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第三節(jié) 二力平衡
第七章 力與運動
1.知道什么是平衡狀態(tài),能判別物體是否處于平衡狀態(tài)。
2.通過探究活動認識二力平衡的條件,能根據(jù)已知的力求另一個平衡力的大小、方向和作用點。
3.能進行簡單的受力分析。
分析靜止在水平桌面上的杯子、勻速直線行駛的汽車等物體的受力情況和運動狀態(tài)，我們不難發(fā)現(xiàn)：在一定條件下，物體即使在受到外力作用時也能保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)。這是否和牛頓第一定律有些矛盾呢？其實并不矛盾，這涉及力的平衡問題。
觀察思考
本節(jié)將學習有關內(nèi)容
當物體不受外力作用時，能處于靜止狀態(tài)；
如果物體受到力的作用時，能不能處于靜止狀態(tài)呢？
充氣艇處于靜止狀態(tài)嗎？
這時它受到外力的作用嗎？
飛機受到外力的作用卻能保持勻速直線運動，為什么？
不矛盾，物體受到的合力為零時，與不受力的效果是一樣的。
思考：現(xiàn)實生活中物體受到外力時，也能保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，這與牛頓第一定律矛盾嗎？
下面的物體各處于什么狀態(tài)？他們分別受到了哪些力的作用？
勻速上升的潛水艇
勻速下降的運動員
拉
浮
靜止的吊燈
知識點一：平衡狀態(tài)
1.平衡狀態(tài)
物理學中，把物體保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)。
平衡狀態(tài)
保持靜止
勻速直線運動
2.平衡力
物體在受到幾個力的作用時，如果保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，我們就說這幾個力平衡。
一個物體在兩個力的作用下，如果保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，則這兩個力的平衡就稱為二力平衡。
平衡狀態(tài)
勻速直線運動狀態(tài)
靜止狀態(tài)
運動
狀態(tài)
不變
支持力
重力
支持力和重力是平衡力，處于二力平衡狀態(tài)。
1.如圖所示是投擲實心球的場景，下列情況中實心球受到平衡力作用的是(　　)
A．實心球在空中上升
B．實心球從空中下落
C．實心球在地上越滾越慢
D．實心球停在地面上
D
2.下列物體中，受到平衡力的是(　　)
A．正在騰空而起的火箭
B．自由豎直下落的石子
C．沿光滑斜面下滑的木塊
D．在平直軌道上勻速行駛的火車
D
3.在下列事例中，受平衡力作用的物體是(　　)
A．正在圓形軌道上運動的過山車
B．騰空而起加速上升的火箭
C．減速進站的火車
D．正在勻速上升的電梯
D
實驗
探究二力平衡條件
猜想
（1）兩個力應該在同一物體上
（2）兩個力的大小可能要相等
（3）兩個力的方向可能要相反
（4）兩個力可能要在一條直線上
改變物體受到的兩個力的三要素，當物體處于靜止時，二力平衡。
知識點二：二力平衡的條件
實驗方法
探究二力平衡的條件
在圖所示的實驗裝置中，向質(zhì)量相等的兩個托盤中分別加入適量砝碼，使紙板M保持靜止狀態(tài)，這時紙板在水平方向上受到兩個力F 1 、F 2 的作用。
F1
F2
M
思考:
1.兩個力之間有什么關系？
2.紙板所受合力的大小、方向怎樣？
3.把紙板轉動一小角度，此時作用在紙板上的兩個力是否還在一條直線上？
4.松手后，紙板怎樣運動？如果往右邊的托盤里增加 1 個砝碼，而左邊托盤里的砝碼不變，紙板的運動情況怎樣呢？
實驗一
1.在兩邊的繩套上掛不等重的鉤碼.放開紙板，觀察紙板運動方向
F1
F2
紙板向右運動
（不平衡）
2.在細線的兩端懸掛質(zhì)量相同的鉤碼，觀察紙板運動情況
實驗二
F1
F2
紙板靜止（平衡）
3.把輕紙板扭轉一下，松手，觀察紙板的運動情況。
F1
F2
紙板旋轉回來（不平衡）
實驗二
二力平衡條件實驗：
鉤碼數(shù)量不同→大小
方向
轉動一小角度→同一直線
將卡片從中間剪開→作用點
二力平衡條件
作用在同一物體上的兩個力，如果大小相等、方向相反，并且在同一條直線上，這兩個力就彼此平衡。
簡記：同體、等大、反向、共線。
小結
1.一小鬧鐘靜止在水平桌面上，則 (　　)
A．鬧鐘受到的重力和桌面對鬧鐘的支持力是一對平衡力
B．鬧鐘受到的重力和鬧鐘對桌面的壓力是一對平衡力
C．鬧鐘受到的支持力和鬧鐘對桌面的壓力是一對平衡力
D．桌面受到的重力和鬧鐘對桌面的壓力是一對平衡力
A
2.物體在平衡力的作用下，將 (　　)
A．一定處于靜止狀態(tài)
B．一定做勻速直線運動
C．處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)
D．以上說法都不對
C
判斷二力是否屬于平衡力有兩種方法：一是狀態(tài)分析法，二是條件判斷法。條件判斷法，即看二力是否滿足二力平衡的四個條件，來判斷這兩個力是否是一對平衡力。
易錯點：答題時，常將一對相互作用的力當作一對平衡力。例如，本例中“桌面對鬧鐘的支持力”與“鬧鐘對桌面的壓力”是一對相互作用的力，有些學生會認為這是一對平衡力。
名師點睛
1. 用彈簧測力計測量物體重力時，一定要在物體穩(wěn)
定的時候讀數(shù)。
2. 實驗探究滑動摩擦力與哪些因素有關時，要使物
體在水平方向做勻速直線運動。
知識點三：二力平衡條件的簡單應用
平衡力
運動狀態(tài)不改變
F
G
向上勻速：
F=G
向下勻速：
F=G
靜止：
F=G
一個物體只受拉力和重力的作用
F
G
向上加速：
向下加速：
F＞G
F＜G
平衡力
運動狀態(tài)改變
有平衡力作用在物體上，運動狀態(tài)不改變；
運動狀態(tài)改變，一定有力作用在物體上，并且是不平衡的力。
已知物體受力
已知物體狀態(tài)
已知拉力大小
二力平衡條件
求重力大小
1.一輛小車受到50 N的拉力和30 N的阻力，車怎樣運動？
N
G
F1=50 N
F2=30 N
已知物體受力
二力平衡條件
物體運動狀態(tài)
2.甲起重機將一臺機器沿豎直方向向上以15 m/s的速度勻速提升，甲起重機對機器的拉力為F1；乙起重機將同一臺機器沿豎直方向向下以5 m/s的速度勻速下降，乙起重機對機器的拉力為F2，則(　　)
A．F1＞F2 B．F1＜F2
C．F1＝ F2 D．無法確定
C
一對平衡力和相互作用的力的比較
平衡力 相互作用的力
實例
相同點 大小 方向 不同點 作用點
效果
存在性
T
G
G
G′
大小相等
方向相反，并且在同一條直線上
同一物體上
不同物體上
能相互抵消
不能相互抵消
互相獨立
同時變化
二力平衡條件
靜止狀態(tài)
勻速直線運動狀態(tài)
受力為平衡力
平衡狀態(tài)
平衡狀態(tài)和平衡力
同體、共線、反向、等大
彼此平衡的兩個力的合力為零
二力平衡條件的應用
力的平衡

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