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第三節 力的平衡
知識點：
1、力的平衡
2、二力平衡條件。
復習：牛頓第一定律、相互作用力。
新課講授：
知識點一、力的平衡：
“人象大戰”處于僵持時的平衡，勻速行駛的汽車等。分析它們的受力情況可知：在受到外力作用時也能保持靜止狀態或勻速直線運動狀態。物體處于靜止狀態或勻速直線運動狀態時稱為平衡狀態，受到的力為平衡力。平衡力的意思是合力為零。
經驗交流：
(
)（1）“僵持”“沒推動”等含義是靜止狀態。
(
物體處于平衡狀態
態
)（2）物體受平衡力 靜止狀態
物體不受力 勻速直線運動狀態
靜止與靜止狀態，運動與運動狀態是兩個不同的概念。如：坐在加速上升的電梯里的人，相對于電梯廂他雖然是“靜止”的，此時他受到的是非平衡力作用。靜止狀態時，物體可能不受力或受到平衡力。
平衡力不改變物體的運動狀態；非平衡力一定改變物體的運動狀態。
例1.頻閃攝影是研究物體運動時常用的一種實驗方法，如圖7-3-2所示，A、B、C、D是分別用照相機拍攝（每0.1s拍攝一次）的小球在不同的運動狀態下的照片，其中受到平衡力的作用的是
D
解析：本題考查平衡狀態的判斷。運動的物體受平衡力作用時，保持勻速直線運動狀態：勻速直線運動指經過的路線是直線，速度不變的運動。速度不變，即相同的時間內經過的路程相同，兩點間的間隔相同，由圖可知，D圖間隔相同。
答案：D
知識點二. 二力平衡：
1、二力平衡條件
A.提出問題：紙板在水平方向上受到兩個力F1、F2的作用而靜止，這兩個力有什么關系？
B.猜想：可能是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。
C.設計實驗：在一個水平桌面上放一輕質紙板，使紙板在水平方向上受兩個力的作用，探究紙板平衡時二力的關系。
D.實驗過程：
①讓兩個力方向相反、作用在同一條直線上，改變砝碼盤中砝碼的質量，紙板平衡時，砝碼盤中的砝碼質量相等。
②砝碼質量相等，改變兩個力的方向，方向相反時紙板平衡。
③砝碼質量相等，把紙板轉動，松手后，紙板不平衡。反證，只有兩個力作用在同一直線上時紙板才平衡。
E.結論：作用在同一物體上的兩個力大小相等、方向相反且作用在同一直線上。
經驗交流：
（1）紙板平衡，指紙板處于靜止狀態或者勻速直線運動狀態，實際上只研究紙板處于靜止狀態，因勻速直線運動狀態很難控制且運動時間太短，不合理。
（2）四個條件：也可以先給同學們一條條證明。
（3）二力平衡條件與相互作用力區別與聯系:二力平衡中的兩個力是性質不同的兩個力，相互作用力中的兩個力是性質相同的兩個力。
a.二力平衡條件：同體、等大、反向、共線；
b.相互作用力條件：不同體、等大、反向、共線；
（4）水平面上靜止時的物體：不推時，它受到重力與支持力是一對平衡力；推而不動時，它受到的重力與支持力、推力與摩擦力、兩對平衡力。
（5）水平面上勻速直線運動時的物體：地面光滑時，它受到重力與支持力是一對平衡力；地面不光滑時， 它受到的重力與支持力、推力與摩擦力、兩對平衡力。
這兩種情況：支持力與壓力、物體受摩擦力與地面受摩擦力、兩對相互作用力
例２.在探究“二力平衡的條件”的實驗中，小明采用的實驗裝置如圖所示.
（1）實驗中，小明向左盤和右盤同時加入一個質量相等的砝碼，木塊兩邊所受砝碼的拉力 （選填“相等”或“不相等”），木塊處于靜止狀態.小明再把右盤中的砝碼換成一個質量較大的砝碼時，發現木塊仍然處于靜止狀態，出現這種現象的原因是 ，于是他把木塊換成小車，并選擇較 （選填“光滑”或“粗糙”）的實驗桌面，繼續完成實驗.
（2）在左右兩盤放入質量相等的砝碼，再將小車水平扭轉一個角度，松手后，觀察小車運動狀態，這樣做的目的是為了探究
（3）小明用輕質硬紙片代替圖中的木塊，兩端的小盤中加入質量相等的砝碼，硬紙片保持靜止，用剪刀將硬紙片從中間剪開，發現分開后的硬紙片向相反方向運動，由此可以得到二力平衡的又一個條件：
解析：（1）左盤和右盤中砝碼的質量相等，木塊兩邊所受的拉力相等．小明再把右盤中的砝碼換成一個較重的砝碼時，發現木塊仍然處于靜止狀態，說明此時木塊還受平衡力的作用，這是因為桌面對木塊有向左的摩擦力；為減小摩擦力對實驗的影響，可以把木塊換成小車，并選擇較光滑的實驗桌面．（2）用手將小車水平扭轉一定角度，此時兩個力大小相等，方向相反，不在同一直線上，這樣可以探究不在同一直線上的兩個力是否能平街．（3）當硬紙片平衡時，用剪刀從中間剪斷硬紙片，此時兩個力沒有作用在同一物體上，分開后的硬紙片向相反方向運動，不再平衡，由此可以說明二力平衡的又一個條件：兩個力必須作用在同一物體上.
答案：（1）相等 桌面與木塊間摩擦力較大 光滑（2）不在同一直線上的兩個力是否能平衡（3）兩個力必須作用在同一物體上
例3.如圖甲所示，疊放在一起的A、B兩木塊在力F1的作用下沿水平方向一起向右做勻速直線運動，圖乙、丙分別給出了A、B水平方向的受力示意圖，下列說法不正確的是（　　）
A．F1和F2是一對平衡力
B．F2和F3是一對相互作用力
C．F3和F4是一對平衡力
D．F1和F4是一對相互作用力
解析：對A物體進行受力分析：水平方向受到的拉力F1和B物體對它的摩擦力F2為一對平衡力，豎直方向A受到重力和B物體對它的支持力為一對平衡力；對B物體進行受力分析：水平方向A對B摩擦力F3和地面對B的摩擦力F4為一對平衡力，豎直方向B受到的重力、A對B的壓力和地面對它的支持力而平衡。A對B的摩擦力和B對A的摩擦力是相互作用力；B對地面的摩擦力和地面對B的摩擦力是相互作用力，所以A、B、C都正確，D錯誤。
答案：D
知識點三、二力平衡的應用
①判斷物體是否受力平衡；
②利用物體的平衡狀態，根據一個力確定另一個力。
例4.如圖所示，放在桌面上的茶壺處于靜止狀態，對于該靜止的茶壺，下列說法中正確的是（ ）
A.茶壺受到重力和桌面對它的支持力，這是一對平衡力
B.茶壺受到重力和桌面對它的支持力，這是一對相互作用力
C.茶壺靜止是因為桌面對它的支持力小于茶壺受到的重力
D.茶壺靜止是因為桌面對它的支持力大于茶壺受到的重力
解析：出現錯誤的原因是不能正確理解二力平衡的條件。二力平衡中的“二力”必須滿足“大小相等、方向相反、作用在同一物體上、作用在同一直線上”，即“同體、等值、反向、共線”。相互作用力是“不同體、等大、反向、共線”。茶壺的重力與桌面對它的支持力滿足“同體、等大、反向、共線”的條件，所以A選項正確，B選項錯誤。茶壺處于靜止狀態，受到平衡力的作用，支持力和重力的大小相等，所以C、D兩項錯誤
答案：A
強化提升
一．填空題
１．如圖所示，拴在細線下的小球在豎直平面內來回擺動，小球到達A點和B點時均處
于　 　狀態（選填“平衡”或“非平衡”），你判斷的依據是　　　　　　。
(
第
1
題
第
2
題
第
3
題
)２．如圖所示，用手握住重8N的瓶子保持靜止，手對瓶子的壓力為10N，此時瓶子受到的靜摩擦力大小為　 　N，方向為　 　（選填“豎直向下”或“豎直向上”）。
３．一輛行駛的汽車車廂里掛著一個小球。當出現了如圖所示的情景時，汽車在做　 　（填“加速”、“勻速”或“減速”）運動，此時繩子對球的拉力和球受到的重力　 　（填“是”、“不是”或“可能是”）一對平衡力，小球受　 　個力作用（忽略空氣阻力）。
４．如圖，一個彈簧測力計放在水平桌面上，分別受到水平向左的F1和水平向右的F2的拉力作用，F1＝3N，F2＝4N，彈簧測力計靜止時如圖所示，F1、F2（填“是”或“不是”）　 　一對平衡力；此時彈簧測力計的示數為　 　N。
５．如圖所示，物體甲的質量為0.7kg，物體乙恰好水平向右勻速直線運動，則物體乙受到的摩擦力f＝　 N．若要使物體乙水平向左勻速直線運動，則需給乙施加一個F＝　N、水平向左的力（不計繩重、繩與滑輪間的摩擦，g取10N/kg）。
起重機吊起10000N的貨物靜止不動時，鋼絲對貨物的拉力為 　N，以1m/s的速度勻速上升時，鋼絲對貨物的拉力為　　N，以2m/s的速度勻速下降，鋼絲對貨物的拉力為　N。
７．一輛重為1.5×104N的小汽車，當它在水平路面上勻速行駛時受到的牽引力為2000N，那么汽車受到的阻力為 　N；當它停在水平路面上時，它受到的支持力為 　 N。
８．如圖所示，物體在重力、支持力和摩擦力作用下，沿足夠長的水平面向右做減速直線運動。假設物體運動時，重力突然消失，請推斷物體的運動情況將是：　 　，簡要說明你的推理過程：　 　。
二 選擇題
９．如圖，橙子靜止在水平桌面上，下列說法中正確的是（　　）
A．橙子受到的重力和橙子對桌面的壓力是一對相互作用力
B．橙子受到的重力和桌面對橙子的支持力是一對平衡力
C．桌面發生形變的方向與橙子受到的支持力方向相同
D．橙子受到桌面對它的摩擦力
1０．如圖所示公共自行車綠色標志由人、自行車和道路三個元素組成，寓意綠色出行。關于人在水平路面上騎車時，以下說法正確的是（　　）
A．人受到的重力和人對自行車的壓力是相互作用力
B．人對自行車的壓力和自行車對人的支持力是二力平衡
C．自行車受到路面的支持力和自行車的重力是二力平衡
D．人受到的重力與自行車對人的支持力是一對平衡力
11．電動平衡車是一種時尚，如圖所示，當人駕駛平衡車在水平路面上勻速直線運動時，下列說法正確的是（　　）
A．平衡車輪胎上的花紋是通過增大接觸面的粗糙程度來增大壓力
B．平衡車受到的重力與地面對它的支持力是一對平衡力
C．平衡車車輪對地面的壓力與地面對車輪的支持力是相互作用力
D．若平衡車在運動過程中所受的力全部消失，平衡車會慢慢停下來
12．如圖，將系在細線下的小球由A點靜止釋放，小球將在A、C兩點之間往復擺動，不考慮空氣阻力對小球的影響，下列說法正確的是（　　）
A．小球運動的過程中受力平衡
B．擺到B點時小球的慣性最大
C．小球擺到B點時細繩斷裂，小球將做勻速直線運動
D．小球擺到C點時所受外力消失，小球將靜止
13．如圖所示，疊放在一起的物體A和B，在大小為F的恒力作用下沿水平面做勻速直線運動，則下列結論中正確的是（　　）
A．物體 A 對 B 的摩擦力與物體 B 對 A 的摩擦力是一對相互作用力
B．物體 B 的重力與地面對 B 的支持力是一對平衡力
C．物體 B 的重力與地面對 B 的支持力是一對相互作用力
D．地面一定是粗糙的
14．如圖所示，四旋翼無人機下方用細線懸掛一個重物，不考慮空氣阻力，則無人機在空中（　　）
A．懸停時，重物受到的重力與它對細線的拉力是一對平衡力
B．加速上升時，細線對重物的拉力大于重物所受的重力
C．勻速下降時，重物所受的重力大于細線對重物的拉力
D．水平勻速飛行時，懸掛重物的細線會偏離豎直方向
15．如圖，牧童沿水平方向拉牛，但沒有拉動，下列說法正確的是（　　）
A．繩拉牛的力小于牛拉繩的力
B．繩拉牛的力小于地面對牛的摩擦力
C．繩拉牛的力與牛拉繩的力是一對平衡力
D．繩拉牛的力與地面對牛的摩擦力是一對平衡力
16．第24屆冬奧會將于2022年在北京舉辦。如圖所示，當運動員穿著滑雪板在水平雪地上勻速滑行時，下列說法中正確的是（　　）
A．運動員受到的重力與運動員對滑雪板的壓力是一對平衡力
B．運動員受到的支持力與運動員對滑雪板的壓力是一對平衡力
C．雪地對滑雪板的支持力和滑雪板對雪地的壓力是一對相互作用力
D．滑雪板受到的重力和雪地對滑雪板的支持力是一對平衡力
17．水平桌面上的木塊在拉力F的作用下做勻速直行運動，下列有關木塊受力的說法中，正確的是（　　）
A．只受重力和支持力一對平衡力
B．只受拉力和摩擦力一對平衡力
C．受到重力和支持力、拉力和摩擦力是兩對平衡力
D．無法確定
18．如圖所示，小明用水平推力推靜止在水平地面上的箱子，但箱子卻沒有運動，下列說法正確的是（　　）
A．箱子沒有運動，此時箱子所受推力小于地面對箱子的摩擦力
B．箱子受到的重力和地面對箱子的支持力是一對相互作用力
C．地面對箱子的支持力和箱子對地面的壓力是一對平衡力
D．假設箱子受到的作用力突然全部消失，則箱子將靜止在原地
三 作圖題
19.手托蘋果靜止在手中，畫出蘋果受力示意圖。
20.如圖所示，勻速前進的車廂頂部用細線豎直懸掛一小球，小球下方與一光滑斜面接觸．畫出小球受力示意圖
(
第
19
題
第
20
題
第
21
題
)
21.人站在自動扶梯的水平踏板上，隨扶梯斜向上勻速運動，畫出小球受力示意圖
四 實驗探究題
22．在探究“二力平衡的條件”的實驗中，小剛同學采用的實驗裝置如圖甲所示，小華同學采用的實驗裝置如圖乙所示。
（1）當物體處于靜止狀態或　 　狀態時，它受到的力是相互平衡的。
（2）這兩個實驗裝置中，你認為裝置　 　（選填“甲”或“乙”）更科學。
（3）在裝置乙中將小車旋轉一定角度，松手后，發現小車旋轉后又恢復原狀。這說明兩個力必須作用在同一　 　（選填“物體”或“直線”）上，物體才能平衡。
23．在探究“二力平衡的條件”的實驗中，小明同學采用的實驗裝置如圖甲所示。
（1）實驗時小明發現左右兩側懸掛砝碼質量不等時木塊也能平衡，其原因是　 　。
（2）經過思考后，小明采用如圖乙所示裝置繼續實驗，該方案中由于　 　，故小卡片的重力可以忽略不計。
（3）為了驗證“使物體平衡的兩個力必須在同一直線上”，小明在圖乙所示實驗的基礎上又分別進行了圖丙、圖丁所示操作，其中操作　 　（丙/丁/丙和丁都）是正確的。
（4）小明最后將小卡片用剪刀剪斷（分為左右兩半），這是為了驗證　 　。
24．如圖所示，是小華同學探究二力平衡條件時的實驗情景。
（1）小華將系于小卡片（重力可以忽略不計）兩角邊的線分別跨過左右支架上的滑輪，在線的兩端掛上鉤碼，使作用在小卡片上的兩個拉力方向　 　，并通過調整　 　來改變拉力的大小。
（2）當小卡片平衡時，小華將小卡片轉過一個角度，松手后小卡片　 　（選填“能”或“不能”）平衡。
（3）為了驗證只有作用在同一個物體上的兩個力才能平衡，在圖甲所示情況下，小華下一步的操作是：　 　。
（4）探究同一問題時，小明將木塊放在水平桌面上，設計了如圖乙所示的實驗，同學們認為小華的實驗優于小明的實驗。其主要原因是 （ ）　 　
A．減小阻力對實驗結果的影響；
B．小卡片是比較容易獲取的材料；
C．容易讓小卡片在水平方向保持平衡；
D．小卡片容易扭轉。
參考答案
非平衡力 合力不為零 2.8 豎直向下 3.加速 不是 兩 4.不是 3 5.7 14 6.10000 10000 1000 7.2000 0 8.勻速直線運動 重力消失則支持力、壓力、摩擦力都消失即物體不受力，所以物體沿原方向做勻速直線運動。9.B 10.D 11.C 12.C 13.A 14.B 15.D 16.C 17.C 18.D 19. 20. 21.
22.（1）勻速直線運動 （2）乙 （3）直線 23.（1）木塊受摩擦力 （2）卡片質量較輕 （3）丙 （4）兩個力作用在同一物體上 24.（1）相反 鉤碼個數 （2）不能 （3）將小卡片剪開看小卡片的運動狀態是否改變 （4）A

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