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專題11 力與運動 二力平衡
一、牛頓第一定律 牛頓第一定律一切物體在沒有受到力的作用時，總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態。牛頓第一定律的理解（1）“一切”說明該定律對于所有物體都適用，不是特殊現象。 （2）“沒有受到力的作用”是定律成立的條件。“沒有受到力的作用”有兩層含義：一是該物體確定沒有受到任何力的作用，這是一種理想化的情況(實際上，不受任何力的作用的物體是不存在的)；二是該物體所受合力為零，它的作用效果可以等效為不受任何力的作用時的作用效果。 （3）“或”指兩種狀態必居其一，不能同時存在，也就是說物體在不受力的作用時，原來靜止的物體仍保持靜止狀態，原來運動的物體仍保持勻速直線運動狀態。 （4）牛頓第一定律的內涵：物體在不受力的情況下依舊可以保持原有的運動狀態，說明力不是維持物體運動的原因，而是使物體運動狀態發生改變的原因。或者說：物體的運動不需要力來維持，要改變物體的運動狀態，必須對物體施加力的作用。
二、慣性 定義物體保持原來運動狀態不變的特性叫慣性。性質慣性是物體本身固有的一種屬性。一切物體任何時候、任何狀態下都有慣性。慣性不是力，不能說慣性力的作用，慣性的大小只與物體的質量有關，與物體的速度、物體是否受力等因素無關。 對慣性的理解（1）一切物體都有慣性，一切物體是指無論是氣體、液體、還是固體；無論是靜止還是運動；無論受力還是不受力都具有慣性。慣性是物體本身的一種屬性。 （2）慣性指物體保持靜止狀態或勻速直線運動狀態不變的性質。即靜止的物體總要保持靜止狀態，運動的物體總要保持勻速直線運動狀態。 （3）慣性是物體的屬性，不是力。因此在提到慣性時，只能說“物體具有慣性”，或“由于慣性”，而不能說“受到慣性作用”或“慣性力”等。慣性只有大小，慣性的大小僅取決于物體的質量，質量大，慣性也大。慣性的利用與防止（1）防止慣性的現象：汽車安裝安全氣囊，汽車安裝安全帶等。 （2）利用慣性的現象：跳遠助跑可提高成績，拍打衣服可除塵等。
三、二力平衡 平衡狀態靜止狀態或勻速直線運動狀態平衡力物體在受到幾個力的作用時，如果保持靜止狀態或勻速直線運動狀態，我們就說這幾個力平衡二力平衡作用在一個物體上的兩個力，如果大小相等，方向相反，并且作用在同一直線上，這兩個力就彼此平衡（合力為零）。二力平衡的條件大小相等、方向相反、作用在同一個物體上；作用在同一直線上；并且受力物體是兩個二力平衡的應用判斷物體是否處于靜止或勻速直線運動狀態
四、平衡力和相互作用力的區別 平衡力相互作用力相同點大小相等，方向相反，作用在同一直線上不同點受力物體作用在同一物體上作用在兩個不同物體上受力情況受力物體是同一個，施力物體不是同一物體兩個物體互為施力者，互為受力者力的變化一個力變化(增大、減小或消失)，另一個力不一定變化，此時物體失去平衡同時產生，同時變化，同時消失
五、摩擦力 摩擦力兩個互相接觸的物體，當它們要發生或已經發生相對運動時，就會在接觸面產生一種阻礙相對運動的力，這種力就叫摩擦力。摩擦力產生條件（1）接觸面粗糙。（2）相互接觸且相互擠壓。 （3）兩個物體之間要發生運動或已經相對運動。摩擦力的種類滑動摩擦、滾動摩擦、靜摩擦。滾動摩擦力遠小于滑動摩擦力。滑動摩擦力的影響因素（1）與物體間的壓力有關；（2）與接觸面的粗糙程度有關；（3）與物體的運行速度、接觸面積的大小等無關。壓力越大、接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大。增大有益摩擦的方法（1）增大接觸面的粗糙程度，如汽車輪胎做上花紋； （2）增大壓力，如騎自行車捏閘的力越大，摩擦力越大； （3）變滾動為滑動，如汽車急剎車時車只滑不滾； （4）變濕摩擦為干摩擦．減小有害摩擦的方法 （1）使接觸面變光滑；（2）減小壓力； （3）用滾動代替滑動；（4）使接觸面分離； （5）變干摩擦為濕摩擦。
六、探究阻力對物體運動的影響 實驗目的探究阻力對物體運動的影響實驗裝置設計實驗取一輛小車，使它三次都在斜面上的同一高度處從靜止開始沿斜面運動到水平面上。每次水平面表面的粗糙程度都不同，第一次在水平面上鋪毛巾，第二次換成棉布，第三次去掉所鋪棉布，比較小車每次在水平面上的運動情況有什么不同。實驗現象按以上設計進行實驗，實驗現象如圖所示，并將實驗的結果填在下表中． 接觸面小車受到阻力的大小小車運動的距離毛巾最大最短棉布較大較短木板最小最長
現象分析小車分別滑過毛巾、棉布、木板表面時，由于毛巾表面最粗糙，阻力最大，使小車很快就停下來，運動的距離最短；而木板表面最光滑，阻力最小，小車運動的距離最長。通過小車在不同表面運動的距離不同，說明小車受到的阻力越小，速度改變越慢，小車越不容易停下來。實驗結論平面越光滑，小車運動的距離越大，這說明小車受到的阻力越小，速度減小得越慢。實驗推理如果水平面表面絕對光滑，小車受到的阻力為0，速度不會減小，小車將以恒定不變的速度運動下去。
1．力與運動的關系 2．判斷物體外力消失時的運動狀態 3．平衡力與相互作用力的判斷
模型1 物體運動狀態是否改變的判斷
（2023 河北）2023年3月12日，在首爾進行的短道速滑世錦賽男子5000米接力決賽中，中國隊勇奪冠軍。如圖是比賽時的場景，下列說法正確的是（　　）
A．以看臺為參照物，比賽中的運動員是靜止的
B．加速運動時，運動員的慣性逐漸變大
C．在彎道上滑行時，運動員的運動狀態發生改變
D．運動員用力向后蹬地前行，說明運動需要力來維持
【答案】C
【分析】（1）判斷一個物體是運動的還是靜止的，要看這個物體與所選參照物之間是否有位置變化，若位置有變化，則物體相對于參照物是運動的；若位置沒有變化，則物體相對于參照物是靜止的；
（2）一切物體都有慣性，慣性與物體質量有關，與其他因素無關；
（3）運動狀態的改變包括運動速度大小和方向的改變；
（4）力是改變物體運動狀態的原因，力不是維持物體運動的原因。
【解答】解：A、比賽中以看臺為參照物，運動員相對于看臺的位置不斷發生變化，因此以看臺為參照物運動員是運動的，故A錯誤；
B、慣性是物體的一種物理屬性，只跟質量有關，運動員的質量不變，所以慣性不變，故B錯誤；
C、過彎道過程中，運動員的運動方向、速度大小都在改變，所以運動狀態是變化的，故C正確；
D、速度滑冰運動員在水平冰道上向后蹬地，人對冰道有一個向后的力，地面對人有一個向前的力，使人前進，說明力可以改變物體的運動狀態，故D錯誤。
名師點撥：此題考查運動和靜止的相對性、慣性、力的作用的相互性、物體運動狀態的變化，是一道綜合性較強的題目，但總體難度不大，掌握基礎知識即可正確解題。
【變式練1】（2023 濱州）下列關于體育運動場景的描述和分析，正確的是（　　）
A．田徑場上400m比賽的整個過程中，運動員的運動狀態保持不變
B．投出的籃球在空中飛行時，若受到的力突然消失，它將立刻靜止
C．跳遠運動員起跳前的助跑，是為了增大慣性
D．足球場上滾動的足球慢慢停下來，是因為受到阻力的作用
【答案】D
【分析】（1）運動員在田徑場上400m比賽的整個過程中，運動狀態改變。
（2）一切物體在沒有受到力的作用時，總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態。
（3）慣性是一切物體的固有屬性，無論是固體、液體或氣體，無論物體是運動還是靜止，一切物體都具有慣性。
（4）力可以改變物體的運動狀態。
【解答】解：A、田徑場上400m比賽的整個過程中，運動員的運動狀態會發生改變，故A錯誤；B、投出的籃球在空中飛行時，若受到的力突然消失，它將做勻速直線運動，故B錯誤；C、跳遠運動員起跳前的助跑，是為了利用慣性讓運動員取得更好的成績，運動員的慣性不變，故C錯誤；D、足球場上滾動的足球慢慢停下來，是因為受到阻力的作用，改變了它的運動狀態，故D正確。故選：D。
【變式練2】（2023 連云港）用力將足球踢出，足球在空中運動了一段時間后落向地面，繼續向前滾動，最終停止。下列說法正確的是（　　）
A．足球最終停止，是因為沒有受到力的作用
B．足球運動得越來越慢，是因為慣性越來越小
C．足球在空中飛行的過程中，運動狀態一定改變
D．足球離開腳后繼續運動，是因為受到了慣性的作用
【答案】C
【分析】（1）力是改變物體運動狀態的原因；物體不受力時將保持靜止或勻速直線運動狀態。（2）質量不變，慣性不變；（3）物體運動方向、運動速度的改變都屬于運動狀態的改變；（4）物體保持原來運動狀態不變的性質稱為慣性。
【解答】解：A、力是改變物體運動狀態的原因，踢出去的足球最終停止運動，足球越滾越慢是阻力改變了它的運動狀態，故A錯誤；B、物體的慣性只與物體的質量有關，足球踢出后，質量不變，其慣性不變，故B錯誤；C、足球在空中飛行過程中，運動的速度或方向發生了改變，運動狀態一定發生改變，故C正確；D、球離開腳后繼續運動，是因為球具有慣性，慣性是物體的一種性質，慣性不是力，不能說受到慣性的作用，故D錯誤。
【點評】本題考查力是改變物體運動狀態的原因、慣性現象、運動狀態的改變等知識。
【變式練3】（2023 包頭）打乒乓球是深受人們喜愛的一項體育運動。乒乓球被擊出在空中運動過程中，下列說法正確的是（　　）
A．不受力的作用 B．慣性逐漸減小
C．運動狀態發生改變 D．做勻速直線運動
【答案】C
【分析】（1）乒乓球在空中飛行時受重力和阻力作用。（2）物體保持運動狀態不變的性質叫慣性，慣性與物體的質量有關，質量不變，慣性不變。（3）乒乓球在空中做曲線運動，運動狀態改變。
【解答】解：A、乒乓球在空中飛行時受重力和阻力作用，故A錯誤；B、物體保持運動狀態不變的性質叫慣性，慣性與物體的質量有關，質量不變，慣性不變，故B錯誤；CD、乒乓球在空中做曲線運動，運動狀態改變，故C正確，D錯誤。故選：C。
【點評】知道做曲線運動的物體的運動狀態改變，受到非平衡力的作用；理解慣性與質量的關系。
模型2 對牛頓第一定律的理解
（2023 德州）關于牛頓第一定律，下列說法正確的是（　　）
A．物體的速度越大，慣性越大，動能越大
B．物體的運動需要力來維持，汽車關閉發動機后逐漸停下來是因為不受力的作用
C．物體受到力的作用時，運動狀態一定改變
D．物體的運動狀態改變，一定受到力的作用
【答案】D
【分析】（1）一切物體在沒有受到力的作用時，總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態；
（2）力是改變物體的運動狀態的原因，一切物體都有慣性，慣性大小取決于物體質量大小，與速度大小無關。
【解答】解：A、慣性大小取決于物體質量大小，質量越大，慣性越大，與運動狀態無關，速度大動能大，慣性不變，故A錯誤；
BD、力是改變物體運動狀態的原因，物體的運動狀態改變，一定是受到力的作用，汽車關閉發動機后逐漸停下來是因為受到摩擦阻力的作用，故B錯誤，D正確；
C、力可以改變物體的運動狀態，但若物體受到平衡力的作用，則物體的運動狀態就不發生變化，故C錯誤。
名師點撥：本題考查了學生對慣性、牛頓第一定律、力與運動的關系的理解，應知道：力是改變物體運動狀態的原因，不是維持物體運動狀態的原因；慣性是物體的固有屬性，一切物體都有慣性，慣性大小取決于物體質量大小。
【變式練1】（2023 貴州）在中國空間站的“天宮課堂”上，航天員王亞平和葉光富做了太空拋物實驗，冰墩墩被王亞平輕輕一推，便幾乎沿直線勻速飄向葉光富，下列哪一定律能解釋此運動現象（　　）
A．光的反射定律 B．牛頓第一定律
C．歐姆定律 D．焦耳定律
【答案】B
【分析】牛頓第一定律的內容：一切物體在沒有受到力的作用時，總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態。
【解答】解：冰墩墩被推出后，由于冰墩墩在太空中處于失重狀態，在空中不受力的作用，所以冰墩墩會沿著原來的方向做勻速直線運動，能解釋此運動現象的是牛頓第一定律。故選：B。
【點評】此題考查力與運動的關系，難度不大，正確理解微重力的含義是關鍵。
【變式練2】（2023 宜昌）小浩站在滑板車上不斷蹬地讓車沿水平方向運動，下列說法正確的是（　　）
A．不斷蹬地說明物體受到力的作用才能運動
B．車在運動過程中受到了平衡力的作用
C．停止蹬地后車不會立即停下來是因為受到慣性力的作用
D．運動中的車如果所受的力全部消失，它將做勻速直線運動
【答案】D
【分析】（1）力是改變物體運動狀態的原因，物體的運動不需要力來維持；
（2）平衡狀態是指靜止狀態或勻速直線運動狀態，處于平衡狀態的物體受平衡力作；
（3）物體保持原來運動狀態不變的性質稱為慣性，一切物體都有慣性，慣性是物體本身的一種性質；
（4）根據牛頓第一定律分析。
【解答】解：A、不斷蹬地說明，說明力可以改變物體的運動狀態，不能說明物體受到力的作用才能運動，故A錯誤；B、車在運動過程中不是勻速直線勻速，所以不是受到了平衡力的作用，故B錯誤；C、停止蹬地后車不會立即停下來是因為車具有慣性，但慣性不是力，不能說受到慣性力的作用，故C錯誤；D、運動中的車如果所受的力全部消失，由牛頓第一定律可知，其運動狀態不變，將做勻速直線運動，故D正確。故選：D。
【點評】該題考查了慣性與慣性現象、運動狀態的判斷、力與運動的關系等相關知識，難度不大，注重了物理和生活的聯系，是一道綜合題。
【變式練3】（2023 泰安）2023年跳水世界杯蒙特利爾站女子10米臺決賽，中國選手全紅嬋發揮完美獲得冠軍。如圖所示是全紅嬋參加跳水比賽時向上起跳和下落的運動軌跡示意圖。下列說法正確的是（　　）
A．起跳時，運動員對跳臺施加了力，跳臺對運動員沒有力的作用
B．起跳后能繼續向上運動，是因為運動員受到向上的力大于自身的重力
C．起跳上升過程中，若運動員所受的力全部消失，她將做勻速直線運動
D．從最高點到入水前的過程中，運動員的慣性增大
【答案】C
【分析】（1）力的作用是相互的；
（2）（4）任何物體都有慣性，慣性是一種性質，慣性大小與質量有關；
（3）根據牛頓第一定律分析運動員的運動狀態。
【解答】解：A．起跳時，運動員對跳臺施加了力，根據力的作用是相互的，跳臺對運動員也有力的作用，故A錯誤； B．起跳后能繼續向上運動，是因為運動員具有慣性，沒有受到向上的力，故B錯誤；C．起跳上升過程中，具有一定的速度，若運動員所受的力全部消失，根據牛頓第一定律，她將保持原來的速度做勻速直線運動，故C正確； D．從最高點到入水前的過程中，質量不變，運動員的慣性不變，故D錯誤。故選：C。
【點評】本題所考查的內容都是基本的力學規律，是我們判斷力學相關現象的基礎，我們必須熟知并深入領會其意義。
模型3 慣性的理解和應用
（2023 安徽）如圖所示，汽車上配有安全帶和頭枕，司機和乘客都必須系好安全帶。當向前行駛的汽車分別出現突然加速、緊急剎車兩種狀況時，對乘車人員起主要保護作用的分別是（　　）
A．頭枕、頭枕 B．安全帶、安全帶
C．安全帶、頭枕 D．頭枕、安全帶
【答案】D
【分析】慣性是物體的固有屬性，一切物體在任何情況下都有慣性；分析物體原來的運動狀態和受力后運動狀態如何改變，然后做出判斷。
【解答】解：當向前行駛的汽車出現突然加速，汽車速度變大，而人由于慣性要保持原來的較慢速度的 運動狀態，人的頭部會向后仰，“頭枕”對人有保護作用，緊急剎車時，由于摩擦力使得車速變小，人由于慣性要保持原來較快速度的運動狀態，人的上身會向前傾，容易撞到前面的物體，因而安全帶拉著人不向前撞擊物體，故D正確，ABC錯誤。
名師點撥：本題考查慣性的危害與防止，關鍵理解運動狀態變化由于慣性導致的情況。
【變式練1】（2023 廣西）如圖，在拋繡球的過程中，下列說法正確的是（　　）
A．拿在手中的繡球具有慣性
B．拋離手后的繡球沒有慣性
C．下落的繡球速度越來越小
D．離手的繡球速度保持不變
【答案】A
【分析】任何物體在任何情況下都有慣性；力是改變物體運動狀態的原因。
【解答】解：AB、任何物體在任何情況下都有慣性，故A正確，B錯誤；CD、繡球離手后上升過程中，速度變小，下落過程中速度越來越大，故CD錯誤。
【點評】本題考查了慣性、力與運動的關系，屬于基礎題。
【變式練2】（2023 廣東）如圖所示，公交車上的乘客都拉好了扶手，當車的運動狀態突然發生改變時，乘客都向東傾，產生此現象的原因可能是（　　）
A．車由靜止突然向東起動
B．車勻速前行時突然加速
C．車勻速前行時突然減速
D．勻速倒車時突然減速
【答案】C
【分析】物體由于慣性要保持原來的運動狀態；分析車運動狀態變化后，人由于慣性保持原來運動方向引起的現象。
【解答】解：由圖知，當車的運動狀態突然發生改變時，乘客都向東傾，
如果原來是靜止，車由靜止突然向東起動，乘客由于慣性則向西傾倒；
如果車是向東運動的，說明車子突然減速，而乘客的上身由于慣性繼續向東運動，出現向東傾；如果車是向西倒車的，說明車子突然加速，而乘客由于慣性保持原來較小的速度，會向東傾；故C正確，ABD錯誤。
【點評】本題考查慣性現象的分析，屬于中檔題，有一定的難度。
【變式練3】（2023 徐州）子彈從槍膛里射出后，仍能向前運動，這是因為子彈（　　）
A．具有慣性 B．受到推力 C．受到重力 D．不受力
【答案】A
【分析】物體保持原來運動狀態不變的性質叫慣性。
【解答】解：子彈從槍膛里射出后，仍能向前運動，這是因為子彈具有慣性，要保持原來的運動狀態，故A符合題意，BCD不符合題意。
【點評】本題考查的是慣性的基本概念，會在實際生活中解釋慣性現象。
模型4 平衡力和相互作用力
（2023 益陽）如圖所示，人騎在馬背上，人和馬均處于靜止狀態。下列說法正確的是（　　）
A．地面對馬的支持力和馬受到的重力是一對平衡力
B．馬對地面的壓力和地面對馬的支持力是一對平衡力
C．馬對人的支持力和人受到的重力是一對相互作用力
D．地面對馬的支持力大小等于人和馬受到的重力之和
【答案】D
【分析】（1）地面對馬的支持力和馬與人的總重是平衡力。
（2）馬和人對地面的壓力和地面對馬的支持力是一對相互作用力。
（3）馬對人的支持力和人受到的重力是一對平衡力。
（4）平衡力、相互作用力的大小相等，方向相反；平衡力作用在一個物體上，相互作用力作用在兩個物體上。
【解答】解：A、地面對馬的支持力和馬與人的總重是平衡力，地面對馬的支持力和馬受到的重力大小不等，不是平衡力，故A錯誤；
B、馬和人對地面的壓力和地面對馬的支持力是一對相互作用力，故B錯誤；
C、馬對人的支持力和人受到的重力是一對平衡力，故C錯誤；
D、地面對馬的支持力大小等于人和馬受到的重力之和，故D正確。
名師點撥：本題考查的是平衡力和相互作用力；關鍵是會正確區分這兩類力。
【變式練1】（2023 樂山）茶杯靜止在水平桌面上，下列各對力中屬于平衡力的是（　　）
A．茶杯所受的重力和桌面對茶杯的支持力
B．茶杯所受的重力和茶杯對桌面的壓力
C．茶杯對桌面的壓力和桌面對茶杯的支持力
D．桌子所受的重力和地面對桌子的支持力
【答案】A
【分析】二力平衡的條件是大小相等，方向相反，作用在同一直線，作用在同一物體，據此判斷。
【解答】解：A．茶杯的重力與桌面對茶杯的支持力，這兩個力符合二力平衡的條件，是平衡力，故A正確；B．茶杯所受的重力和茶杯對桌面的壓力，這兩個力沒有作用在同一個物體上，不是平衡力，故B錯誤；C．茶杯對桌面的壓力與桌面對茶杯的支持力，這兩個力沒有作用在同一個物體上，不是平衡力，故C錯誤；D．地面對桌子的支持力大小等于桌子的重力和茶杯的重力大小之和，桌子所受的重力和地面對桌子的支持力，大小不相等，不是平衡力，故D錯誤。
【點評】本題考查了平衡力的辨別，是一道基礎題。
【變式練2】（2023 青島）如圖所示，一只碗放在水平餐桌上，它們都處于靜止狀態。以下兩個力屬于一對平衡力的是（　　）
A．餐桌對碗的支持力和碗對餐桌的壓力
B．餐桌對碗的支持力和碗受到的重力
C．碗對餐桌的壓力和地面對餐桌的支持力
D．餐桌對地面的壓力和餐桌對碗的支持力
【答案】B
【分析】二力平衡的條件：作用在同一物體上，大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。（1）餐桌對碗的支持力和碗對餐桌的壓力，這兩個力分別作用在了碗和餐桌上，沒有作用在同一物體上；（2）餐桌對碗的支持力和碗受到的重力，都作用在碗上，且等大、反向、共線，符合平衡力的條件；（3）碗對餐桌的壓力等于碗的重力，地面對餐桌的支持力等于桌子和碗的重力，兩個力大小不相等；（4）餐桌對地面的壓力作用在地面上，餐桌對碗的支持力作用在碗上，兩個力沒有作用在同一物體上。
【解答】解：A、餐桌對碗的支持力和碗對餐桌的壓力，這兩個力分別作用在了碗和餐桌上，沒有作用在同一物體上，不是平衡力，故A錯誤；B、餐桌對碗的支持力和碗受到的重力，都作用在碗上，且等大、反向、共線，符合平衡力的條件，故B正確；C、碗對餐桌的壓力等于碗的重力，地面對餐桌的支持力等于桌子和碗的重力，兩個力大小不相等，不是平衡力，故C錯誤；D、餐桌對地面的壓力作用在地面上，餐桌對碗的支持力作用在碗上，兩個力沒有作用在同一物體上，不是平衡力，故D錯誤。
【點評】本題要求學生知道：作用在同一物體上的兩個力，大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，這兩個力就是平衡力。
【變式練3】（2023 常州）如圖所示，小明用平行于水平地面的力推箱子，沒有推動。下列屬于平衡力的是（　　）
A．人推箱子的力和箱子對地面的摩擦力
B．人推箱子的力和箱子推人的力
C．箱子對地面的壓力和地面對箱子的支持力
D．箱子受到的重力和地面對箱子的支持力
【答案】D
【分析】一對平衡力必須大小相等、方向相反、作用在同一直線上、作用在同一物體上；一對相互作用力大小相等、方向相反、作用在同一直線上，作用在不同的兩個物體上。
【解答】解：A、人推箱子的力作用在箱子上，箱子對地面的摩擦力作用在地面上，兩個力不是作用在同一物體上，所以不是一對平衡力，故A錯誤；B、人對箱子的推力作用在箱子上，箱子對人的推力作用在人身上，這兩個力大小相等、方向相反、作用在同一直線上，但不是作用在同一物體上，所以這兩個力是一對相互作用力，而不是一對平衡力，故B錯誤；C、箱子對地面的壓力作用在地面上，而地面對箱子的支持力作用在箱子上，兩個力不是作用在同一物體上，這是一對相互作用力，而不是一對平衡力，故C錯誤；D、箱子受到的重力作用在箱子上，方向豎直向下，地面對箱子的支持力作用在箱子上，方向豎直向上，箱子處于靜止狀態，所以豎直方向上的兩個力是一對平衡力，故D正確。
【點評】本題考查了平衡狀態的判斷與平衡力的辨別，熟練掌握相關原理和概念是解答的關鍵。
【變式練4】（2023 棗莊）在2022年北京冬奧會短道速滑男子1000米比賽中，中國選手任子威榮獲金牌。圖甲是他正全力通過彎道、圖乙是他獲勝后站立在水平賽場中央大聲歡呼的情形，下列說法正確的是（　　）
A．運動員通過彎道的過程處于平衡狀態
B．運動員通過彎道時有慣性，站立時沒有慣性
C．站立時他受到的重力和冰面對他的支持力是一對平衡力
D．站立時他對冰面的壓力和冰面對他的支持力是一對平衡力
【答案】C
【分析】物體保持原來狀態不變的性質是慣性，慣性只與物體的質量有關，與其它因素無關；
一切物體在沒有受到外力作用的時候，總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態；
二力平衡的條件：大小相等、方向相反、作用在同一個物體上，作用在同一條直線上。
【解答】解：A．運動員過彎道時，其運動狀態在發生變化，處于非平衡狀態，故A錯誤；
B：物體保持原來狀態不變的性質是慣性，慣性是物體本身具有的性質，物體的慣性一直存在，與物體的運動狀態無關，故B錯誤；C：運動員站立時，處于平衡狀態，受到的重力和冰面對他的支持力大小相等、方向相反，且作用在運動員上，兩個力是一對平衡力，故C正確；D：站立時他對冰面的壓力作用在冰面上，冰面對運動員的支持力作用在運動員上，兩個力作用在不同的物體上，兩個力不是一對平衡力，故D錯誤。
模型4 二力平衡的條件和應用
（2023 廣安）“玉兔二號”月球車在月球表面留下了屬于中國的第一道印記。登月前，在水平地面上進行測試時，月球車勻速行駛45m，用時15min，則月球車行駛的速度為　 　m/s；月球車的質量為135kg，若車受到的阻力為車重的0.2倍，則月球車的牽引力為　 　N。（g＝10N/kg）
【答案】0.05；270。
【分析】（1）利用v計算月球車行駛的速度；（2）根據f＝0.2G求出月球車受到的摩擦力，月球車勻速直線行駛時處于平衡狀態，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，二力大小相等，據此求出月球車受到的牽引力。
【解答】解：（1）月球車行駛的速度為：v0.05m/s；
（2）在地球上月球車受到的重力：G＝mg＝135kg×10N/kg＝1350N；
月球車受到的摩擦力：f＝0.2G＝0.2×1350N＝270N，
因月球車勻速直線行駛時處于平衡狀態，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，
所以，月球車受到的牽引力F＝f＝270N。
名師點撥：本題考查速度、重力的計算、二力平衡條件及其應用，屬于對基礎知識的考查，難度較小。
【變式練1】（2022 濟南）下列各種動作中，在水平地面上無法保持的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【分析】在沒有其他輔助的情況下，健身者要在水平地面上保持某種姿勢，則健身者必須受到平衡力的作用，由于健身者在水平地面上靜止時受到重力和支持力的作用，故這兩個力必須在同一條直線上。
【解答】解：A、人受重力和支持力的作用，當二者共線時即可平衡，故A錯誤；B、健身者受到的重力和地面對腳的支持力作用，由圖可知支持力和重力的作用線不可能在同一直線上，所以健身者在這兩個力的作用下不可能平衡，故B正確；C、體操運動員受重力、支持力和球的壓力作用，當三個力作用在同一直線上時即可平衡，故C錯誤；D、太極愛好者此時所受重力和支持力在同一直線上，能夠平衡，故D錯誤；故選：B。
【點評】本題考查二力平衡的條件及其應用，大小相等、方向相反、作用在同一直線上，且作用在同一物體上的兩個力是平衡力。
【變式練2】（2022 淮安）如圖所示，質量2kg的植保無人機懸停空中，無人機受到的升力是　 　N，升力的施力物體是　 　。（g取10N/kg）
【答案】20；空氣。
【分析】無人機懸停在空中，升力與重力相平衡，大小相等；根據力的作用是相互的，可得出升力的施力物體。
【解答】解：無人機懸停在空中，升力與重力相平衡，即無人機受到的升力F＝G＝mg＝2kg×10N/kg＝20N；無人機旋翼高速旋轉時對空氣施力，由于力的作用是相互的，所以獲得空氣對無人機施加的升力。
【點評】本題考查平衡力、平衡狀態的判斷、對應的受力分析，難度不是很大，但是綜合性還是比較強。
【變式練3】（2023 黑龍江）如圖所示，當右端掛一個重為10N的物體A時，物體B在水平桌面上恰好能向右做勻速直線運動，若現在要使物體B水平向左做勻速直線運動，則應在物體B上施加一個水平向　　 ，大小是　 　 N的拉力。
【答案】左；20
【分析】物體B在物體A的作用下向右勻速直線運動，物體B在水平方向上受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力作用，根據二力平衡條件求出摩擦力大小；
物體B向左勻速直線運動時，物體對水平桌面的壓力不變，接觸面粗糙程度不變，物體B和水平桌面的摩擦力不變。物體B水平方向上受到水平向左的拉力、水平向右的拉力、水平向右的摩擦力作用，水平向左的拉力和水平向右的拉力、水平向右的摩擦力是三個力平衡，根據平衡力條件求出水平向左的拉力。
【解答】解：物體B水平向右運動時，在水平方向上受到物體A對物體B施加的水平向右的拉力為10N、水平向左的摩擦力作用，因物體B處于勻速直線運動狀態，則摩擦力和拉力是平衡力，所以水平向左的摩擦力與向右的拉力大小相等，為10N。
物體B水平向左運動和水平向右運動時，由于壓力不變，接觸面粗糙程度不變，物體B受到的摩擦力不變，所以物體B水平向左運動時，受到水平向右的摩擦力也是10N。
物體B水平向左勻速直線運動時，水平方向上受到水平向左的拉力、水平向右的拉力10N（物體A對物體B施加的）、水平向右的摩擦力10N．水平向左的拉力和水平向右的拉力、水平向右的摩擦力是三個力平衡，所以F左＝F右+f＝10N+10N＝20N。
【點評】本題物體A向右勻速直線運動，分析受力情況，根據平衡力條件求出摩擦力大小，根據摩擦力大小的影響因素，判斷出物體A向左和向右運動的摩擦力大小不變，物體A向左勻速直線運動，再次分析受力情況，根據平衡力條件求出拉力大小。
模型5 增大或減小摩擦力的方法
（2023 寧夏）下列事例中，屬于減小摩擦的是（　　）
A．拉桿式行李箱下面安裝滾輪
B．汽車輪胎表面有粗糙的花紋
C．體操運動員賽前在手上涂抹防滑粉
D．用力捏閘使自行車更快地停下來
【答案】A
【分析】減小摩擦力的方法有：減小接觸面的粗糙程度；減小壓力；使接觸面脫離接觸；變滑動為滾動。
增大摩擦力的方法有：增大接觸面的粗糙程度；增大壓力。
據此對各個選項逐一分析，然后即可得出結論。
【解答】解：A、拉桿式行李箱下面安裝滾輪，即是變滑動為滾動，減小了有害的摩擦力，故A符合題意；
B、汽車輪胎上刻有凹凸不平的花紋，即通過增大接觸面的粗糙程度，來增大摩擦力，故B不符合題意；
C、體操運動員賽前在手上涂抹防滑粉，這是通過增大接觸面的粗糙程度，來增大摩擦力，故C不符合題意；
D、用力捏閘使自行車更快地停下來，這是通過增大壓力的方法來增大摩擦的，故D不符合題意。
名師點撥：通過日常生活中與摩擦有關的具體措施，來結合對應的物理知識，是考查的熱點題型，這種題目可以充分體現理論與實際的聯系。
【變式練1】（2023 懷化）生活中有的摩擦是有用的，有的摩擦是有害的，下列情況屬于減小摩擦的是（　　）
A．甲圖：自行車剎車時用力捏車閘
B．乙圖：體操運動員上器械前，手上要涂防滑粉
C．丙圖：在冰壺運動中，運動員不斷擦拭冰面
D．丁圖：礦泉水瓶瓶蓋上刻有豎條紋
【答案】C
【分析】（1）增大摩擦力的方法：在接觸面粗糙程度一定時，增大壓力來增大摩擦力；在壓力一定時，增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦力。
（2）減小摩擦力的方法：在接觸面粗糙程度一定時，減小壓力來減小摩擦力；在壓力一定時，減小接觸面的粗糙程度來減小摩擦力；使接觸面脫離；用滾動摩擦代替滑動摩擦。
【解答】解：A、自行車剎車時，閘皮緊壓在鋼圈上，是在接觸面粗糙程度一定時，通過增大壓力來增大摩擦力，故A錯誤；B、體操運動員上器械前在手上涂防滑粉，在壓力一定時，通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦力，故B錯誤；C、在冰壺運動中，刷冰使冰熔化，在冰壺和冰之間產生水，使冰壺與冰面分離，減小摩擦，故C正確；D、礦泉水瓶瓶蓋上刻有豎條紋，在壓力一定時增大了接觸面的粗糙程度，從而增大摩擦力，故D錯誤。
【點評】此題主要考查增大和減小摩擦力的方法，考查了學生知識聯系生活實際的能力，平時多觀察、多思考。
【變式練2】（2023 煙臺）自行車是一種常用的交通工具，它的結構和使用涉及了許多物理知識。下列說法正確的是（　　）
A．給車軸加潤滑油是為了增大摩擦
B．軸承內裝有滾珠是為了減小摩擦
C．剎車時通過增大壓力來減小摩擦
D．輪胎表面有凹凸不平的花紋是為了減小摩擦
【答案】B
【分析】增大摩擦力的方法：增大壓力，增大接觸面的粗糙程度；
減小摩擦力的方法：減小壓力，減小接觸面的粗糙程度，使接觸面脫離，用滾動代替滑動。
【解答】解：A、自行車軸加潤滑油，是在壓力一定時，使得接觸面分離來減小摩擦力，故A錯誤；B、在軸承內裝有滾珠是通過變滑動為滾動，來減小摩擦的，故B正確；
C、剎車時用力捏車閘是為了在接觸面粗糙程度一定時，增大壓力，從而增大摩擦，故C錯誤；D、自行車外胎有凹凸不平的花紋，是在壓力一定時，增大接觸面的粗糙程度，目的是增大摩擦，故D錯誤。
【點評】本題考查了對增大和減小摩擦的方法在生活中的應用，能將知識與實際應用相結合，是解答的關鍵。
【變式練3】（2023 自貢）小周同學參加了2023年自貢市中考體育測試，在立定跳遠項目中下列說法正確的是（　　）
A．小周穿的運動鞋鞋底有凹凸不平的花紋是為了減小摩擦
B．小周跳起后，在空中運動時處于非平衡狀態
C．小周跳起后，在地面彈力的作用下繼續向前運動
D．起跳時，小周對地面的壓力和地面對小周的支持力是一對平衡力
【答案】B
【分析】（1）增大摩擦的方法：在接觸面粗糙程度一定時，增大壓力；在壓力一定時，增大接觸面的粗糙程度；
（2）物體在平衡力的作用下保持靜止或勻速直線運動狀態；
（3）物體保持原來運動狀態不變的性質叫慣性；
（4）二力平衡的條件：大小相等、方向相反、作用在一條直線上，作用在一個物體上。
【解答】解：A、小周跑步穿的運動鞋鞋底有凹凸不平的花紋，是在壓力一定時，通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦力，故A錯誤；B、小周跳起后，在空中運動時只受重力作用，合力大小不為0，處于非平衡狀態，故B正確；C、小周跳起后，不再受到地面彈力的作用下，之所以繼續向前運動，是因為小周具有慣性，故C錯誤；D、小周對地面的壓力和地面對小周的支持力，不是作用在同一個物體上，不是平衡力，故D錯誤。
【點評】本題考查增大摩擦力的方法、平衡狀態的判斷、慣性現象、平衡力和相互作用力的區別。
模型6 摩擦力的大小和方向
（2022 自貢）如圖所示，用5N的水平拉力F拉動木板A在水平地面上向右勻速運動，物體B相對地面靜止不動，彈簧測力計示數為2N，下列說法正確的是（　　）
A．必須使木板A做勻速運動才能測出B受到的摩擦力
B．A對B的摩擦力大小為2N，方向水平向右
C．B對A的摩擦力大小為3N，方向水平向右
D．地面對A的摩擦力大小為3N，方向水平向右
【答案】B
【分析】物體B靜止和物體A做勻速直線運動時均處于平衡狀態，對兩者水平方向受力分析判斷出受力情況，根據二力平衡條件和平衡狀態的合力為零得出A對B、地面對A的摩擦力、拉力之間的關系，根據相互作用力的特點得出A對B的摩擦力和B對A摩擦力的大小關系，要注意二力平衡時力的大小相等、滑動摩擦力的大小只與接觸面的粗糙程度和壓力的大小有關。
【解答】解：A、拉動木板時，B始終處于靜止狀態，滑動摩擦力的大小與運動速度無關，所以實驗中可以不勻速拉動A，故A錯誤；
B、因B靜止時處于平衡狀態，水平方向受到測力計向左的拉力和A對B向右的摩擦力是一對平衡力，所以，A對B水平向右的摩擦力fA對B＝F示＝2N，故B正確；
C、因A對B的摩擦力和B對A的摩擦力是一對相互作用力，所以B對A的摩擦力方向水平向左，大小為2N，故C錯誤；
D、因物體A做勻速直線運動時，受到水平向右的拉力和B對A向左的摩擦力、地面對A向左的摩擦力處于平衡狀態，所以，由力的合成可得：fB對A+f地＝F，則地面對A水平向左的摩擦力：f地＝F﹣fB對A＝5N﹣2N＝3N，故D錯誤。
名師點撥：本題考查了摩擦力的大小和方向、平衡力的辨別等，正確的判斷各力之間的關系是關鍵。
【變式練1】（2022 荊門）星期天小明參加社區志愿服務活動。如圖他用200N的水平力推動質量為50kg的垃圾箱，使其沿水平地面做勻速直線運動。停止用力后，垃圾箱繼續向前滑行時受到的摩擦力為（　　）
A．50N B．100N C．200N D．500N
【答案】C
【分析】物體處于靜止或者勻速直線運動狀態時，受到的力是平衡力，相互平衡的兩個力大小相等；滑動摩擦力的大小與壓力大小、接觸面的粗糙程度有關。
【解答】解：用200N的水平力推動質量為50kg的垃圾箱，使其沿水平地面做勻速直線運動，推力與滑動摩擦力是一對平衡力，大小相等，所以滑動摩擦力為f＝200N；停止用力后，垃圾箱繼續向前滑行時，垃圾箱對地面的壓力不變，接觸面的粗糙程度不變，受到的滑動摩擦力大小不變，仍為200N。故選：C。
【點評】本題考查了二力平衡條件的應用、影響滑動摩擦力大小的因素，屬于基礎題。
【變式練2】（2023 婁底）如圖所示，長方體物塊A在拉力8N的作用下沿水平面勻速向右運動，此時彈簧測力計示數為6N且保持不變，則物塊B對A的摩擦力方向是向　 　，地面對A的摩擦力為　 　N。
【答案】左；2。
【分析】滑動摩擦力的方向與物體的相對運動方向相反，據此判斷摩擦力方向。
分別對AB進行受力分析，根據二力平衡的條件得出摩擦力的大小。
【解答】解：如圖所示，長方體物塊A在拉力8N的作用下沿水平面勻速向右運動，此時A相對于B是向右運動，因而B對A的摩擦力阻礙其運動，摩擦力的方向向左；
B始終靜止受力平衡，受到彈簧測力計的拉力與A對B的摩擦力平衡，此時彈簧測力計示數為6N且保持不變，則A對B的摩擦力為6N，根據相互作用力大小相等，則B對A的摩擦力也是6N，方向水平向左，A做勻速直線運動，受力平衡，向右的拉力與B對A向左的摩擦力和地面對A向左的摩擦力平衡，則地面對A的摩擦力f＝8N﹣6N＝2N。
【點評】本題考查摩擦力的方向和大小，關鍵是運用二力平衡分析摩擦力。
【變式練3】（2023 仙桃）水平桌面上有物體A、B。如圖甲，A在F1的作用下向左做勻速直線運動；如圖乙，A、B用輕繩水平連接，在F1和F2共同作用下一起向右做勻速直線運動。水平拉力F1＝6N、F2＝20N。圖乙中，下列說法正確的是（　　）
A．A與桌面的摩擦力方向向右
B．A與桌面的摩擦力為14N
C．B與桌面的摩擦力為8N
D．繩子的拉力為6N
【答案】C
【分析】（1）分析甲圖A和乙圖整體的受力情況，根據平衡力條件，求出滑動摩擦力大小。
（2）物體勻速直線運動時，受力平衡；
（3）摩擦力的方向與物體的相對運動方向或相對運動趨勢相反。
【解答】解：如圖甲，A在F1的作用下向左做勻速直線運動；受力平衡，此時A受到的摩擦力大小fA＝F1＝6N，如圖乙，A、B用輕繩水平連接，在F1和F2共同作用下一起向右做勻速直線運動。整體受力平衡；由于摩擦力的方向與物體的相對運動方向或相對運動趨勢相反，AB向右運動，摩擦力都是向左的，整體受到F1和F2、A向左的摩擦力和B向左的摩擦力，整體受力平衡，則有：F1+fA+fB＝F2；6N+6N+fB＝20N；解得：fB＝8N；
對乙圖中的A受力分析知，繩子的拉力等于F1、A向左的摩擦力之和，拉力F＝F1+fA＝6N+6N＝12N，故ABD錯誤；C正確。
模型7 探究阻力對運動的影響實驗
（2023 西藏）在“探究阻力對物體運動的影響”實驗中，實驗裝置如圖所示。
（1）實驗過程中，讓同一小車從同一斜面、同一高度由靜止滑下，其目的是使小車進入水平面時的　 　相同。
（2）讓小車分別在毛巾、棉布、木板表面運動，最終小車靜止時的位置如圖所示，可觀察到小車在　 　表面滑行的距離最遠，由此可得出：小車受到的阻力越　 　，速度減小越慢。進一步推理可得：如果小車運動時受到的阻力為零，速度就不會減小，小車將保持　 　運動狀態。
（3）冰雪天氣路面濕滑，阻力較小，結合該實驗結論，開車時應　　才能保證行駛安全（寫出一個合理答案即可）。
【答案】（1）速度；（2）木板；小；勻速直線；（3）減速慢行。
【分析】物體從斜面的同一高度滾下，到達水平面時速度相等，當物體速度相等時，在光滑程度不同的水平面上運動的距離不同，表面越光滑，物體受到的阻力越小，速度減小得越慢，物體運動的距離越遠。根據冰雪天氣路面濕滑，阻力較小，進行解答。
【解答】解：（1）小車在同一斜面上從同一高度滾下的過程中，受到的阻力與重力相同，運距離相同，則小車到達水平面時速度相同；
（2）在水平面上，小車初速度相等，實驗中我們會觀察到：在不同材料的表面上，小車滑行的距離是不同的，在表面光滑的木板上滑行的距離最長，在最粗糙的毛巾上滑行的距離最短，可見小車在毛巾上運動受到的摩擦力最大，在玻璃上運動受到的摩擦力最小，以上實驗表明：小車受到的阻力越小，速度減小的越慢，運動的距離越遠；進一步推理可得：如果小車運動時受到的阻力為零，速度就不會減小，小車將保持勻速直線運動狀態。
（3）冰雪天氣路面濕滑，阻力較小，結合該實驗結論，開車時應減速慢行才能保證行駛安全（寫出一個合理答案即可）。
名師點撥：本實驗采用了對比實驗的方法。研究小車運動距離與受力大小的關系，讓小車在三個粗糙程度不同的表面上運動的目的就是形成對比，比較運動距離與受力大小的關系，要掌握推理的過程和得出。
【變式練1】（2023 內蒙古）如圖甲是探究“阻力對物體運動的影響”實驗裝置。下列與此實驗有關的說法錯誤的是（　　）
A．實驗中每次讓小車從斜面頂端由靜止滑下的目的是使小車到達水平面的速度大小相等
B．實驗中改變木板表面的粗糙程度是為了改變運動的小車所受的阻力大小
C．根據實驗現象及進一步推理，如果小車運動時不受阻力，它將做勻速直線運動
D．如圖乙所示，小球從A點由靜止釋放擺動到右側最高點C時，若小球所受的力全部消失，可判斷小球將做勻速直線運動
【答案】D
【分析】（1）根據控制變量法，在實驗過程中，該同學讓小車從斜面的同一位置靜止釋放，這一操作的目的是控制小車下滑到水平面的速度相同；
（2）接觸面越粗糙，小車運動時受到的阻力越大，據此分析；
（3）根據實驗現象推理回答；
（4）根據牛頓第一定律回答。
【解答】解：A、由控制變量法，實驗中每次讓小車從斜面頂端由靜止滑下的目的是使小車到達水平面的速度大小相等，故A正確；B、接觸面越粗糙，小車運動時受到的阻力越大，實驗中改變木板表面的粗糙程度是為了改變運動的小車所受的阻力大小，故B正確；C、根據實驗現象可知，接觸面粗糙程度越小，小車在水平面運動時受到的阻力越小，小車通過的距離越長，據此一步推理，如果小車運動時不受阻力，小車通過的距離無限長，即它將做勻速直線運動，故C正確；D、如圖乙所示，小球從A點由靜止釋放擺動到右側最高點C時，小球處于靜止狀態，若小球所受的力全部消失，根據牛頓第一定律，可判斷小球將靜止，故D錯誤。
【點評】本題探究阻力對物體運動的影響，考查控制變量法和推理法及牛頓第一定律的運用。
【變式練2】（2023 無錫）如圖所示，在探究阻力對物體運動的影響時，每次讓小車從斜面的　 　處由靜止釋放，讓小車到達水平面時，獲得相同的速度，小車在水平面運動時，所受的　 　和支持力是一對平衡力，先后在水平面上鋪設粗糙程度不同的材料，通過比較小車在水平面上運動的　 　來比較阻力對物體運動的影響。
【答案】同一高度；重力；距離
【分析】根據控制變量法，要控制小車下滑到水平面的速度相同；二力平衡的條件：作用在同一直線的兩個力、大小相等、方向相反、作用在同一物體上；材料表面越粗糙，通過的距離越短，說明小車運動時在水平方向上受到的阻力越大，據此回答。
【解答】解：根據控制變量法，要控制小車下滑到水平面的速度相同，故每次讓小車從斜面的同一高度處由靜止釋放，讓小車到達水平面時，獲得相同的速度；小車在水平面運動時，所受的重力和支持力是一對平衡力，先后在水平面上鋪設粗糙程度不同的材料，材料表面越粗糙，通過的距離越短，表明小車運動時在水平方向上受到的阻力越大，通過比較小車在水平面上運動的距離來比較阻力對物體運動的影響。
【點評】本題探究阻力對物體運動的影響，考查控制變法、二力平衡的條件運用及操作過程的理解。
【變式練3】（2023 聊城）利用如圖所示的裝置，探究“阻力對物體運動的影響”。
（1）讓小車從同一高度由靜止滑下，目的是為了控制小車每次滑到水平面時的　　相同。
（2）實驗通過觀察 　 　（選填字母）來反映阻力對物體運動的影響。
A.小車滑行的距離
B.接觸面的粗糙程度
（3）由實驗可以知道，小車在 　 （選填“棉布”或“木板”）表面上運動時，速度減小得慢。
（4）下列對此實驗的分析或推理正確的是 　 　。
A.實驗中運動的小車會停下來，說明運動要靠力來維持
B.如果小車在水平面運動時不受阻力，它就不會停下來
（5）實驗完成后，同學們在一起討論運動和力的關系，其中觀點正確的是 　 　。
A．物體受力，運動狀態一定改變
B．物體不受力，一定會保持靜止
C．物體運動，一定受到力的作用
D．物體運動狀態改變，一定受力
【答案】（1）速度；（2）A；（3）木板；（4）B；（5）D。
【分析】（1）根據控制變量法，要控制小車每次滑到水平面時的速度相同；
（2）小車受到的阻力不同，運動的距離不同，運動的距離越遠，小車受到的阻力越小，據此推理出阻力為零時的運動情況；
（3）表面越光滑，小車速度減小的越慢；
（4）牛頓第一定律的內容，即物體不受力時將保持勻速直線運動狀態或靜止狀態；
（5）物體受力平衡時，運動狀態保持不變；物體不受力作用時，保持靜止狀態或勻速直線運動狀態；物體受力不平衡時，運動狀態改變。
【解答】解：（1）根據控制變量法，讓小車從同一高度滑下，目的是為了控制小車每次滑到水平面時的速度相同；
（2）實驗中通過觀察小車滑行的距離來反映阻力對物體運動的影響，故A正確；
（3）表面越光滑，小車速度減小的越慢，故小車在木板上運動時，速度減小的慢；
（4）根據牛頓第一定律的內容，即物體不受力時將保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，故如果小車在水平面運動時不受阻力，它就不會停下來正確，故B正確；
（5）A、物體受力平衡時，可以保持靜止狀態，故A錯誤；B、根據牛頓第一定律，物體不受力，會保持靜止或勻速直線運動，不一定靜止，故B錯誤；C、根據牛頓第一定律，物體不受力的作用，也可以做勻速直線運動，故C錯誤；D、物體受力不平衡時，運動狀態改變，故D正確。
【點評】本題探究阻力對物體運動的影響，考查控制變量法、實驗過程、推理法的運用和力與運動的關系。
模型8 探究二力平衡的條件
（2023 綏化）如圖是“探究二力平衡條件”的實驗裝置。
（1）把小車放在比較光滑的水平桌面上，用手按住小車不動，在兩托盤中放入質量相等的砝碼，放手后小車靜止；在兩托盤中放入質量不相等的砝碼，放手后小車運動，這說明相互平衡的兩個力　 　。用手按住小車不動，把兩個托盤放在小車的同一側，放入質量相等的砝碼，放手后小車運動，這說明相互平衡的兩個力　 　。
（2）把小車放在水平桌面上，保持兩托盤砝碼質量相等，使小車靜止，將小車扭轉一個角度后釋放，觀察到小車　 　，這說明相互平衡的兩個力作用　 　。
（3）實驗中為了減小摩擦力對實驗的影響，應選擇質量較　 大　的砝碼進行實驗。（選填“大”或“小”）
【答案】（1）大小相等；方向相反；（2）扭轉回來；同一直線上；（3）大。
【分析】（1）（2）當物體處于靜止或勻速直線運動狀態時就說物體處于平衡狀態；二力平衡的條件：大小相等、方向相反、作用在一個物體上、作用在一條直線上；
（3）拉力與摩擦力差值大，實驗中能減小摩擦力對實驗的影響。
【解答】解：（1）兩邊的托盤中砝碼質量不同時，則兩邊拉力不相等，小車運動；質量相等時，則兩邊拉力相等，小車靜止，說明二力平衡需要兩個力大小相等；保持兩托盤里砝碼的質量相等，把兩個托盤掛在小車的同一側，即兩個力的方向相同，放手后小車運動，不能平衡，說明二力平衡需要兩個力方向相反；
（2）將小車扭轉一個角度，兩個力就不在一條直線上了，松手后，小車將扭轉回來，所以不能保持平衡狀態，說明二力平衡需要兩個力在同一直線上；
（3）小車運動過程中受到的摩擦力，若實驗中砝碼質量越大，即拉力與摩擦力差值大，實驗中能減小摩擦力對實驗的影響。
名師點撥：本題考查了二力平衡的條件的探究過程，在該實驗中，為了探究兩個力是否平衡，要用到控制變量法的思路，探究其中的一個條件時，要控制其他條件相同，這也是根據實驗步驟確定實驗目的主要依據。
【變式練1】（2023 成都）如圖所示，是探究“二力平衡的條件”實驗，小車置于水平桌面，兩端的輕質細繩繞過定滑輪掛有等重鉤碼。F1是小車受到的向左的拉力，F2是小車受到的向右的拉力，F1與F2在同一水平直線上。下列說法不正確的是（　　）
A．因為摩擦可忽略，小車在水平方向上只受到F1、F2作用
B．增減鉤碼個數，是探究二力大小對小車平衡的影響
C．F1、F2大小相等時，小車一定處于平衡狀態
D．將小車水平扭轉90°時，F1、F2仍在同一直線上
【答案】D
【分析】作用在同一個物體上的兩個力，如果大小相等，方向相反，并且作用在一條直線上，這兩個力就是相互平衡的。
【解答】解：A、因為摩擦可忽略，小車在水平方向上只受到F1、F2作用，故A正確；B、增減鉤碼個數，是探究二力大小對小車平衡的影響，故B正確；C、由于F1和F2在同一水平直線上，當F1、F2大小相等時，小車一定處于平衡狀態，故C正確；D、將小車水平扭轉90°時，F1、F2不在同一直線上，故D錯誤。
【點評】本題主要考查了二力平衡的條件；關鍵是牢記二力平衡的條件。
【變式練2】（2022 聊城）在探究“二力平衡的條件”實驗中，小聰同學采用的實驗裝置如圖甲所示，小明同學采用的實驗裝置如圖乙所示。
（1）老師指出圖乙的裝置更科學，原因是選用小車，可以減小　 　對實驗結果的影響。
（2）實驗中判斷小車是否受平衡力作用的依據是小車保持 　 　（選填“靜止”或“勻速直線運動”）狀態。
（3）左右兩盤放質量相等的砝碼，小車保持靜止。將左盤中再添加一個砝碼，小車將運動，說明彼此平衡的兩個力大小 　 　。
（4）小車處于靜止后，保持F1與F2的大小不變，把小車在水平桌面上扭轉一個角度后釋放，小車將轉動，說明彼此平衡的兩個力必須在 　 　上。
【答案】（1）摩擦力；（2）靜止；（3）相等；（4）同一條直線。
【分析】（1）實驗中應盡量減小摩擦對平衡的影響；
（2）圖甲中觀察小車的受力和運動情況來探究二力平衡的條件；
（3）探究兩個力的大小關系；
（4）探究兩個力的方向關系。
【解答】解：（1）小明同學采用的實驗裝置如圖乙，選用了小車，這樣可以盡量減小摩擦力對實驗的影響；
（2）實驗中通過觀察小車能否靜止，確定其是否處于平衡狀態，故判斷依據是小車處于靜止狀態；
（3）實驗時，左右兩盤放質量相等的砝碼，小車保持靜止。將左盤中再添加一個砝碼，小車將運動，發現小車無法保持靜止狀態，這表明平衡的兩個力需要大小相等；
（4）把小車轉過一個角度，然后松手，觀察到小車轉動，最后恢復到靜止狀態，說明小車在水平方向上受到的兩個力在同一條直線上時才能平衡。
【點評】本題考查二力平衡條件的探究實驗，掌握二力平衡條件是解答本題的關鍵。
【變式練3】（2022 江西）疫情期間，停課不停學。某同學在媽媽的協助下，利用家中物品探究二力平衡的條件。
【實驗器材】晾衣架兩個、相同的礦泉水瓶若干、小卡片若干、細線、水、剪刀等
【設計實驗】如圖1所示
（1）將小卡片兩側各系一根細線，再把細線的另一端分別穿過晾衣架；
（2）將兩個礦泉水瓶分別綁在細線兩端，請媽媽用兩手各提起一個晾衣架，按照以下步驟進行實驗，觀察并記錄小卡片的受力及運動情況。
【進行實驗】
（1）如圖1所示，提起兩個裝有水量不等的礦泉水瓶；
（2）如圖2所示，提起兩個裝有水量相等的礦泉水瓶；再將其中一只手逐漸放低，使小卡片傾斜至如圖3所示；
（3）用剪刀把圖3中的小卡片從中間剪斷；
（4）更換小卡片，重新組裝。如圖4所示，使小卡片扭轉一定的角度。
實驗步驟 小卡片所受二力情況 小卡片的運動狀態是否改變
是否作用在同一物體上 大小 方向 是否作用在同一直線上
（1） 是 不等 相反 是 是
（2） 是 相等 相反 是 否
（3） 否 / / / 是
（4） 是 相等 相反 是
請將表格中①的內容補充到橫線上：①　 　。
【結論】上述實驗表明，二力平衡的條件是：作用在同一物體上的兩個力，必須大小 　　，方向相反，并作用在 　 　上。
【交流與評估】
（1）本實驗中的晾衣架起到了改變拉力的 　 　的作用，它類似于簡單機械中的 　　；
（2）靜止在水平桌面上的剪刀，它受到的 　　力和 　　力是一對平衡力。
【答案】（4）①否；相等；同一直線；
交流與評估：（1）方向；定滑輪；（2）重；支持。
【分析】作用在一個物體上的兩個力，如果大小相等，方向相反，并且作用在同一直線上，這兩個力就彼此平衡，對于二力平衡條件，我們必須注意以下四個要點，且這四個要點缺一不可．
【解答】解：（4）圖4中，使小卡片扭轉一定的角度。左右兩端對小卡片的力就不在同一直線上了；
結論：根據實驗的四個步驟，發現改變了力的大小，力的方向以及不作用在同一物體上，都會讓小卡片的運動狀態發生改變；故二力平衡的條件：作用在一個物體上的兩個力大小相等，方向相反，并且作用在同一直線上。
交流與評估：（1）晾衣架類似于定滑輪，不改變力的大小，只改變力的方向。
（2）靜止在水平桌面上的剪刀，受到重力和支持力。
【點評】本題考查了二力平衡條件的實驗分析，關鍵要理解二力平衡成立的四個要點。
模型9 探究滑動摩擦力的大小與什么因素有關
（2023 福建）如圖是探究滑動摩擦力大小與哪些因素有關的實驗情景。
（1）將木塊平放在水平木板上，用彈簧測力計水平拉動木塊，使木塊做　　 運動。
（2）由圖甲可知：此時木塊受到的滑動摩擦力大小為　 　N。
（3）由圖乙和圖丙可知：在其他條件相同的情況下，壓力越大，滑動摩擦力越　 　。
（4）本實驗產生誤差的原因是：　 　。（寫一條即可）
【答案】（1）勻速直線；（2）1.2；（3）大；（4）很難控制木塊做勻速直線運動。
【分析】（1）（2）根據二力平衡的條件分析；
（3）影響滑動摩擦力大小因素有兩個：壓力大小和接觸面的粗糙程度，研究與其中一個因素的關系時，要控制另外一個因素不變，根據圖找出相同的量和變化的量，分析得出結論摩擦力與變化量的關系；
（4）實驗過程中用手拉彈簧測力計很難控制木塊做勻速直線運動，運動過程中彈簧測力計的指針不穩定不方便讀數。
【解答】解：（1）只有沿水平方向拉著物體做勻速直線運動，物體在水平方向上受到平衡力的作用，拉力大小才等于摩擦力的大小；
（2）甲圖中彈簧測力計的分度值為0.2N，彈簧測力計的示數是1.2N；因為木塊處于勻速直線運動狀態，則木塊在水平方向上受到了摩擦力和拉力是一對平衡力，彈簧測力拉力的大小與木塊受到摩擦力的大小相等，即木塊受到的滑動摩擦力大小為1.2N；
（3）由圖乙和圖丙兩次實驗接觸面的粗糙程度是一定的，壓力是不同的，彈簧測力計的示數不同即摩擦力是不同的，這就說明摩擦力的大小和壓力大小有關，即：接觸面粗糙程度一定時，壓力越大，摩擦力越大；
（4）本實驗產生誤差的原因是：用手拉彈簧測力計很難控制木塊做勻速直線運動，運動過程中彈簧測力計的指針不穩定不方便讀數。
名師點撥：本題探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關，考查實驗原理及控制變量法的運用，體現了對過程和方法的考查。
【變式練1】（2023 海南）如圖是改進的探究影響滑動摩擦力大小的因素的實驗裝置。下列說法不正確的是（　　）
A．實驗時水平拉動長木板A，可測出木塊B所受摩擦力大小
B．拉動長木板A的速度越大，彈簧測力計示數越大
C．在木塊B上增加重物，拉動長木板A時彈簧測力計示數變大
D．在長木板A上鋪毛巾，可探究滑動摩擦力大小與接觸面粗糙程度的關系
【答案】B
【分析】兩個物體之間有相對運動趨勢時，物體間產生的是靜摩擦力；兩個物體之間發生相對運動時，物體間產生的摩擦力是滑動摩擦力。滑動摩擦力與壓力和接觸面的粗糙程度有關；物體處于靜止時受力平衡，根據二力平衡分析摩擦力大小與拉力關系。
【解答】解：A．實驗時水平拉動長木板A，AB兩個物體之間發生相對運動，有滑動摩擦力，而B始終相對于地面靜止，受力平衡，彈簧測力計的示數等于木塊B所受摩擦力大小，故A正確； B．拉動長木板A的速度越大，B始終靜止，受力平衡，壓力和接觸面的粗糙程度，滑動摩擦力大小不變，彈簧測力計示數不變，故B錯誤； C．在木塊B上增加重物，保持接觸面粗糙程度不變，增大壓力，滑動摩擦力增大，拉動長木板A時彈簧測力計示數變大，故C正確； D．在長木板A上鋪毛巾，壓力不變，改變接觸面的粗糙程度，故可探究滑動摩擦力大小與接觸面粗糙程度的關系，故D正確。
【點評】本題考查探究摩擦力的有關因素，關鍵掌握二力平衡條件和摩擦力有關因素進行分析。
【變式練2】（2023 青島）冰壺運動被稱為“冰上圍棋”，比賽充滿了智慧。冰壺比賽時，運動員有時要不斷地擦冰，這是為了改變冰壺受到的滑動摩擦力。為此，小蘭和小海一起對影響滑動摩擦力大小的因素進行探究。
（1）小蘭和小海分別采用如圖甲、乙所示方式，使木塊沿水平長木板做勻速直線運動。木塊受到的滑動摩擦力大小Ff1與彈簧測力計示數相等的是圖　 　 的方式，依據的是　　 知識。
（2）按圖甲的做法，在木塊上加放砝碼，改變木塊對長木板的壓力，測出此種情況下的滑動摩擦力Ff2，發現Ff2＞Ff1。這說明接觸面受到的壓力越大，滑動摩擦力越　 　。換用材料相同但表面更粗糙的長木板，保持木塊上的砝碼不變，測出此種情況下的滑動摩擦力Ff3，發現Ff3＞Ff2。這說明接觸面越 　 　，滑動摩擦力越大。
（3）冰壺運動員在比賽過程中不斷地擦冰，這是通過改變接觸面的粗糙程度來　 　 摩擦的，目的是使冰壺在冰面上運動的距離更　 　一些。
【答案】（1）甲；二力平衡；（2）大；粗糙；（3）減少；遠。
【分析】（1）實驗中，需用彈簧測力計沿水平方向拉動木塊在水平面上做勻速直線運動，此時拉力與摩擦力為平衡力的關系，大小相等，讀出測力計的示數，便可知摩擦力大小；
（2）二力平衡的條件：作用在同一個物體上的兩個力，大小相等，方向相反，作用在同一條直線上；
（3）滑動摩擦力的大小與壓力大小和接觸面的粗糙程度有關，在探究時，要運用控制變量法，對照表中數據逐一進行探究并得出結論；
（4）用彈簧測力計水平勻速拉動物塊，物塊做勻速直線運動，處于平衡狀態，由平衡條件可知，滑動摩擦力等于測力計的示數；
（5）增大摩擦力的方法有：一是增大壓力；二是增大接觸面積的粗糙程度；三是用滑動摩擦代替滾動摩擦。
【解答】解：（1）實驗中，用彈簧測力計沿水平方向拉動木塊做勻速直線運動，故使用圖甲的方式，此時拉力與摩擦力是一對平衡力，根據二力平衡原理，摩擦力大小等于拉力大小；
（2）按圖甲的做法，在木塊上加放砝碼，改變木塊對長木板的壓力，測出此種情況下的滑動摩擦力Ff2，發現Ff2＞Ff1，說明壓力越大，滑動摩擦力就越大；換用材料相同但表面更粗糙的長木板，保持木塊上的砝碼不變，測出此種情況下的滑動摩擦力Ff3，發現Ff3＞Ff2，說明接觸面越粗糙，滑動摩擦力就越大；
（3）冰壺運動中，刷冰可以改變冰壺受到的摩擦力，是通過減小接觸面的粗糙程度來減小滑動摩擦力的；冰壺在水平面上受到的阻力越小，運動的距離就越遠；
【點評】本題探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關，考查實驗原理及控制變量法的運用和對實驗方案的評估，體現了對過程和方法的考查。
【變式練3】（2023 攀枝花）小文同學在做“探究滑動摩擦力大小與哪些因素有關”的實驗中，進行了如下的改進。
如圖甲所示，長、寬、高均不相同的長方體木塊，上表面比下表面更為粗糙，放在由電機驅動的水平傳送帶上，通過水平細繩，繞過定滑輪與豎直懸掛的彈簧測力計相連。
（1）請畫出電機順時針勻速轉動后木塊在水平方向上的受力示意圖，并標注力的符號。
（2）若某次實驗中，彈簧測力計的示數如圖乙所示，則木塊所受摩擦力的大小為　　N。
（3）先后用上、下表面貼放在傳送帶上，在木塊上放不同質量的砝碼進行實驗，繪制出摩擦力與壓力之間的關系圖象如圖丙所示。由圖象可知，滑動摩擦力的大小不僅與壓力大小有關，還與 　 　有關；當較粗糙的上表面貼放在傳送帶上進行實驗時得到的實驗圖象應為 　 　（選填圖象編號）。
（4）本實驗采用傳送帶的好處是 　 　（答出一條即可）。
【答案】（1）如圖所示；（2）1.2；（3）接觸面粗糙程度；①；（4）木塊處于靜止狀態，便于讀數（或可以探究滑動摩擦力是否與運動速度有關）。
【分析】（1）木塊放在水平傳送帶上且左端細繩通過定滑輪與彈簧測力固定，所以木塊處于靜止狀態，由此分析木塊在水平方向受到的力，再畫出受力示意圖；
（2）認清彈簧測力計的分度值，根據指針對應的刻度讀數；
（3）滑動摩擦力的大小跟物體之間的壓力大小和接觸面的粗糙程度有關，壓力越大，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大；
（4）利用傳送帶根據二力平衡可以較為準確的測出摩擦力或可以探究滑動摩擦力是否與運動速度有關。
【解答】解：（1）由題知，木塊放置在水平傳送帶上，左端細繩通過定滑輪與彈簧測力固定，所以電機順時針勻速轉動時，木塊處于靜止狀態，水平方向木塊的受力有：細繩對它水平向左的拉力，傳送帶對它水平向右的摩擦力，這兩個力是一對平衡力，大小相等；故木塊在水平方向上所受力的示意圖如答案圖所示。
（2）若某次實驗中，彈簧測力計的示數如圖乙所示，彈簧測力計分度值為0.2N，其示數為1.2N；
（3）由圖象可知，圖線為兩個過原點的斜線，說明滑動摩擦力的大小不僅與壓力大小有關，還與接觸面粗糙程度有關；在壓力一定時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大，故①是較粗糙的上表面貼放在傳送帶上進行實驗時得到的實驗圖象；
（4）利用傳送帶根據二力平衡可知，木塊處于靜止狀態，便于讀數，或可以探究滑動摩擦力是否與運動速度有關。
【點評】本題探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關實驗，考查力的示意圖、彈簧測力計的讀數、控制變量法和實驗推理法的運用，體現了對過程和方法的考查。

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