苏科版八年级下册二力平衡精品精练
展开9.1二力平衡
【知识梳理】
一、二力平衡
1.力的平衡:物体在受到几个力作用时,如果能保持静止状态或匀速直线运动状态,我们就说这几个力平衡。
2.平衡状态:物体保持静止状态或匀速直线运动状态称为平衡状态。
3.二力平衡:当物体受到两个力的作用而处于平衡状态时称为二力平衡。相互平衡的两个力的合力为零。
二、探究二力平衡的条件
【实验目的】探究二力平衡的条件
【实验猜想】猜想一:二力平衡的两个力应该大小相等
猜想二:二力平衡的两个力应该方向相反
猜想三:二力平衡的两个力应该作用在同一直线上
猜想四:二力平衡的两个力应该作用在同一个物体上
【实验设计及改进】(1)初始方案:选择一个木块作为受力物体,在其两端各固定一系了钩码的细绳,利用钩码重力提供细绳对木块的拉力。通过改变细绳拉力的大小、方向受否能使木块保持静止来探究二力平衡的条件,如下图所示。
方案缺陷:由于摩擦力的影响,木块两端拉力不相等时,也可使木块静止。
(2)方案改进1:在木块下方加装轮子变为小车,使滑动摩擦变滚动摩擦,减小摩擦力对实验的影响,如下图所示。
方案缺陷:滚动摩擦虽然较滑动摩擦减小了很多,但仍对实验有影响。
(3)方案改进2:将小车吊起,使小车与桌面分离,从而消除摩擦力对实验的影响,如下图所示。
方案缺陷:由于小车受到重力,两端细绳无法处在同一直线。
(4)方案改进3:将小车更换为质量很小的硬纸片,从而减小重力对实验的影响,如下图所示。
最终选择此方案进行实验。
【实验器材】弹簧测力计,定滑轮,小卡片,质量相同的钩码,细绳
【实验步骤】
(1)验证平衡力大小相等:将系在小卡片(重力可忽略不计)两对角上的细线分别跨过左右支架上的滑轮。当在细线的两端挂上相等重力的钩码,卡片保持静止;当在细线的两端挂上不相等重力的钩码,小卡片将向钩码重力更大的一侧加速运动。
(2)验证平衡力方向相反:当作用在小卡片上的两个拉力方向相反,卡片保持静止;当作用在小卡片上的两个拉力相同,卡片不能保持静止。
(3)验证平衡力作用在同一条直线上:当小卡片平衡时,将小卡片转过一个角度,松手后小卡片不能平衡。
(4)验证平衡力作用在同一物体上:将小卡片从中间剪开,钩码向两侧滑落。
【实验结论】相互平衡的两个力作用在同一物体上、大小相等、方向相反、并且在同一条直线上。(用力的三要素去记!)
【易错点】
1.平衡状态中的静止状态不是瞬间静止的状态,而是一直保持静止的状态。例如竖直上抛的物体在到达最高点的瞬间是静止的,但它随即会向下掉落,所以不能保持静止状态,因此,不是平衡状态。
2.平衡力与相互作用力的比较:
相同点:①大小相等;②方向相反;③作用在一条直线上。
不同点:①平衡力作用在一个物体上,相互力作用在不同物体上;
②平衡力可以是不同性质的力(产生原因不同的力)。例如下图中,物体受到的重力和支持力(重力和弹力),是两种不同性质的力,物体受到的推力和摩擦力(弹力和摩擦力)也是两种不同性质的力;
相互作用力一定是相同性质的力。例如下图中,人对物体的推力和物体对人的反推力,都是弹力,物体对地面的压力和地面对物体的支持力都是弹力,物体对地面的摩擦力和地面对物体的摩擦力都是摩擦力。
平衡力 相互作用力
【规律总结】
判断物体是否受平衡力的方法:
1.根据平衡力的三要素特点判断。
2.根据物体是否处于平衡状态判断。
【典例分析】
1.(2023·湖南长沙·八年级月考)2022年12月世界举重锦标赛在哥伦比亚波哥大进行,中国选手蒋惠花包揽了女子49公斤级的3枚金牌,为中国举重队在巴黎奥运会周期的首个世界大赛中取得开门红。如图所示是蒋慧花举重的场景,下列说法中正确的是( )
A.杠铃对人的压力和人对杠铃的支持力是一对平衡力
B.人受到的重力和地面对人的支持力是一对平衡力
C.人受到的重力和人对杠铃的支持力是一对相互作用力
D.人对地面的压力和地面对人的支持力是一对相互作用力
2.下列物体中,正在受到平衡力作用的是( )
A. 人造卫星B. 斜面上匀速下滑的物体
C. 自由下落的小球D.用力推出去的铅球
3.(2023·北京昌平·八年级期末)在如图所示的各种情景中,物体受到 F1与F2两个力的作用,这两个力彼此平衡的是 ( )
A.B.C.D.
【夺冠训练】
一、单选题
1.(2022·河南濮阳·八年级期中)下列物体中,处于平衡状态的是( )
A.在空中自由下落的苹果B.在空中匀速直线下降的跳伞运动员
C.沿光滑斜坡滚动的小球D.竖直向上抛出的石子
2.(2023·北京通州·八年级期末)某同学用水平推力推静止在平直公路上的汽车,没有推动,则下列说法正确的是( )
A.虽然汽车未被推动,但推力一定等于汽车的重力
B.虽然汽车未被推动,但推力等于汽车所受的阻力
C.因为推力小于汽车的重力,所以汽车未被推动
D.因为推力小于汽车所受的阻力,所以汽车未被推动
3.(2020·重庆渝中·八年级期末)如图所示,用水平向右的拉力匀速拉动物块A时,物块B静止不动,此时弹簧测力计的示数为4N,则物块B所受摩擦力的大小及方向为( )
A.5N,水平向右B.5N,水平向左C.4N,水平向左D.4N,水平向右
4.(2021·贵州贵阳·八年级期中)如图甲所示,小明用弹簧测力计拉木块,使它沿水平木板匀速滑动,图乙是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图像。下列说法正确的是( )
A.木块第1次运动速度较小B.木块第1次受到的拉力较大
C.木块第1次受到的摩擦力较小D.木块两次受到的拉力和摩擦力均相等
5.(2021·江西吉安·八年级期中)如图所示,叠放在一起的A、B两个石块静止在水平地面上,下列说法正确的是( )
A.B石块受重力和A石块对B的压力是一对平衡力
B.B石块所受重力和地面对B的支持力是一对平衡力
C.B石块对A的支持力和A石块的重力是一对平衡力
D.A石块对B的压力和B石块对A的支持力是一对平衡力
6.(2020·安徽马鞍山·八年级期中)如图所示,质量为M的木棍用轻绳吊在天花板上,木棍上有个质量为m的小环加速滑下,小环所受摩擦力为f,则此时绳对木棍的拉力为( )
A.Mg+mgB.Mg﹣mgC.Mg+fD.Mg﹣f
7.(2021·四川成都·八年级期中)一物体以0.1m/s的速度在水平桌面上做匀速直线运动时受到的拉力为10N;若速度增加到0.5m/s后仍在水平桌面上做匀速直线运动,则它受到的摩擦力大小(不计空气阻力)( )
A.等于10N B.大于10N C.小于10N D.条件不足,无法判断
8.(2023·湖南长沙·九年级月考)甲、乙两实心长方体,重叠放置于水平面上,如图a所示,当它们分别受到F1=5N和F2=8N的水平拉力时保持静止;如图b所示,当甲受到F3=15N的拉力时,甲、乙一起以1m/s的速度匀速向右运动。甲、乙表面和地面的粗糙程度均匀,下列说法正确的是( )
A.图a中甲对乙的摩擦力为5N,水平向左
B.图a中乙对地面的摩擦力为3N,水平向左
C.图b中甲、乙之间的摩擦力为12N
D.图b中地面对乙的摩擦力为15N,水平向右
9.(2020·江苏盐城·八年级期中)如图所示,斜劈放在固定的斜面上,其上表面水平,物体B放在A上,在A和B一起沿斜面匀速下滑的过程中( )
A.A对B有支持力B.AB之间有摩擦力
C.A对B的摩擦力方向水平向左D.A对B的摩擦力方向沿斜面向上
10.如图所示,在平直路面上向右匀速行驶的小车中,有一轻质弹簧的一端固定在车厢右壁,另一端连接至放于小车底板上的木块,弹簧此时处于原长状态并保持水平。下列判断正确的是( )
A.若木块突然压缩弹簧,则小车一定加速运动
B.小车突然加速时,弹簧不一定对木块有向右的拉力
C.木块只要相对小车静止,小车就一定处于平衡状态
D.木块受到的重力和木块对车底的压力始终是一对平衡力
二、填空题
11.(2023·重庆市·八年级月考)如图甲所示,张华用水平推力F推置于水平地面上的木箱,在此过程中,推力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示,木箱运动速度v随时间t的变化情况如图丙所示,则0-1s木箱受到的摩擦力为_______N,1-3s木箱受到的摩擦力为_______N。
12.(2022·甘肃定西·八年级月考)如图所示,物体A重30N,用F1=50N的力将物体A垂直压在墙上静止不动,则物体A所受的摩擦力是______N;物体B重30N,受到F2=20N的水平推力静止不动,则物体B所受的摩擦力是______N。
13.(2021·安徽安庆·八年级期中)如图所示,用手握住质量为600g的水杯静止,杯子受到的摩擦力为___________N,当人增大握力时杯子所受摩擦力将___________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
14.(2021·湖南长沙·八年级期中)如图所示,水平桌面的右端固定一定滑轮,轻质小盘通过一根绕过定滑轮的细绳与桌面上质量为0.4kg的木块相连。当小盘内放有重力为0.5N的砝码时,木块未被拉动,这时木块受到的摩擦力大小为 _____N;当小盘内放有重为0.6N的砝码时,木块正好匀速向右运动,要想施加一个水平向左的力使木块向左做匀速直线运动,这个力必须多大 _____。(忽略绳与滑轮之间的摩擦)
15.(2021·山东德州·八年级期中)起重机钢绳的拉力为6×104N的时候,能把重物竖直向上匀速提起,上升速度为0.4m/s。若使重物以0.2m/s的速度匀速下降,钢绳对重物的拉力大小是___________N。若重物在下降过程中停下来保持静止不动,此时钢绳对重物的拉力大小是___________N。
三、作图题
16.如图所示,一小车水平向右匀速运动,在车厢顶部用细绳竖直悬挂一个小球,小球处于竖直状态,作出小车向右匀速运动时小球受力的示意图。
17.(2020·湖北随州·八年级期末)如图所示,均匀铁球保持静止,细绳和竖直墙平行,画出铁球受力的示意图。
18.(2020·江苏苏州·八年级期末)如图所示,水平面上一个静止的小车上有一弯杆,其下端固定一个小球,请在图中画出杆对小球的作用力F并标出相应的字母。
四、实验题
19.(2023·湖南长沙·八年级月考)在探究“二力平衡条件”的实验中,同学们设计了如下图的实验装置,其中A为小车,B为木块,C为小卡片。
(1)同学们不断改进并先后设计了图甲、乙、丙所示三个方案,他们改进的先后顺序为_________(用甲、乙、丙表示),这样改进是为了减小_________对实验的影响;
(2)实验中应选择轻质小卡片,卡片的_________可忽略不计;
(3)实验中通过改变钩码的_________来改变拉力,从而探究二力平衡时力的大小关系;
(4)同学们用图丙所示的装置进行实验时,将小卡片转过一个角度(如图丁所示),松手后卡片_________(能/不能)平衡,这样做是为了说明二力平衡时两个力应作用在_________上。同学们对同一问题又进行了探究,他们在左右支架上配两个滑轮时没有安装在相同的高度(如图戊所示),该装置_________(能/不能)探究二力平衡的条件;
(5)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图丙所示情况下,小华下一步的操作是:__________。
20.(2020·江苏无锡·八年级期中)如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)实验中(图甲)选择小卡片的目的是______;
(2)当小卡片平衡时,小华将卡片______(选填“翻转”或“旋转”)一个角度,松手后小卡片______(选填“能”或“不能”)平衡,设计此实验步骤的目的是为了探究______;
(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)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______
A.减少摩擦力对实验结果的影响B.小书片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡D.小卡片容易扭转
(5)小明同学也对同一问题进行了探究,但他在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度,你认为______(选填“能”或“不能”)用小明的装置进行实验;
(6)图乙中,若左边挂2N的钩码,右边挂5N钩码时,木块保持静止,则此时木块受到的摩擦力是______N,若再在右边增加3N的钩码时,恰好木块向右匀速直线运动,要使木块向左匀速直线运动,则在左边所挂钩码的重力为______N。
五、计算题
21.(2023·重庆市·九年级月考)一辆汽车总质量为5000kg,在水平路面上做匀速直线运动,受到的阻力是车重的0.05倍,问
(1)汽车受到的重力为多少N?
(2)汽车做匀速直线运动时,汽车牵引力为多少N?(g取10N/kg)
22.(2023·湖北仙桃·八年级月考)质量为的物体在一个水平向右的拉力的作用下,沿水平地面以的速度做匀速直线运动,已知物体受到的摩擦力是他本身受到重力的倍。求:
(1)物体的重力是多少?
(2)木块受到的拉力大小?
(3)若物体速度增大为并匀速运动,求物体运动30min分钟通过的路程?
(4)若水平拉力增大为牛,物体受到的摩擦力的大小是多少?
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