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7.3 力的平衡
課前預習
物體在受到兩個力（或多個力）作用時，如果能保持 或 ，我們就說這個物體處于平衡狀態，此時物體受到的力叫 。
2、當二力平衡時，二力的合力是 。
3、二力平衡的條件是： 、 、 、 。
知識精講
一、二力平衡
物體如果在兩個力的作用下，能保持靜止狀態或勻速直線運動狀態，我們就說該物體處于平衡狀態，這兩個力互稱為平衡力。
二、二力平衡的條件
①作用在同一物體上的兩個力；②大小相等 ；③方向相反 ；④作用在同一直線上 。
三、探究二力平衡的條件
1.實驗裝置
① 定滑輪的作用是改變力的方向 ；
② 選擇小車而不選擇木塊的原因是減小摩擦力對實驗造成的影響 ；
③ 使用輕質小卡片的作用減小重力對實驗結果的影響。
2.實驗方法：控制變量法的應用
① 探究平衡的兩個力是否在同一直線上（保持物體兩端受到的力大小相等，將物體扭轉一定的角度，觀察物體是否處于平衡狀態）
② 探究平衡的兩個力大小是否相同（保持兩個力在同一條直線上，兩側所掛的鉤碼質量不相等，觀察物體是否處于平衡狀態）
③ 探究平衡的兩個力是否作用在同一物體上（保持兩個力大小相等且作用在同一直線上，讓兩個力同時作用在不同物體上，觀察物體是否處于平衡狀態）
3. 進行多次實驗的目的（得出普遍規律，避免結論的偶然性）
4. 結論：二力平衡的條件是作用在同一物體上的兩個力，大小相等 ，方向相反 ，并且作用在同一條直線上。
【易錯點】
平衡力與作用力和反作用力的區別
一對平衡力 一對相互作用力
相 同 點 大小相等
方向相反
作用在同一條直線上
不同點 作用點在同一物體上 作用點在兩個物體上
不一定同時存在 同時產生、同時消失
【規律總結】
四、二力平衡條件的應用：
1.根據物體的受力情況判斷運動狀態
（1）物體受到平衡力的作用時，運動狀態不變，即原來靜止的物體仍然靜止，原來運動的物體做勻速直線運動。
（2）物體受到非平衡力的作用時，運動狀態改變，即運動速度大小改變或運動方向改變。
2：根據物體的運動狀態判斷受力情況
（1）物體的運動狀態不變時（靜止或勻速直線運動），受到平衡力的作用，這兩個力的大小相等、方向相反，可以根據一個力的大小和方向確定另一個力的大小和方向。
（2）物體的運動狀態（運動速度或運動方向）發生改變時，一定受到非平衡力的作用。
考點分析
考點一、相互作用力與平衡力的辨析
例1、在2022北京冬奧會短道速滑男子1000米比賽中，中國選手任子威獲得金牌。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．通過彎道過程中他處于平衡狀態
B．站立時他受到的重力和他對冰面的壓力是一對相互作用力
C．站立時他受到的重力和他對冰面的壓力是一對平衡力
D．圖甲中他的手對冰面的壓力與冰面對他的手的支持力是一對相互作用力
【總結升華】
判斷平衡力及相互作用力的方法。解答時，首先看兩個力是否作用在同一個物體上，若是，且符合大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，才是平衡力。而相互作用力則是兩個力符合大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，且作用在兩個物體上。
真題演練1（23年羅莊區期中6題）、如圖所示是運動員舉重的場景，下列說法中哪個選項是一對平衡力（ ）
A.杠鈴受到的重力和人對杠鈴的支持力
B.杠鈴對人的壓力和人對杠鈴的支持力
C.人受到的重力和人對地面的壓力
D.人受到的重力和地面對人的支持力
考點二、探究“二力平衡”條件實驗
例2、小明用如圖甲、乙、丙、丁所示的裝置來完成探究“二力平衡的條件”的實驗，則：
（1）為了減小實驗誤差，小明設計并按照甲乙丙的實驗順序進行，這樣做的目的是為了減小______對實驗的影響；
（2）在探究“二力的大小”對“二力平衡的條件”的影響時，小明沒有用彈簧測力計測量物體在水平方向所受力的大小，而是通過用______來比較水平方向所受二力大小的；
（3）在探究“二力是否在同一直線上”對“二力平衡的條件”的影響時，小明將乙圖中的小車扭轉一個角度后松手，小車不再平衡，從而得出：只有作用在_______（選填“同一直線”或“不同直線”）上的兩個力，才能夠平衡；
（4）在探究“二力是否作用在同一物體上”對“二力平衡的條件”的影響時，小明將丁圖中的卡片剪成兩半，此時卡片______（選填“能”或“不能”）平衡，從而得出結論；
（5）小明用丙圖來探究“二力的方向”對“二力平衡的條件”的影響時，他在丙圖實驗完成后，接下來應該進行的操作是______，此時小車不會靜止，由此得出二力平衡必須滿足“方向相反”這一條件；通過上述實驗過程可得出：作用在同一物體上的兩個力，只有大小相等、方向相反，且作用在同一條直線上時，這兩個力才能平衡。
【總結升華】
該實驗運用了控制變量法的探究方法；
多次實驗目的：尋找普遍規律，避免偶然性；
實驗結論：作用在同一物體的兩個力，大小相等，方向相反，作用在同一直線上。
真題演練2（23年羅莊區期中24題）、小明利用圖甲裝置探究二力平衡的條件：
（1）圖甲中，小明向左盤和右盤同時加入一個質量相等的砝碼時，小車處于靜止狀態；
改變其中一端的砝碼數量，發現小車無法保持靜止狀態，由此說明平衡力條件必須滿足
兩個力___________。
（2）把小車轉過一個角度，然后松手，觀察到小車轉動，最后轉回原來位置保持靜止狀
態，由此說明平衡力條件必須滿足
兩個力必須作用在___________。
（3）某次實驗中，當左盤放入稍大一點的砝碼時，兩個拉力大小不同，但小車仍處于靜
止狀態，產生這一現象的原因可能是小車受到_________的影響，此時小車受到_________
（填“是”或“不是”）平衡力。
（4）乙裝置中，要探究平衡力是否一定要作用在同一物體上，需要進行的操作是______。
考點三、物體受力分析
例3、小剛經常與同學進行爬桿比賽，如圖甲所示，在某次比賽中，小剛向上爬的速度與時間的關系圖象如圖乙所示，他所受的摩擦力與時間的關系圖象如圖丙所示，下列說法正確的是
A. 時間內，人勻速向上運動，所以
B. 人爬桿過程中摩擦力大小和方向始終不變
C. 時間內人在減速向上運動，
D. 時間內人做勻速直線運動，人受到的重力和摩擦力是一對平衡力，即
【總結升華】
判斷摩擦力的方法：
1、分析物體的額運動狀態（平衡狀態）
根據平衡力條件判斷物體摩擦力情況（是否受、方向、大小）
根據相互作用力特點判斷物體間的力
真題演練3（23費縣第一次月考10題）、如圖所示，放在水平地面上的物體，受到方向不變的水平推力F的作用，F的大小與時間t的關系、物體的運動速度v與時間t的關系圖像如圖乙、丙所示，由圖像可知t＝1s時和t＝5s時所受摩擦力大小分別為（　　）
A. 2N 6N B. 2N 4N C. 0N 4N D. 0N 0N
隨堂練習
1、下列四種情況中，物體處于平衡狀態的是
A. 草地上滾動的足球 B. 自由下落的石塊
C. 雙手握住豎直的竹竿勻速上爬的人 D. 沿斜坡向上行駛的汽車
2、將一本物理書放在水平桌面上靜止時，下列選項中的兩個力相互平衡的是
A. 書的重力與書對桌面的壓力 B. 書的重力與桌面對書的支持力
C. 書對桌面的壓力與桌面對書的支持力 D. 書對桌面的壓力與課桌的重力
3、小科沿水平方向用力推木箱，沒能推動，下列說法中正確的是
A. 水平推力小于箱子的重力 B. 水平推力等于箱子的重力
C. 水平推力等于箱子的摩擦力 D. 水平推力小于箱子的摩擦力
4、甲起重機將一臺機器沿豎直方向向上以的速度勻速提升，甲起重機對機器的拉力為，乙起重機將同一臺機器沿豎直方向向下以的速度勻速下降，乙起重機對機器的拉力為，則
A. B. C. D. 無法確定
5、如圖所示，一木塊放在水平桌面上，在水平方向共受三個力，即，，以及摩擦力的作用．已知木塊處于靜止狀態，若撤去，則木塊在水平方向受到的合力應為
A. ，方向向左 B. 方向向右 C. 方向向左 D. 零
6、如圖所示，彈簧所受重力不計，上端固定在天花板上，下端懸掛一小球，處于靜止狀態，下列各對力中屬于平衡力的是（　　）
A．天花板對彈簧的拉力和彈簧對天花板的拉力
B．球對彈簧的拉力和彈簧對球的拉力
C．彈簧對球的拉力和球受到的重力
D．球對彈簧的拉力和球受到的重力
7、關于運動和力的關系，下列說法正確的是（　　）
A．物體只有受力時，才能保持勻速直線運動狀態
B．物體只有不受力時，才能保持靜止狀態
C．物體不受力或受平衡力時，保持靜止或勻速直線運動狀態
D．物體不受力或受平衡力時，可能作勻速圓周運動
8、如圖所示，放在水平桌面上的物塊A與B用細線通過定滑輪與沙桶相連。此時沙桶與沙的總重為G，物塊A、B恰好一起做勻速直線運動（忽略細線與滑輪之間的摩擦）。下列說法正確的是（　　）
A．物塊A對桌面的壓力與桌面對物塊A的支持力是一對相互作用力
B．物塊A受到的重力與桌面對物塊A的支持力是一對平衡力
C．繼續向沙桶中加入沙子，物塊A受到的滑動摩擦力增大
D．繼續向沙桶中加入沙子，物塊A和B的速度增大，它們的慣性也增大
9、如圖所示，在20N水平向右的力F作用下，重8N的物塊靜止在豎直墻面上，則物塊受到的摩擦力大小為（　　）
A．8N B．12N C．20N D．28N
10、如圖所示，用大小為8N的水平拉力F拉上表面粗糙程度各處相同的物體A，使其在水平地面上以1m/s勻速直線運動，當物體B靜止不動時，與水平繩相連的彈簧測力計的示數為3N保持不變，下列說法正確的是（不計繩和彈簧測力計自重）（　　）
A．A對B的摩擦力為靜摩擦力
B．A對B的摩擦力方向水平向右，大小為8N
C．若A以2m/s勻速直線運動，拉力F將變大
D．地對A的摩擦力方向水平向左，大小為5N
11、裝滿沙的車子總重為500N，在140N的水平推力作用下在地面上做勻速直線運動，此時車子受到地面的摩擦力是______N；當推力增大到150N時，車子受到地面的摩擦力是______N，此時車______（填“會”或“不會”）繼續做勻速直線運動。
12、如圖，擺球從A點靜止釋放，在A、C兩點間來回擺動，B為最低點，不計空氣阻力。
（1）小球擺到C點時速度為0，受到______（平衡力/非平衡力），處于______（平衡/非平衡）狀態，如果在C點時細線恰好斷開，則小球將______；
（2）若小球擺動到C點時，細線斷開所受的力都消失了，則小球將______；若小球擺動到B點時，細線斷開所受的力都消失了，則小球將______。
13、如圖甲所示，完全相同的木塊A和B疊放在水平桌面上，在12N的水平拉力F1的作用下，A、B一起做勻速直線運動，此時木塊B所受的摩擦力為 _____N；若將A、B緊靠著放在水平桌面上，用水平力F2推A使它們一起勻速直線運動（如圖乙所示），則推力F2的大小為 _____N。
粗糙水平面上一木箱重200N，當用50N的水平推力推木箱時，木箱靜止不動，此時木箱受到水平方向的摩擦力為___________N；當用100N的水平推力推木箱時，木箱恰能做勻速直線運動；當用150N的水平推力推木箱時，木箱受到水平方向的摩擦力為___________N。
15、如圖甲所示，放在水平地面上的物體，受到方向不變的水平推力F的作用，F的大小與時間t的關系和物體運動速度v與時間t的關系如圖乙所示。
在t=5s時，物體處于___________狀態（選填“平衡”“非平衡”）；
在t=3s時，物體受到的摩擦力為___________N。
16、如圖所示，物體A重為5N，它在20N的水平壓力作用下靜止在豎直墻壁上，物體A所受的摩擦力方向為 ___________，當水平力減小為原來的一半，物體A恰好沿豎直墻壁勻速下滑，則物體A受到的摩擦力為 ___________N，若繼續減小水平壓力，物體A將做 ___________（選填“勻速直線”或“變速直線”）運動。
17、小華在“探究二力平衡條件”的實驗中，將系于輕質小卡片兩對角的細線分別斜跨過左右支架上的滑輪，在細線的兩端掛上等質量的鉤碼，如圖甲所示，此時小卡片保持靜止。
（1）小華將小卡片（重力可忽略不計）兩邊的線分別繞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相反，并通過調整 _____來改變拉力的大小；
（2）小華將卡片扭轉一定角度，如圖乙所示，松手后發現卡片 _____（選填“能”或“不能”）保持平衡狀態，這說明兩個力必須作用在 _____，物體才能平衡；
（3）小華用剪刀將卡片從中間剪開，松手后發現兩半卡片都從手中被加速拉走。可見，二力要平衡，需要作用在 _____；
（4）若將圖丙中的兩個滑輪安裝成不同的高度，你認為這樣 _____（選填“能”或“不能”）完成實驗探究。

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