡力是相互独立的两个力，而相互作用力是相互依存、性质相同的两个力。➽专练1、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1、答案:D解析：G是小球受到的重力，施力物体为地球，受力物体为小球，F₃是横杆对弹簧的拉力，施力物体为横杆，受力物体为弹簧，它们不是一对平衡力，也不是一对相互作用力，A、B错误；F₁是弹簧对小球的拉力，F₂是小球对弹簧的拉力，是一对相互作用力，C错误，D正确。方法：平衡力、相互作用力的问题，受力分析是前提，记清条件是关键。平衡力一定作用在同一物体上，相互作用力一定作用在相互作用的两个物体上，即甲对乙、乙对甲。2、小红穿上旱冰鞋向右用力推墙，会被墙向左推开。下列说法中正确的是 (     )A.人先对墙施加了推力，然后墙再对人施加推力B.墙对人的推力大于人对墙的推力C.人对墙的推力与墙对人的推力是一对平衡力D.人对墙的推力与墙对人的推力是一对相互作用力2、答案:D  解析：解读1：人对墙的推力和墙对人的推力分别作用在两个物体上，不是一对平衡力，而是一对相互作用力；解读2：相互作用的二力同时产生、同时消失；解读3：相互作用的二力作用在两个物体上，等大、反向、共线。 3、如图所示,在一根结实的细绳的一端拴一个小 球，绳子的另一端固定在悬挂点O上，做成一个单摆。拉动小球到B处，放手后使它摆动起来，则小球在摆动 过程中，下列说法正确的是(         )A.小球运动到最低处A时，小球受到的重力和绳子对小球的拉力是一对平衡力B.小球运动到最高处B时，它对细绳的拉力与它受到的重力平衡C.小球运动到最高处C时，细绳对它的拉力与它受到的重力平衡D.小球摆动过程中不可能受到平衡力3、答案： D解析：小球运动到最低处A时，细绳对它的拉力大于重力，会使得小球做圆周运动，故小球受力不平衡，故A错误；小球运动到最高处B和C时，细绳对它的拉力和它受到的重力没有作用在同一条直线上，且大小不相等，故它们不是平衡力，故B、C错误；在摆动过程的任一位置，小球都不静止或做匀速直线运动，处于非平衡状态，受到的力都不是平衡力，故D正确。 4、电灯通过电线挂在天花板上处于静止状态，灯对电线的拉力和电线对灯的拉力是一对                力，电线对灯的拉力和灯所受的重力是一对            力。4、解析：解读1：电灯通过电线挂在天花板上，灯对电线有向下的拉力，由于物体间力的作用是相互的，则电线对灯有向上的拉力，所以灯对电线的拉力和电线对灯的拉力是一对相互作用力；解读2：电线对灯的拉力和灯所受的重力，二力的大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，作用在同一个物体上(都作用在电灯上)，所以二力是一对平衡力。答案：相互作用 平衡