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物理8.2 二力平衡图文ppt课件
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这是一份物理8.2 二力平衡图文ppt课件，共60页。
知识点一 力的平衡及二力平衡的条件1.力的平衡物体受到几个力作用时,如果保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这几 个力相互平衡,物体处于平衡状态。
说明 运动与力的关系
2.二力平衡的条件
例1 (2019湖南邵阳模拟)一个氢气球的拉线断开后,沿斜向右上方做匀速 直线飞行,则这一过程中的氢气球 ( )A.不受力 B.受力但不平衡C.受平衡力 D.只受斜向上的力解析 氢气球的拉线断开后,沿斜向右上方做匀速直线飞行,运动状态保持 不变,故受到平衡力的作用。答案 C
知识点二 二力平衡条件的应用1.物体受到两个力的作用处于平衡状态时,根据二力平衡的条件,已知一个 力的大小和方向,就可以求出另一个力的大小和方向。2.利用二力平衡,找不规则物体的重心。比如寻找薄板(不一定均匀)的重 心,如图8-2-1所示,首先找一根细绳,在薄板上找一点,用绳悬挂,画出薄板静 止后的重力作用线,同理再找一点悬挂,两条重力作用线的交点就是薄板重 心。 图8-2-1
例2 (2018福建莆田秀屿模拟)一名跳伞运动员重为600 N,其随身的跳伞 设备总重为200 N,他在空中匀速下落的过程中,所受到的空气阻力大小为 ,方向 。解析 跳伞运动员在空中匀速下落过程,受到平衡力的作用,故阻力等于重 力,即f=G总=600 N+200 N=800 N,阻力的方向与重力的方向相反,即方向竖 直向上。答案 800 N 竖直向上
题型 探究“二力平衡的条件”例 (2018上海杨浦二模)如图8-2-2所示是“探究二力平衡条件”的实验, 实验中以 (选填“甲”、“乙”或“丙”)为研究对象进行实验, 当按图(a)所示的实验操作时,应在硬纸板处于 状态下读取测力计 的示数;按图(b)示数进行实验操作时,放开硬纸板前,应使两测力计的示数 ,放开手会发现硬纸板 (选填“能”或“不能”)保持静 止。 图8-2-2
解析 (1)由实验装置图可知,以硬纸板乙为研究对象,利用弹簧测力计、 细线等器材探究二力平衡的条件;(2)按图(a)所示进行实验操作时,为了方 便读数,应在硬纸板处于静止状态下读取测力计的示数;(3)按图(b)所示进 行实验操作时,放开硬纸板前,应使两测力计的示数相同,两细线对硬纸板 拉力的方向相反。由于图中两个力的方向不在一条直线上,所以放手后纸 板不能保持静止。答案 乙 静止 相等 不能点拨 注意利用控制变量法分析判断“探究二力平衡条件”实验的现象 及操作。
易错点 “平衡力”和“相互作用力”的辨别例 (2019甘肃兰州模拟)2019年的央视春晚的大型武术节目《少林魂》 令人震撼,如图8-2-3所示为演出时的情景。甲为鼓面上的人,乙为其中一 个抬鼓的人。当大家静止时,下列说法正确的是 ( )图8-2-3A.甲对鼓的压力和鼓对甲的支持力是一对平衡力B.甲对鼓的压力和乙对鼓的支持力是一对平衡力C.乙对鼓的支持力和鼓对乙的压力是一对相互作用力D.鼓对甲的支持力和鼓对乙的压力是一对相互作用力
解析 甲对鼓的压力和鼓对他的支持力作用在不同物体上,是一对相互作 用力,不是一对平衡力,故A选项错误;甲对鼓的压力和乙对鼓的支持力大小 并不相等,不是一对平衡力,故B选项错误;乙对鼓的支持力和鼓对乙的压力 作用在不同物体上,是一对相互作用力,故C选项正确;鼓对甲的支持力和鼓 对乙的压力大小不相等,不是一对相互作用力,故D选项错误。答案 C
易错警示 判断一对力是平衡力还是相互作用力,关键是明确两者的特点, 特别是两者之间的不同点,其最大的不同之处在于平衡力是作用在同一物 体上的;而相互作用力是作用在不同物体上的。
知识点一 力的平衡及二力平衡的条件1.(2019河南许昌二模)下列四种情形中,属于二力平衡的是 ( )
答案 D A选项中,两个力是作用在两个物体上,故不是平衡力;B选项中, 两个力不在同一直线上,故不是平衡力;C选项中,两个力大小不等,故不是 平衡力;D选项,两个力大小相等、方向相反、在同一直线上,还作用在同一 物体上,故是一对平衡力。
(独家原创试题)如图8-2-1是一只青蛙竖直向上跳起的情景。当它到达最 高点时处于 状态(选填“平衡”或“非平衡”),你判断的依据是 。(忽略空气阻力)答案 非平衡 青蛙只受重力作用解析 忽略空气阻力,青蛙到达最高点时,只受到重力的作用,所以它受到 的力不是平衡力,故它处于非平衡状态。
3.(2018四川成都高新东区期中)如图8-2-2甲所示是探究“二力平衡的条 件”的实验: 甲 乙图8-2-2
(1)实验中,通过调整 来改变F1和F2的大小。(2)保持F1和F2相等,用手将小车扭转到图乙中的位置,松手后,小车将无法 在此位置平衡。设计这一步骤的目的是探究二力平衡时,两个力是否必须 满足 这一条件。答案 (1)砝码质量 (2)作用在同一条直线上解析 (1)实验中通过调整左右两盘砝码的质量来改变F1和F2的大小;(2)保 持F1和F2相等,用手将小车扭转到图乙中的位置,松手后,小车发生转动,到 两个力作用在同一直线上时,小车处于静止状态,所以二力平衡时,两个力 在同一直线上。
知识点二 二力平衡条件的应用4.(2019北京四中期中)一物体重力是10 N,静止在水平地面上,若想将物体 竖直拉起,拉力应 ( )A.大于10 N B.等于10 NC.小于10 N D.条件不足,无法判断答案 A 一物体重力是10 N,静止在水平地面上,若想将物体竖直拉起,即 由静止变为运动,其运动状态发生改变,故拉力的大小应大于物体的重力 (即大于10 N);若拉力等于或小于10 N,物体仍然会处于静止状态。
5.(独家原创试题)如图8-2-3所示,一只重5 N的松鼠由高树上跳下,它在空 中匀速直线下落的过程中,松鼠受到的阻力大小是 N,方向是 。 图8-2-3答案 5 竖直向上解析 松鼠在空中匀速直线下落,说明它所受重力和阻力是一对平衡力,而 其所受重力为5 N,方向竖直向下,故其受到的阻力大小为5 N,方向竖直向 上。
1.(2017广西柳州中考)各物体的受力情况如图所示,属于二力平衡的是 ( )答案 D 二力平衡时,两个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线 上、作用在同一个物体上,故D正确。
2.(2019湖南常德期中)关于平衡力,下列说法正确的是 ( )A.物体在平衡力的作用下一定处于静止状态B.平衡力一定是作用在同一物体上的力C.物体在平衡力的作用下一定做匀速直线运动D.两个力方向一定相同答案 B 若物体受平衡力,则物体处于静止状态或匀速直线运动状态,故 A、C选项错误;平衡力一定是作用在同一物体上的力,故B选项正确;相互 平衡的两个力,它们的方向一定相反,故D选项错误。
3.(2018黑龙江大庆杜尔伯特期中)有一辆小车重1 200 N,受到的牵引力是2 00 N,车在水平面内做匀速直线运动,车受到的阻力是 N,地面对 车的支持力是 N。 答案 200 1 200解析 小车在水平方向上做匀速直线运动,受到的牵引力和阻力是一对平 衡力,大小相等,因此阻力大小等于牵引力的大小,为200 N;在竖直方向上, 受到的重力和支持力是一对平衡力,大小相等,因此支持力大小等于重力的 大小,为1 200 N。
4.(2018广西北海合浦期中)用钢丝绳系上一个重为500 N的物体,当钢丝绳 拉着它匀速上升时,绳对物体的拉力是 N;若将拉力增大,则物体速 度将 (填“增大”、“不变”或“减小”);当钢丝绳拉着物体静 止时,绳对物体的拉力是 N。答案 500 增大 500解析 用钢丝绳系上一个重为500 N的物体,当钢丝绳拉着它匀速上升时, 绳对物体的拉力和物体受到的重力是一对平衡力,大小相等,所以绳子对物 体的拉力是500 N。若拉力增大,拉力大于重力,物体运动的速度增大。当 钢丝绳拉着物体静止时,绳对物体的拉力和物体受到的重力是一对平衡力, 大小相等,所以绳子对物体的拉力是500 N。
5.(2018安徽淮北濉溪月考节选)在“探究二力平衡条件”的活动中,主要 通过探究力对物体的作用效果来实现探究目的。 (1)如图,甲装置是探究二力平衡条件的一种方法,实验中通过改变砝码的 来探究二力大小的关系;通过扭转小车松手后观察小车的状态,来 探究二力是否 。(2)小明发现用图甲装置无法完成全部探究过程,又设计了图乙所示的装
置。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: 。答案 (1)质量 作用在同一条直线上 (2)作用在同一物体上解析 (1)甲装置实验中通过改变砝码质量来改变对小车拉力的大小,所以 可探究二力大小的关系;保持两边力相等,用手将小车扭转一个角度后松 手,小车不能处于静止状态,要发生转动,可以探究二力是否作用在同一条 直线上;(2)当小卡片平衡时,用剪刀将卡片从中间剪断,由于二力不在同一 物体上,所以两侧钩码落下,说明二力平衡的又一个条件是两个力必须作用 在同一物体上。
1.(2019浙江嘉兴中考)研究二力平衡的条件时,小明用剪刀将图8-2-4中静 止的薄塑料片从中间剪断,他要研究的是这两个力是否 ( )图8-2-4A.作用在同一直线上 B.方向相反C.作用在同一物体上 D.大小相等答案 C 在卡片平衡时,用剪刀将卡片从中间剪断,即成了两个物体,此时 卡片不能平衡,即可以得到二力平衡的又一个条件是作用在同一物体上,故 C选项正确。
2.(2018天津中考)如图8-2-5所示,用线将灯悬挂在天花板上。当灯静止时, 灯所受拉力的平衡力是 ( ) 图8-2-5A.线所受的重力 B.灯所受的重力C.灯对线的拉力 D.线对天花板的拉力答案 B 二力平衡应满足的条件是作用在同一物体上,大小相等,方向相 反,在同一直线上。灯所受拉力与灯受到的重力满足这四个条件,是一对平 衡力,故选择B。
3.如图8-2-6为一对平衡力与一对相互作用力的维恩图(也叫文氏图,用于显 示元素集合重叠区域的图示)。两圆相重叠的区域是指它们的相同点,两 圆相重叠区域以外的区域是它们的独有特性(不同点)。请你将它们的相 同点写在两圆相重叠的区域内,将它们的独有特性写在相应圆中重叠区域 以外的区域内。图8-2-6
答案 如图所示解析 平衡力是作用在同一物体上的两个力;相互作用力分别作用在产生 相互作用的两个物体上。
4.(2017安徽名校联考一模)如图8-2-7所示,人站在匀速上升的商场电梯上, 请画出人所受力的示意图。 图8-2-7
答案 如图所示解析 因为人站在匀速上升的电梯上,所以受重力和支持力的作用,且两力 是一对平衡力。
1.(2018广西钦州中考)关于相互平衡的两个力的说法,不正确的是 ( )A.方向相同 B.作用点在同一物体上C.大小相等 D.作用在同一直线上答案 A 大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在同一个物 体上的两个力是平衡力,故A错误。
2.(2019吉林长春南关一模)如图所示,磁悬浮地球仪静止在底座上方,此时 与地球仪重力平衡的是 ( ) A.地球仪对底座的斥力B.底座对地球仪的斥力C.水平面对底座的支持力D.底座对水平面的压力答案 B 底座对地球仪的斥力和地球仪重力大小相等、方向相反、作 用在一条直线上、作用在一个物体上,是一对平衡力,故B选项正确。
3.(2018广东阳江模拟)某人花费40余万元,耗时7年时间,成功复原了诸葛亮 “运粮车”木牛流马、诸葛连弩,获得专家好评。如图所示是人骑在木牛 流马上的情形,此情形中,下列各对力属于平衡力的是 ( ) A.人对木牛流马的压力和木牛流马的重力B.木牛流马的重力和地面对它的支持力C.木牛流马对人的支持力和人的重力D.木牛流马的重力和木牛流马对人的支持力答案 C 木牛流马对人的支持力和人的重力这两个力大小相等、方向 相反、作用在一条直线上、作用在一个物体上,故是一对平衡力,C选项正 确。
4.小强利用如图所示装置,探究“物体处于平衡状态时,支持力与拉力的关 系”。他记录的实验数据如表所示。请你根据表中数据归纳出台秤的示 数FN与弹簧测力计的示数FT的关系:FN= 。答案 8 N-FT解析 根据表中数据可知,台秤的示数FN和弹簧测力计的示数FT之和不变, 即FN+FT=8 N,变形可得:FN=8 N-FT。
1.(2018广东广州番禺期末,11,★★☆)如图8-2-8是投掷实心球的场景,实心 球在D位置静止。下列说法正确的是 ( ) 图8-2-8A.实心球从A到B的过程中,受到平衡力的作用B.实心球从B到C的过程中,受到平衡力的作用C.实心球从C到D的过程中,受到平衡力的作用D.实心球在D位置受到平衡力的作用
答案 D 实心球从A到B过程中,其运动的方向和运动的速度都发生了变 化,故没有受到平衡力的作用,故A选项错误。实心球从B到C的过程中,速 度增大;从C到D的过程中,速度变小;故两个过程中没有受到平衡力的作用, 故B、C选项错误;实心球在D位置处于静止状态,受到平衡力的作用,故D 选项正确。
2.(2019北京丰台二模,14,★★☆)小涵想研究人在运动的电梯中的受力情 况,体重为47.4 kg的小涵将体重秤放在电梯中测量体重,并拍下了电梯从1 楼上升到5楼过程中的两张照片,如图8-2-9所示,由此可知 ( ) 图8-2-9A.甲图中的电梯一定在匀速向上运动B.乙中显示的示数大于甲中的示数说明小涵向上运动必须有力维持
C.小涵对体重秤的压力与体重秤对小涵的支持力大小相等D.体重秤对小涵的支持力大小等于小涵的重力答案 C 甲图中测量结果与人的实际质量相同,说明人处于平衡状态,表 示电梯此时正在匀速向上运动或处于静止状态,故A选项错误;乙中显示的 示数大于甲中的示数,即乙中测量结果大于人的实际质量(支持力大于人 的重力),说明此时受力不平衡,但这一结果不能说明向上运动必须有力维 持,故B选项错误;小涵对体重秤的压力与体重秤对小涵的支持力是一对相 互作用力,所以大小始终相等,故C选项正确;只有在平衡状态下,体重秤对 小涵的支持力大小才等于小涵的重力,故D选项错误。
3.(2019安徽宣城宣州联考节选,19,★★☆)在探究“二力平衡”的实验 中。(6分) 图8-2-10(1)设计组装的实验装置如图8-2-10所示,探究方案中研究的对象是 ,如果在两端挂上不同质量的钩码,是用于探究两个力的 对物体 平衡的影响。
(2)实验中保持F1和F2相等,用手将小车扭转一定角度,松手后,小车将无法 在此位置平衡。实验中设计这一步骤的目的是探究二力平衡时,必须满足 的条件之一是两个力 。答案 (1)小车 大小 (2)在同一条直线上解析 (1)由图知,小车在水平方向上受到两个拉力的作用,可利用小车来 探究“二力平衡条件”,即研究对象是小车;在两端挂上钩码,使作用在小 车上的两个拉力方向相反,并通过调整砝码的数量来改变拉力的大小,实验 中向两盘加上不同质量的砝码可以探究两个力的大小对物体平衡的影响; (2)将小车扭转一个角度,两个拉力不在同一直线上,放手后发现,小车将无 法在此位置平衡,实验中设计这一步骤目的是探究力平衡时,两个力必须满 足的条件之一是两个力在同一直线上。
4.(2018天津和平期中,24,★★☆)证明在竖直方向将物体悬挂在弹簧测力 计下静止时,弹簧测力计的示数就等于物体所受重力的大小。温馨提示:证明过程中需要的物理量请提前设定,并标明依据的物理规律。 (6分)答案 弹簧测力计示数表示物体对弹簧的拉力,设其大小为F,物体受到弹 簧的拉力为F‘,物体受到的重力为G。受力分析图如图所示。物体静止,受 力平衡,根据二力平衡条件可知,F’=G,而F与F‘是相互作用力,故F=F’,所以F =G。解析 物体对弹簧的拉力和弹簧对物体的拉力是一对相互作用力,弹簧对 物体的拉力和物体受到的重力是一对平衡力。
1.(2017北京二十五中模拟,17,★★☆)(多选)下列关于力的说法正确的是 ( )A.在水平路面上行驶的汽车,受到的牵引力和阻力是一对相互作用力B.花瓶静止放置在水平桌面上,花瓶受到的重力和花瓶受到的支持力是一 对平衡力C.划船时,桨对水的力和水对桨的力是一对相互作用力D.加速上升的火箭受到的燃气的推力和火箭自身的重力是一对平衡力
答案 BC 在水平路面上行驶的汽车,受到的牵引力和阻力作用在同一 个物体上,不是一对相互作用力,故A错误;花瓶静止放置在水平桌面上,花 瓶受到的重力和花瓶受到的支持力大小相等、方向相反、作用在同一个 物体上、作用在同一条直线上,是一对平衡力,故B正确;划船时,桨对水的 作用力与水对桨的作用力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作 用于两个不同的物体上,是一对相互作用力,故C正确;火箭加速上升时,不 是平衡状态,火箭受非平衡力作用,故D错误。
2.(2017湖南张家界永定期中,28,★★☆)如图所示,小车在水平方向受到两 个力的作用,我们通过观察小车在水平方向受到不同的两个力作用时,小车 是否处于静止来探究二力平衡需要满足哪些条件。(1)把小车放在较 (选填“光滑”或“粗糙”)的水平桌面上,对实 验结论的得出更有利。(2)向两吊盘中加砝码,当两盘中的砝码质量 (选填“相等”或 “不相等”)时,小车静止。(3)保持两吊盘中的砝码质量相等,将小车在桌面上旋转一个角度松手后, 小车会 ,直到两边的拉线 。(4)如果将两边的吊盘挂在小车一端的同一挂钩上,且沿同一方向拉小车, 发现小车 (填“运动”或“静止”),这表明了小车受到的二力若 平衡,必须满足 。
(5)通过上述过程可知:作用在同一物体上的两个力,只有当大小 、方向 ,且作用在 上,才能平衡。
答案 (1)光滑 (2)相等 (3)转动(运动) 在同一条直线上 (4)运动 二 力方向相反 (5)相等 相反 同一条直线解析 (1)桌面越光滑,小车所受阻力越小,对实验结论的得出更有利;(2)桌 面光滑,小车在水平面上受到两个水平拉力的作用,当两盘中砝码质量相等 时,小车受到的拉力相等,小车静止;(3)当水平方向的两个拉力不在同一条 直线上时,小车转动,直至拉力在一条直线上时,小车停止转动;(4)小车受到 同一方向的拉力,受力不平衡,小车将运动,这表明二力平衡的条件是二力 方向必须相反;(5)通过上述实验可知:作用在同一物体上的两个力,只有当 大小相等、方向相反,且在同一条直线上时,这两个力才平衡。
1.(2019黑龙江齐齐哈尔中考,5,★★☆)如图8-2-11所示,小辉推着小车在平 直道路上匀速前进,下列说法正确的是 ( ) 图8-2-11A.小车对地面的压力和地面对小车的支持力是一对平衡力B.小辉受到的重力与地面对他的支持力是一对相互作用力C.小车受到的重力与小车对地面的压力是一对相互作用力D.小车受到水平方向推力与小车受到的阻力是一对平衡力
答案 D 小车对地面的压力受力物体是地面,地面对小车的支持力的受 力物体是小车,不是同一个受力物体,两个力不是一对平衡力而是相互作用 力,故A说法错误。小辉受到的重力与地面对他的支持力,两个力受力物体 是小辉,两个力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,是一对平衡力,不是 相互作用力,故B说法错误。小车受到的重力和小车对地面的压力,两个力 的方向都竖直向下,既不是平衡力,也不是相互作用力,故C说法错误。小辉 推着小车在平直道路上匀速前进,小车受到水平方向推力与小车受到的阻 力的受力物体都是小车,推力水平向右,阻力水平向左,方向相反,作用在同 一直线上,大小相等,是一对平衡力,故D说法正确。
2.(2019江苏无锡中考,8,★★☆)如图8-2-12所示,在“探究二力平衡的条 件”时,选质量为10 g的卡片作为研究对象,在线的两端分别挂上等质量的 重物,对卡片施加两个拉力,为探究这两个力满足什么条件才能平衡,则所 挂重物质量合适的是 ( ) 图8-2-12A.5 g B.10 gC.200 g D.任意质量均可
答案 C 由题知,质量为10 g的卡片作为研究对象;当卡片受到的拉力远 大于卡片的重力时,卡片的重力可以忽略不计,此时卡片可以看成只在两个 拉力的作用下平衡,故应选质量大的重物来拉卡片。
3.(2017黑龙江哈尔滨中考,49,★★☆)实验小组要探究二力平衡条件。实 验中每个钩码重力相同,摩擦力忽略不计。 甲 乙
丙图8-2-13(1)如图8-2-13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 将做变速运动,此时F5 F6。(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。 这样做可以探究什么问题?
(3)对比甲、乙、丙三次实验,当小车静止时,水平方向上受到两个力的大 小关系如何?还能看出小车受非平衡力作用时,运动状态将怎样?
答案 (1)相反 相等 等于 小于(2)同时作用在小车上、不在同一直线上、大小相等、方向相反的两个力, 能否平衡?(3)见解析解析 (1)甲中小车静止,受力平衡,则F1、F2的方向相反,大小相等;左右两 边同时取下一个钩码时,小车仍静止,则F3、F4的方向相反、大小相等;当右 端再挂一个钩码时,小车做变速运动,受力不平衡,此时F5
2.(2019安徽中考,14改编,★★☆)如图,A、B两物块叠放在水平桌面上保持 静止。图中分别给出了A、B的受力示意图。下列说法正确的是 ( ) A.F2大小大于GA、F1两个力大小之和B.F1与F3是一对作用力与反作用力C.GA与F2是一对平衡力D.F2与F1是一对平衡力
答案 B 由图知,A物块受到向上的支持力F2、向下的重力GA、B对A向 下的压力F1;B物块受到向上的支持力F3和向下的重力GB。以A物块为研究 对象,A物块在水平桌面上保持静止,由图示和力的平衡条件可得:F2=GA+F 1,故可知A、C、D三个选项说法均错误。B对A有向下的压力F1,因力的作 用是相互的,则A对B有向上的支持力F3,所以F1与F3是一对作用力与反作用 力,故B选项正确。
3.(2016江苏镇江中考,11,★★☆)如图所示,四旋翼无人机下方用细线悬挂 一个重物,不考虑空气阻力。则无人机在空中( ) A.悬停时,重物受到的重力与它对细线的拉力是一对平衡力B.加速上升时,细线对重物的拉力大于重物所受的重力C.匀速下降时,重物所受的重力大于细线对重物的拉力D.水平匀速飞行时,悬挂重物的细线会偏离竖直方向
答案 B 重物所受重力的受力物体是“重物”,重物对细线拉力的受力 物体是“细线”,受力物体不同,故A错误;加速上升说明拉力大于重力,故B 正确;匀速下降,拉力与重力是一对平衡力,大小相等,故C错误;水平匀速飞 行,说明重物受平衡力作用,重力竖直向下,拉力应竖直向上,故D错误。
4.(2015云南昆明中考,15,★★☆)起重机的钢绳吊着5×103 N的重物,先以0. 5 m/s的速度匀速上升,后静止在空中,再以1 m/s的速度匀速下降,在这三个 运动状态下,钢绳对重物的拉力分别为F1、F2、F3,则F1 F2 F3(填“>”、“<”或“=”)。答案 = =解析 当物体匀速上升、静止或匀速下降时,受到的拉力与重力都是平衡 力,大小都等于重力,所以F1=F2=F3。
(2017湖北鄂州中考)学习关于物体的平衡条件时,小林同学提出了以下疑 问:只受一个力作用的物体能保持平衡状态吗?只受两个力作用的物体一 定能保持平衡状态吗?物体处于平衡状态时一定只受两个力作用吗?为此 他做了如图8-2-14所示实验,研究物体处于平衡状态时的受力情况。(1)他将一小球用一根细线悬挂起来,如图甲所示;剪断细线后小球下落,如 图乙所示。(2)他又将一小球用两根细线悬挂起来,如图丙所示;剪断其中一根细线,小 球发生摆动,如图丁所示。通过实验,他的疑问得到解决。根据实验现象及 相关条件,小林同学归纳得出了初步结论:
图8-2-14①由图甲和乙可知 ;②由图甲和丁可知 ;③由图甲和丙可知 。
答案 ①只受一个力作用的物体不能保持平衡状态②只受两个力作用的物体不一定保持平衡状态 ③物体处于平衡状态时 不一定只受两个力作用解析 本题重点考查分析实验现象总结物理规律的学科能力。①图甲中 的小球是在拉力和重力作用下处于静止状态的;图乙中,当将细线剪断后, 小球只受到重力作用,小球自由下落,因此只受一个力作用的物体不能保持 平衡状态。②由图甲和丁可知,两种情况下小球都受到两个力的作用,图甲 中小球静止,处于平衡状态;图丁中小球摆动,并且运动路径是曲线,因此图 丁中的小球处于非平衡状态;即只受两个力作用的物体不一定保持平衡状 态。③由图甲和丙可知,两种情况下小球都处于静止状态(即都为平衡状 态),而甲中小球受到重力和拉力作用,即两个力共同作用使小球处于静止 状态;图丙中的小球受到两细线的拉力和重力作用,即三个力共同作用使小 球处于静止状态;因此物体处于平衡状态时不一定只受两个力作用。
1.(2019北京西城二模)在探究二力平衡条件的实验时,小军采用如图所示 的方案: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,在细线的两端挂上等质量的钩码,小卡片静止。小军想利用反证 法证明:“二力平衡的条件之一是两个力大小相等”,他应该进行的实验操 作是 。
答案 从左侧(或右侧)摘掉(或加挂)一个钩码解析 本题考查了利用“反证法”进行实验设计的能力。要利用反证法 证明“二力平衡的条件之一是两个力大小相等”,需要改变小卡片一侧拉 力大小,观察小卡片是否平衡,所以需要进行的实验操作是从左侧(或右侧) 摘掉(或加挂)一个钩码。
2.我国北方常遭遇严重的沙尘暴天气,所谓沙尘暴可简化为如下情景:快速 向上刮起的大风将大量沙尘颗粒扬起后悬浮在空中(不动),这时风对沙尘 的作用力与沙尘的重力平衡,其作用力大小可近似表示为f= ρSv2,其中ρ为空气密度,S为沙尘颗粒的横截面积,v为风速,沙尘颗粒可近似看成球体(球 体积公式为V= πR3)。若沙粒的密度为ρ沙,沙粒半径为R,地面空气密度为ρ0,请你推导出要形成沙尘暴现象地面的最小风速v的表达式是 ( )A.v= B.v= C.v= D.v=
知识点一 力的平衡及二力平衡的条件1.力的平衡物体受到几个力作用时,如果保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这几 个力相互平衡,物体处于平衡状态。
说明 运动与力的关系
2.二力平衡的条件
例1 (2019湖南邵阳模拟)一个氢气球的拉线断开后,沿斜向右上方做匀速 直线飞行,则这一过程中的氢气球 ( )A.不受力 B.受力但不平衡C.受平衡力 D.只受斜向上的力解析 氢气球的拉线断开后,沿斜向右上方做匀速直线飞行,运动状态保持 不变,故受到平衡力的作用。答案 C
知识点二 二力平衡条件的应用1.物体受到两个力的作用处于平衡状态时,根据二力平衡的条件,已知一个 力的大小和方向,就可以求出另一个力的大小和方向。2.利用二力平衡,找不规则物体的重心。比如寻找薄板(不一定均匀)的重 心,如图8-2-1所示,首先找一根细绳,在薄板上找一点,用绳悬挂,画出薄板静 止后的重力作用线,同理再找一点悬挂,两条重力作用线的交点就是薄板重 心。 图8-2-1
例2 (2018福建莆田秀屿模拟)一名跳伞运动员重为600 N,其随身的跳伞 设备总重为200 N,他在空中匀速下落的过程中,所受到的空气阻力大小为 ,方向 。解析 跳伞运动员在空中匀速下落过程,受到平衡力的作用,故阻力等于重 力,即f=G总=600 N+200 N=800 N,阻力的方向与重力的方向相反,即方向竖 直向上。答案 800 N 竖直向上
题型 探究“二力平衡的条件”例 (2018上海杨浦二模)如图8-2-2所示是“探究二力平衡条件”的实验, 实验中以 (选填“甲”、“乙”或“丙”)为研究对象进行实验, 当按图(a)所示的实验操作时,应在硬纸板处于 状态下读取测力计 的示数;按图(b)示数进行实验操作时,放开硬纸板前,应使两测力计的示数 ,放开手会发现硬纸板 (选填“能”或“不能”)保持静 止。 图8-2-2
解析 (1)由实验装置图可知,以硬纸板乙为研究对象,利用弹簧测力计、 细线等器材探究二力平衡的条件;(2)按图(a)所示进行实验操作时,为了方 便读数,应在硬纸板处于静止状态下读取测力计的示数;(3)按图(b)所示进 行实验操作时,放开硬纸板前,应使两测力计的示数相同,两细线对硬纸板 拉力的方向相反。由于图中两个力的方向不在一条直线上,所以放手后纸 板不能保持静止。答案 乙 静止 相等 不能点拨 注意利用控制变量法分析判断“探究二力平衡条件”实验的现象 及操作。
易错点 “平衡力”和“相互作用力”的辨别例 (2019甘肃兰州模拟)2019年的央视春晚的大型武术节目《少林魂》 令人震撼,如图8-2-3所示为演出时的情景。甲为鼓面上的人,乙为其中一 个抬鼓的人。当大家静止时,下列说法正确的是 ( )图8-2-3A.甲对鼓的压力和鼓对甲的支持力是一对平衡力B.甲对鼓的压力和乙对鼓的支持力是一对平衡力C.乙对鼓的支持力和鼓对乙的压力是一对相互作用力D.鼓对甲的支持力和鼓对乙的压力是一对相互作用力
解析 甲对鼓的压力和鼓对他的支持力作用在不同物体上,是一对相互作 用力,不是一对平衡力,故A选项错误;甲对鼓的压力和乙对鼓的支持力大小 并不相等,不是一对平衡力,故B选项错误;乙对鼓的支持力和鼓对乙的压力 作用在不同物体上,是一对相互作用力,故C选项正确;鼓对甲的支持力和鼓 对乙的压力大小不相等,不是一对相互作用力,故D选项错误。答案 C
易错警示 判断一对力是平衡力还是相互作用力,关键是明确两者的特点, 特别是两者之间的不同点,其最大的不同之处在于平衡力是作用在同一物 体上的;而相互作用力是作用在不同物体上的。
知识点一 力的平衡及二力平衡的条件1.(2019河南许昌二模)下列四种情形中,属于二力平衡的是 ( )
答案 D A选项中,两个力是作用在两个物体上,故不是平衡力;B选项中, 两个力不在同一直线上,故不是平衡力;C选项中,两个力大小不等,故不是 平衡力;D选项,两个力大小相等、方向相反、在同一直线上,还作用在同一 物体上,故是一对平衡力。
(独家原创试题)如图8-2-1是一只青蛙竖直向上跳起的情景。当它到达最 高点时处于 状态(选填“平衡”或“非平衡”),你判断的依据是 。(忽略空气阻力)答案 非平衡 青蛙只受重力作用解析 忽略空气阻力,青蛙到达最高点时,只受到重力的作用,所以它受到 的力不是平衡力,故它处于非平衡状态。
3.(2018四川成都高新东区期中)如图8-2-2甲所示是探究“二力平衡的条 件”的实验: 甲 乙图8-2-2
(1)实验中,通过调整 来改变F1和F2的大小。(2)保持F1和F2相等,用手将小车扭转到图乙中的位置,松手后,小车将无法 在此位置平衡。设计这一步骤的目的是探究二力平衡时,两个力是否必须 满足 这一条件。答案 (1)砝码质量 (2)作用在同一条直线上解析 (1)实验中通过调整左右两盘砝码的质量来改变F1和F2的大小;(2)保 持F1和F2相等,用手将小车扭转到图乙中的位置,松手后,小车发生转动,到 两个力作用在同一直线上时,小车处于静止状态,所以二力平衡时,两个力 在同一直线上。
知识点二 二力平衡条件的应用4.(2019北京四中期中)一物体重力是10 N,静止在水平地面上,若想将物体 竖直拉起,拉力应 ( )A.大于10 N B.等于10 NC.小于10 N D.条件不足,无法判断答案 A 一物体重力是10 N,静止在水平地面上,若想将物体竖直拉起,即 由静止变为运动,其运动状态发生改变,故拉力的大小应大于物体的重力 (即大于10 N);若拉力等于或小于10 N,物体仍然会处于静止状态。
5.(独家原创试题)如图8-2-3所示,一只重5 N的松鼠由高树上跳下,它在空 中匀速直线下落的过程中,松鼠受到的阻力大小是 N,方向是 。 图8-2-3答案 5 竖直向上解析 松鼠在空中匀速直线下落,说明它所受重力和阻力是一对平衡力,而 其所受重力为5 N,方向竖直向下,故其受到的阻力大小为5 N,方向竖直向 上。
1.(2017广西柳州中考)各物体的受力情况如图所示,属于二力平衡的是 ( )答案 D 二力平衡时,两个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线 上、作用在同一个物体上,故D正确。
2.(2019湖南常德期中)关于平衡力,下列说法正确的是 ( )A.物体在平衡力的作用下一定处于静止状态B.平衡力一定是作用在同一物体上的力C.物体在平衡力的作用下一定做匀速直线运动D.两个力方向一定相同答案 B 若物体受平衡力,则物体处于静止状态或匀速直线运动状态,故 A、C选项错误;平衡力一定是作用在同一物体上的力,故B选项正确;相互 平衡的两个力,它们的方向一定相反,故D选项错误。
3.(2018黑龙江大庆杜尔伯特期中)有一辆小车重1 200 N,受到的牵引力是2 00 N,车在水平面内做匀速直线运动,车受到的阻力是 N,地面对 车的支持力是 N。 答案 200 1 200解析 小车在水平方向上做匀速直线运动,受到的牵引力和阻力是一对平 衡力,大小相等,因此阻力大小等于牵引力的大小,为200 N;在竖直方向上, 受到的重力和支持力是一对平衡力,大小相等,因此支持力大小等于重力的 大小,为1 200 N。
4.(2018广西北海合浦期中)用钢丝绳系上一个重为500 N的物体,当钢丝绳 拉着它匀速上升时,绳对物体的拉力是 N;若将拉力增大,则物体速 度将 (填“增大”、“不变”或“减小”);当钢丝绳拉着物体静 止时,绳对物体的拉力是 N。答案 500 增大 500解析 用钢丝绳系上一个重为500 N的物体,当钢丝绳拉着它匀速上升时, 绳对物体的拉力和物体受到的重力是一对平衡力,大小相等,所以绳子对物 体的拉力是500 N。若拉力增大,拉力大于重力,物体运动的速度增大。当 钢丝绳拉着物体静止时,绳对物体的拉力和物体受到的重力是一对平衡力, 大小相等,所以绳子对物体的拉力是500 N。
5.(2018安徽淮北濉溪月考节选)在“探究二力平衡条件”的活动中,主要 通过探究力对物体的作用效果来实现探究目的。 (1)如图,甲装置是探究二力平衡条件的一种方法,实验中通过改变砝码的 来探究二力大小的关系;通过扭转小车松手后观察小车的状态,来 探究二力是否 。(2)小明发现用图甲装置无法完成全部探究过程,又设计了图乙所示的装
置。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: 。答案 (1)质量 作用在同一条直线上 (2)作用在同一物体上解析 (1)甲装置实验中通过改变砝码质量来改变对小车拉力的大小,所以 可探究二力大小的关系;保持两边力相等,用手将小车扭转一个角度后松 手,小车不能处于静止状态,要发生转动,可以探究二力是否作用在同一条 直线上;(2)当小卡片平衡时,用剪刀将卡片从中间剪断,由于二力不在同一 物体上,所以两侧钩码落下,说明二力平衡的又一个条件是两个力必须作用 在同一物体上。
1.(2019浙江嘉兴中考)研究二力平衡的条件时,小明用剪刀将图8-2-4中静 止的薄塑料片从中间剪断,他要研究的是这两个力是否 ( )图8-2-4A.作用在同一直线上 B.方向相反C.作用在同一物体上 D.大小相等答案 C 在卡片平衡时,用剪刀将卡片从中间剪断,即成了两个物体,此时 卡片不能平衡,即可以得到二力平衡的又一个条件是作用在同一物体上,故 C选项正确。
2.(2018天津中考)如图8-2-5所示,用线将灯悬挂在天花板上。当灯静止时, 灯所受拉力的平衡力是 ( ) 图8-2-5A.线所受的重力 B.灯所受的重力C.灯对线的拉力 D.线对天花板的拉力答案 B 二力平衡应满足的条件是作用在同一物体上,大小相等,方向相 反,在同一直线上。灯所受拉力与灯受到的重力满足这四个条件,是一对平 衡力,故选择B。
3.如图8-2-6为一对平衡力与一对相互作用力的维恩图(也叫文氏图,用于显 示元素集合重叠区域的图示)。两圆相重叠的区域是指它们的相同点,两 圆相重叠区域以外的区域是它们的独有特性(不同点)。请你将它们的相 同点写在两圆相重叠的区域内,将它们的独有特性写在相应圆中重叠区域 以外的区域内。图8-2-6
答案 如图所示解析 平衡力是作用在同一物体上的两个力;相互作用力分别作用在产生 相互作用的两个物体上。
4.(2017安徽名校联考一模)如图8-2-7所示,人站在匀速上升的商场电梯上, 请画出人所受力的示意图。 图8-2-7
答案 如图所示解析 因为人站在匀速上升的电梯上,所以受重力和支持力的作用,且两力 是一对平衡力。
1.(2018广西钦州中考)关于相互平衡的两个力的说法,不正确的是 ( )A.方向相同 B.作用点在同一物体上C.大小相等 D.作用在同一直线上答案 A 大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在同一个物 体上的两个力是平衡力,故A错误。
2.(2019吉林长春南关一模)如图所示,磁悬浮地球仪静止在底座上方,此时 与地球仪重力平衡的是 ( ) A.地球仪对底座的斥力B.底座对地球仪的斥力C.水平面对底座的支持力D.底座对水平面的压力答案 B 底座对地球仪的斥力和地球仪重力大小相等、方向相反、作 用在一条直线上、作用在一个物体上,是一对平衡力,故B选项正确。
3.(2018广东阳江模拟)某人花费40余万元,耗时7年时间,成功复原了诸葛亮 “运粮车”木牛流马、诸葛连弩,获得专家好评。如图所示是人骑在木牛 流马上的情形,此情形中,下列各对力属于平衡力的是 ( ) A.人对木牛流马的压力和木牛流马的重力B.木牛流马的重力和地面对它的支持力C.木牛流马对人的支持力和人的重力D.木牛流马的重力和木牛流马对人的支持力答案 C 木牛流马对人的支持力和人的重力这两个力大小相等、方向 相反、作用在一条直线上、作用在一个物体上,故是一对平衡力,C选项正 确。
4.小强利用如图所示装置,探究“物体处于平衡状态时,支持力与拉力的关 系”。他记录的实验数据如表所示。请你根据表中数据归纳出台秤的示 数FN与弹簧测力计的示数FT的关系:FN= 。答案 8 N-FT解析 根据表中数据可知,台秤的示数FN和弹簧测力计的示数FT之和不变, 即FN+FT=8 N,变形可得:FN=8 N-FT。
1.(2018广东广州番禺期末,11,★★☆)如图8-2-8是投掷实心球的场景,实心 球在D位置静止。下列说法正确的是 ( ) 图8-2-8A.实心球从A到B的过程中,受到平衡力的作用B.实心球从B到C的过程中,受到平衡力的作用C.实心球从C到D的过程中,受到平衡力的作用D.实心球在D位置受到平衡力的作用
答案 D 实心球从A到B过程中,其运动的方向和运动的速度都发生了变 化,故没有受到平衡力的作用,故A选项错误。实心球从B到C的过程中,速 度增大;从C到D的过程中,速度变小;故两个过程中没有受到平衡力的作用, 故B、C选项错误;实心球在D位置处于静止状态,受到平衡力的作用,故D 选项正确。
2.(2019北京丰台二模,14,★★☆)小涵想研究人在运动的电梯中的受力情 况,体重为47.4 kg的小涵将体重秤放在电梯中测量体重,并拍下了电梯从1 楼上升到5楼过程中的两张照片,如图8-2-9所示,由此可知 ( ) 图8-2-9A.甲图中的电梯一定在匀速向上运动B.乙中显示的示数大于甲中的示数说明小涵向上运动必须有力维持
C.小涵对体重秤的压力与体重秤对小涵的支持力大小相等D.体重秤对小涵的支持力大小等于小涵的重力答案 C 甲图中测量结果与人的实际质量相同,说明人处于平衡状态,表 示电梯此时正在匀速向上运动或处于静止状态,故A选项错误;乙中显示的 示数大于甲中的示数,即乙中测量结果大于人的实际质量(支持力大于人 的重力),说明此时受力不平衡,但这一结果不能说明向上运动必须有力维 持,故B选项错误;小涵对体重秤的压力与体重秤对小涵的支持力是一对相 互作用力,所以大小始终相等,故C选项正确;只有在平衡状态下,体重秤对 小涵的支持力大小才等于小涵的重力,故D选项错误。
3.(2019安徽宣城宣州联考节选,19,★★☆)在探究“二力平衡”的实验 中。(6分) 图8-2-10(1)设计组装的实验装置如图8-2-10所示,探究方案中研究的对象是 ,如果在两端挂上不同质量的钩码,是用于探究两个力的 对物体 平衡的影响。
(2)实验中保持F1和F2相等,用手将小车扭转一定角度,松手后,小车将无法 在此位置平衡。实验中设计这一步骤的目的是探究二力平衡时,必须满足 的条件之一是两个力 。答案 (1)小车 大小 (2)在同一条直线上解析 (1)由图知,小车在水平方向上受到两个拉力的作用,可利用小车来 探究“二力平衡条件”,即研究对象是小车;在两端挂上钩码,使作用在小 车上的两个拉力方向相反,并通过调整砝码的数量来改变拉力的大小,实验 中向两盘加上不同质量的砝码可以探究两个力的大小对物体平衡的影响; (2)将小车扭转一个角度,两个拉力不在同一直线上,放手后发现,小车将无 法在此位置平衡,实验中设计这一步骤目的是探究力平衡时,两个力必须满 足的条件之一是两个力在同一直线上。
4.(2018天津和平期中,24,★★☆)证明在竖直方向将物体悬挂在弹簧测力 计下静止时,弹簧测力计的示数就等于物体所受重力的大小。温馨提示:证明过程中需要的物理量请提前设定,并标明依据的物理规律。 (6分)答案 弹簧测力计示数表示物体对弹簧的拉力,设其大小为F,物体受到弹 簧的拉力为F‘,物体受到的重力为G。受力分析图如图所示。物体静止,受 力平衡,根据二力平衡条件可知,F’=G,而F与F‘是相互作用力,故F=F’,所以F =G。解析 物体对弹簧的拉力和弹簧对物体的拉力是一对相互作用力,弹簧对 物体的拉力和物体受到的重力是一对平衡力。
1.(2017北京二十五中模拟,17,★★☆)(多选)下列关于力的说法正确的是 ( )A.在水平路面上行驶的汽车,受到的牵引力和阻力是一对相互作用力B.花瓶静止放置在水平桌面上,花瓶受到的重力和花瓶受到的支持力是一 对平衡力C.划船时,桨对水的力和水对桨的力是一对相互作用力D.加速上升的火箭受到的燃气的推力和火箭自身的重力是一对平衡力
答案 BC 在水平路面上行驶的汽车,受到的牵引力和阻力作用在同一 个物体上,不是一对相互作用力,故A错误;花瓶静止放置在水平桌面上,花 瓶受到的重力和花瓶受到的支持力大小相等、方向相反、作用在同一个 物体上、作用在同一条直线上,是一对平衡力,故B正确;划船时,桨对水的 作用力与水对桨的作用力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作 用于两个不同的物体上,是一对相互作用力,故C正确;火箭加速上升时,不 是平衡状态,火箭受非平衡力作用,故D错误。
2.(2017湖南张家界永定期中,28,★★☆)如图所示,小车在水平方向受到两 个力的作用,我们通过观察小车在水平方向受到不同的两个力作用时,小车 是否处于静止来探究二力平衡需要满足哪些条件。(1)把小车放在较 (选填“光滑”或“粗糙”)的水平桌面上,对实 验结论的得出更有利。(2)向两吊盘中加砝码,当两盘中的砝码质量 (选填“相等”或 “不相等”)时,小车静止。(3)保持两吊盘中的砝码质量相等,将小车在桌面上旋转一个角度松手后, 小车会 ,直到两边的拉线 。(4)如果将两边的吊盘挂在小车一端的同一挂钩上,且沿同一方向拉小车, 发现小车 (填“运动”或“静止”),这表明了小车受到的二力若 平衡,必须满足 。
(5)通过上述过程可知:作用在同一物体上的两个力,只有当大小 、方向 ,且作用在 上,才能平衡。
答案 (1)光滑 (2)相等 (3)转动(运动) 在同一条直线上 (4)运动 二 力方向相反 (5)相等 相反 同一条直线解析 (1)桌面越光滑,小车所受阻力越小,对实验结论的得出更有利;(2)桌 面光滑,小车在水平面上受到两个水平拉力的作用,当两盘中砝码质量相等 时,小车受到的拉力相等,小车静止;(3)当水平方向的两个拉力不在同一条 直线上时,小车转动,直至拉力在一条直线上时,小车停止转动;(4)小车受到 同一方向的拉力,受力不平衡,小车将运动,这表明二力平衡的条件是二力 方向必须相反;(5)通过上述实验可知:作用在同一物体上的两个力,只有当 大小相等、方向相反,且在同一条直线上时,这两个力才平衡。
1.(2019黑龙江齐齐哈尔中考,5,★★☆)如图8-2-11所示,小辉推着小车在平 直道路上匀速前进,下列说法正确的是 ( ) 图8-2-11A.小车对地面的压力和地面对小车的支持力是一对平衡力B.小辉受到的重力与地面对他的支持力是一对相互作用力C.小车受到的重力与小车对地面的压力是一对相互作用力D.小车受到水平方向推力与小车受到的阻力是一对平衡力
答案 D 小车对地面的压力受力物体是地面,地面对小车的支持力的受 力物体是小车,不是同一个受力物体,两个力不是一对平衡力而是相互作用 力,故A说法错误。小辉受到的重力与地面对他的支持力,两个力受力物体 是小辉,两个力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,是一对平衡力,不是 相互作用力,故B说法错误。小车受到的重力和小车对地面的压力,两个力 的方向都竖直向下,既不是平衡力,也不是相互作用力,故C说法错误。小辉 推着小车在平直道路上匀速前进,小车受到水平方向推力与小车受到的阻 力的受力物体都是小车,推力水平向右,阻力水平向左,方向相反,作用在同 一直线上,大小相等,是一对平衡力,故D说法正确。
2.(2019江苏无锡中考,8,★★☆)如图8-2-12所示,在“探究二力平衡的条 件”时,选质量为10 g的卡片作为研究对象,在线的两端分别挂上等质量的 重物,对卡片施加两个拉力,为探究这两个力满足什么条件才能平衡,则所 挂重物质量合适的是 ( ) 图8-2-12A.5 g B.10 gC.200 g D.任意质量均可
答案 C 由题知,质量为10 g的卡片作为研究对象;当卡片受到的拉力远 大于卡片的重力时,卡片的重力可以忽略不计,此时卡片可以看成只在两个 拉力的作用下平衡,故应选质量大的重物来拉卡片。
3.(2017黑龙江哈尔滨中考,49,★★☆)实验小组要探究二力平衡条件。实 验中每个钩码重力相同,摩擦力忽略不计。 甲 乙
丙图8-2-13(1)如图8-2-13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 将做变速运动,此时F5 F6。(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。 这样做可以探究什么问题?
(3)对比甲、乙、丙三次实验,当小车静止时,水平方向上受到两个力的大 小关系如何?还能看出小车受非平衡力作用时,运动状态将怎样?
答案 (1)相反 相等 等于 小于(2)同时作用在小车上、不在同一直线上、大小相等、方向相反的两个力, 能否平衡?(3)见解析解析 (1)甲中小车静止,受力平衡,则F1、F2的方向相反,大小相等;左右两 边同时取下一个钩码时,小车仍静止,则F3、F4的方向相反、大小相等;当右 端再挂一个钩码时,小车做变速运动,受力不平衡,此时F5
2.(2019安徽中考,14改编,★★☆)如图,A、B两物块叠放在水平桌面上保持 静止。图中分别给出了A、B的受力示意图。下列说法正确的是 ( ) A.F2大小大于GA、F1两个力大小之和B.F1与F3是一对作用力与反作用力C.GA与F2是一对平衡力D.F2与F1是一对平衡力
答案 B 由图知,A物块受到向上的支持力F2、向下的重力GA、B对A向 下的压力F1;B物块受到向上的支持力F3和向下的重力GB。以A物块为研究 对象,A物块在水平桌面上保持静止,由图示和力的平衡条件可得:F2=GA+F 1,故可知A、C、D三个选项说法均错误。B对A有向下的压力F1,因力的作 用是相互的,则A对B有向上的支持力F3,所以F1与F3是一对作用力与反作用 力,故B选项正确。
3.(2016江苏镇江中考,11,★★☆)如图所示,四旋翼无人机下方用细线悬挂 一个重物,不考虑空气阻力。则无人机在空中( ) A.悬停时,重物受到的重力与它对细线的拉力是一对平衡力B.加速上升时,细线对重物的拉力大于重物所受的重力C.匀速下降时,重物所受的重力大于细线对重物的拉力D.水平匀速飞行时,悬挂重物的细线会偏离竖直方向
答案 B 重物所受重力的受力物体是“重物”,重物对细线拉力的受力 物体是“细线”,受力物体不同,故A错误;加速上升说明拉力大于重力,故B 正确;匀速下降,拉力与重力是一对平衡力,大小相等,故C错误;水平匀速飞 行,说明重物受平衡力作用,重力竖直向下,拉力应竖直向上,故D错误。
4.(2015云南昆明中考,15,★★☆)起重机的钢绳吊着5×103 N的重物,先以0. 5 m/s的速度匀速上升,后静止在空中,再以1 m/s的速度匀速下降,在这三个 运动状态下,钢绳对重物的拉力分别为F1、F2、F3,则F1 F2 F3(填“>”、“<”或“=”)。答案 = =解析 当物体匀速上升、静止或匀速下降时,受到的拉力与重力都是平衡 力,大小都等于重力,所以F1=F2=F3。
(2017湖北鄂州中考)学习关于物体的平衡条件时,小林同学提出了以下疑 问:只受一个力作用的物体能保持平衡状态吗?只受两个力作用的物体一 定能保持平衡状态吗?物体处于平衡状态时一定只受两个力作用吗?为此 他做了如图8-2-14所示实验,研究物体处于平衡状态时的受力情况。(1)他将一小球用一根细线悬挂起来,如图甲所示;剪断细线后小球下落,如 图乙所示。(2)他又将一小球用两根细线悬挂起来,如图丙所示;剪断其中一根细线,小 球发生摆动,如图丁所示。通过实验,他的疑问得到解决。根据实验现象及 相关条件,小林同学归纳得出了初步结论:
图8-2-14①由图甲和乙可知 ;②由图甲和丁可知 ;③由图甲和丙可知 。
答案 ①只受一个力作用的物体不能保持平衡状态②只受两个力作用的物体不一定保持平衡状态 ③物体处于平衡状态时 不一定只受两个力作用解析 本题重点考查分析实验现象总结物理规律的学科能力。①图甲中 的小球是在拉力和重力作用下处于静止状态的;图乙中,当将细线剪断后, 小球只受到重力作用,小球自由下落,因此只受一个力作用的物体不能保持 平衡状态。②由图甲和丁可知,两种情况下小球都受到两个力的作用,图甲 中小球静止,处于平衡状态;图丁中小球摆动,并且运动路径是曲线,因此图 丁中的小球处于非平衡状态;即只受两个力作用的物体不一定保持平衡状 态。③由图甲和丙可知,两种情况下小球都处于静止状态(即都为平衡状 态),而甲中小球受到重力和拉力作用,即两个力共同作用使小球处于静止 状态;图丙中的小球受到两细线的拉力和重力作用,即三个力共同作用使小 球处于静止状态;因此物体处于平衡状态时不一定只受两个力作用。
1.(2019北京西城二模)在探究二力平衡条件的实验时,小军采用如图所示 的方案: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,在细线的两端挂上等质量的钩码,小卡片静止。小军想利用反证 法证明:“二力平衡的条件之一是两个力大小相等”,他应该进行的实验操 作是 。
答案 从左侧(或右侧)摘掉(或加挂)一个钩码解析 本题考查了利用“反证法”进行实验设计的能力。要利用反证法 证明“二力平衡的条件之一是两个力大小相等”,需要改变小卡片一侧拉 力大小,观察小卡片是否平衡,所以需要进行的实验操作是从左侧(或右侧) 摘掉(或加挂)一个钩码。
2.我国北方常遭遇严重的沙尘暴天气,所谓沙尘暴可简化为如下情景:快速 向上刮起的大风将大量沙尘颗粒扬起后悬浮在空中(不动),这时风对沙尘 的作用力与沙尘的重力平衡,其作用力大小可近似表示为f= ρSv2,其中ρ为空气密度,S为沙尘颗粒的横截面积,v为风速,沙尘颗粒可近似看成球体(球 体积公式为V= πR3)。若沙粒的密度为ρ沙,沙粒半径为R,地面空气密度为ρ0,请你推导出要形成沙尘暴现象地面的最小风速v的表达式是 ( )A.v= B.v= C.v= D.v=
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