2020八年級物理下冊 第八章 運動和力 8.2 二力平衡精講精練（含解析）（新版）新人教版

專題08.2 二力平衡 課前預(yù)習(xí) 1.一個物體在兩個力的作用下保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，我們就說這兩個力_平衡_或二力平衡。2.二力平衡的條件：（1）作用在_同一直線_上；（2）大小_相等_；（3）方向_相反_。知識點解讀與例題突破知識點1：力的平衡1.平衡狀態(tài)：物體受到兩個力（或多個力）作用時，如果能保持靜止或者勻速直線運動，我們就說物體處于平衡狀態(tài)。2.平衡力：使物體處于平衡狀態(tài)的兩個力（或多個力）。3.二力平衡的條件：作用在同一物體上的兩個力，如果大小相等，方向相反，并且作用在一條直線上，這兩個力就彼此平衡。【例題1】在如圖所示的四種情形中，屬于二力平衡的是（ ）【答案】B【解析】二力平衡需要的條件是：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。A.兩個力不在同一個物體上，這兩個力不屬于二力平衡；B. 兩個力在同一個物體上，大小相等 、方向相反，并且在同一條直線上。這兩個力屬于二力平衡；C. 兩個力在同一個物體上，方向也相反，也在同一條直線上，但大小不相等，這兩個力不屬于二力平衡；D. 兩個力在同一個物體上，大小相等 、方向相反，但不在同一條直線上。這兩個力不屬于二力平衡。知識點2：二力平衡的應(yīng)用1.己知一個力的大小和方向，可確定另一個力的大小和方向。2.根據(jù)物體的受力情況，判斷物體是否處于平衡狀態(tài)。【例題2】（2019福建?。┤鐖D，懸掛在天花板下的電燈處于靜止?fàn)顟B(tài)。畫出電燈的受力示意圖。【答案】示意圖如圖?！窘馕觥繎覓煸谔旎ò逑碌碾姛籼幱陟o止?fàn)顟B(tài)，受到重力和繩子對它的拉力作用，且是一對平衡力。電燈受到的重力方向豎直向下，作用點在重心上，拉力方向沿繩子向上，作用點也畫在電燈重心上，拉力與重力大小相等。知識點3：力和運動的關(guān)系1.不受力或受平衡力，物體保持靜止或者勻速直線運動狀態(tài)。2.受非平衡力，運動狀態(tài)發(fā)生改變。【例題3】（2019四川巴中）下列關(guān)于力的說法正確的是（）A空中自由下落的小球速度越來越快，小球的慣性力越來越大B踢足球時腳對足球的力和足球?qū)δ_的力是一對平衡力C力的大小、方向和作用點都可能影響力的作用效果D物體的重心一定在物體上【答案】C【解析】A物體保持原來運動狀態(tài)不變的性質(zhì)叫慣性，慣性不是力，故A錯誤；B踢足球時腳對足球的力和足球?qū)δ_的力是作用在不同物體的兩個力，不是一對平衡力，故B錯誤；C力的大小、方向和作用點都可能影響力的作用效果，故C正確；D重心是物體的重力的作用點，重心不一定在物體上，如籃球，鐵環(huán)等，故D錯誤。知識點4：平衡力與作用力和反作用力的對比：分類平衡力相互作用力定義物體受到兩個力作用而處于平衡狀態(tài)，這兩個力叫做平衡力物體間發(fā)生相互作用時產(chǎn)生的兩個力叫做相互作用力不同點受力物體是同一物體性質(zhì)可能不相同的兩個力分別作用在兩個物體上，它們互為受力物體和施力物體性質(zhì)相同的兩個力共同點兩個力大小相等，方向相反，作用在一條直線上;施力物體分別是兩個物體.【例題4】（2019山東臨沂）第24屆冬奧會將于2022年2月4日至20日在北京市和張家口市聯(lián)合舉行。關(guān)于冬奧會的部分比賽項目，下列分析正確的是（）A. 被推出的冰壺在水平冰面上滑行時受力平衡B. 短道速滑運動員勻速過彎道時運動狀態(tài)不變C. 滑雪運動員沖過終點后不能立即停下來是因為受到慣性的作用D. 冰球運動員向后蹬冰面就會前進(jìn)說明物體間力的作用是相互的【答案】D【解析】A.被推出的冰壺在水平冰面上滑行時做減速運動，處于非平衡狀態(tài)，所以受力不平衡。故A錯誤； B.短道速滑運動員勻速過彎道時運動方向發(fā)生改變，所以運動狀態(tài)改變，故B錯誤； C.滑雪運動員沖過終點后不能立即停下來是因為運動員具有慣性，慣性不是力，不能說受到慣性的作用；故C錯誤； D.物體間力的作用是相互的，冰球運動員向后蹬冰面，冰面同時給運動員一個反作用，所以運動員就會前進(jìn)，故D正確。 習(xí)題精練一、選擇題1（2019湖南長沙）如圖所示，穿著早冰鞋的小玲用手推墻后，她由靜止開始向后退。下列說法中正確的是（）A小玲后退的過程中，她的慣性逐漸變小B小玲后退的過程中，一直做勻速直線運動C小玲推墻時，墻對小玲的作用力等于小玲對墻的作用力D小玲推墻時，墻對小玲的作用力和小玲對墻的作用力是一對平衡力【答案】C【解析】A慣性大小只跟物體的質(zhì)量大小有關(guān)，小玲后退的過程中質(zhì)量不變，則她的慣性大小不會改變，故A錯誤；B小玲后退的過程中，在水平方向上只受到地面給她的阻力，所以做減速運動，最后停止，故B錯誤；CD小玲推墻時，墻對小玲的作用力與小玲對墻的作用力是作用在不同物體的兩個力，屬于相互作用力，二者大小相等，但不是平衡力，故C正確，D錯誤。2（2019四川南充）下列說法正確的是（）A力是改變物體運動狀態(tài)的原因B放在水平桌面上的書，受到的重力與桌面對它的支持力是一對平衡力C剎車時人會受到向前的慣性力D人沿桿豎直向上勻速爬行時，所受摩擦力方向豎直向上【答案】ABD【解析】（1）力是改變物體運動狀態(tài)的原因，維持物體運動不需要力；（2）平衡力：作用在同一個物體上，大小相等、方向相反、作用在同一直線上；（3）物體保持原來運動狀態(tài)不變的性質(zhì)叫慣性，慣性是物體的一種屬性，不能說慣性力；（4）人沿桿豎直向上勻速爬行，豎直方向受到的是平衡力，平衡力大小相等，方向相反。A力是改變物體運動狀態(tài)的原因，不是維持運動狀態(tài)的原因，故A正確；B放在水平桌面上的書，它受到的重力和桌面對它的支持力作用在同一個物體上，大小相等、方向相反、作用在同一直線上，是一對平衡力，故B正確；C慣性是物體的一種屬性，不是力，不能說受到慣性力的作用，故C錯誤；D人沿桿豎直向上勻速爬行時，摩擦力與重力平衡，大小相等、方向相反，因為重力方向豎直向下，所以所受摩擦力方向豎直向上，故D正確。3.（2019安徽省）如圖，A、B兩物塊疊放在水平桌面上保持靜止。圖中分別給出了A、B的受力示意圖。下列說法正確的是（   ） A. F2與GA、F1兩個力的合力是一對作用力與反作用力B. F1與F3是一對作用力與反作用力C. GA與F2是一對平衡力D. F2與F1是一對平衡力【答案】 B 【解析】由圖知，A物塊受到向上的支持力F2、向下的重力GA、B對A向下的壓力F1；B物塊受到向上的支持力F3和向下的重力GB ， A、以A為研究對象，A物塊在水平桌面上保持靜止，受力平衡；GA、F1兩個力的合力方向向下，合力的大小GA+F1F2 ， 則可知F2與GA、F1兩個力的合力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，均作用在A物塊上，所以是一對平衡力，不是一對相互作用力，A不符合題意；B、B對A有向下的壓力F1 ， 因力的作用是相互的，則A對B有向上的支持力F3 ， 所以F1與F3是一對作用力與反作用力，B符合題意；C、A物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，由圖示和力的平衡條件可得：F2GA+F1 ， 則GA與F2的大小不等，所以GA與F2不是一對平衡力，C不符合題意；D、A物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，由力的平衡條件可得：F2GA+F1 ， 則F2與F1的大小不等，所以F2與F1不是一對平衡力，D不符合題意。4.小汽車已經(jīng)進(jìn)入尋常百姓家庭，下列說法正確的是（）A小汽車在水平公路上靜止時，汽車對地面的壓力和地面對汽車的支持力是一對平衡力B小汽車在水平公路上高速行駛時，汽車對地面的壓力小于汽車的重力C小汽車在水平公路上勻速直線行駛時，車輪不受摩擦力作用D使用安全帶和安全氣囊是為了減小慣性【答案】B【解析】（1）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；（2）流體壓強與流速的關(guān)系：流速越大，壓強越?。唬?）小汽車在水平公路上勻速直線行駛時，所受牽引力與摩擦力平衡；（4）一切物體都有慣性，慣性只有與質(zhì)量有關(guān)。A.汽車靜止在路面上時，汽車對地面的壓力和地面對汽車的支持力，二力作用在不同的物體上，因此二力不是一對平衡力，故A錯誤；B.小汽車高速行駛時，小汽車上方空氣流動大于下方的空氣流動，因此小汽車在豎直方向上受支持力和空氣向上的托力的作用，因此小汽車對路面的壓力小于汽車的重力，故B正確；C.根據(jù)摩擦力產(chǎn)生的條件可知，汽車在水平公路上勻速直線行駛時，受到摩擦力的作用，只是所受牽引力與摩擦力大小相等、方向相反、在同一直線上，在同一物體上是一對平衡力，故C錯誤；D.慣性只有與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量不變，慣性不變，故使用安全帶和安全氣囊不是為了減小慣性，而是為了減小由于慣性帶來的危害，故D錯誤。5.如圖為研究二力平衡條件的實驗裝置，下列關(guān)于這個實驗的敘述錯誤的是（ ）A為了減小摩擦，應(yīng)選用盡量光滑的水平桌面B為使實驗效果明顯，應(yīng)選用質(zhì)量較大的小車C調(diào)整兩邊的托盤所放的鉤碼數(shù)量，可以改變力的大小D將小車扭轉(zhuǎn)一個角度，是為了改變力的作用線的位置【答案】B【解析】A為了減小摩擦，應(yīng)選用盡量光滑的水平桌面，可以減小摩擦對實驗的影響選項正確，不符合題意B質(zhì)量較大的小車對桌面的壓力大，小車受到的摩擦力大，對實驗影響較大選項錯誤，符合題意C調(diào)整兩邊的托盤所放的鉤碼數(shù)量，可以改變力的大小，可以探究二力平衡時兩個力的大小關(guān)系選項正確，不符合題意D將小車扭轉(zhuǎn)一個角度，是為了改變力的作用線的位置，探究二力平衡時兩個力的是否在同一直線上選項正確，不符合題意6.如圖所示，小麗用力F把一才塊壓在豎直墻面上靜止，現(xiàn)有以下受力分析，下述受力分析正確的是（）小麗對木塊的壓力F和墻對木塊的彈力是一對平衡力小麗對木塊的壓力F和木塊的重力是一對平衡力木塊受到的摩擦力和木塊的重力是一對平衡力小麗對木塊的壓力F和木塊對小麗的彈力是一對平衡力A只有正確B只有正確C只有正確D只有正確【答案】C【解析】木塊處于靜止，在豎直方向上受兩個力而平衡，即重力和墻對木塊的靜摩擦力；木塊在水平方向上受外力F和墻對木塊的支持力，兩個力是一對平衡力；平衡力作用在同一物體上，作用力和反作用力作用在不同的物體上。小麗對木塊的壓力和墻對木塊的彈力符合二力平衡的條件，是一對平衡力；小麗對木塊的壓力和木塊的重力不在同一直線上，不是一對平衡力；木塊受到的摩擦力和木塊的重力滿足二力平衡的條件，是一對平衡力；小麗對木塊的壓力和木塊對手的彈力是一對相互作用力，不是平衡力。二、填空題7（2019湖南株洲）立定跳高可分解為下蹲、蹬伸和騰空三個過程。圖為某運動員下蹲后在蹬伸過程中所受地面支持力F隨時間t變化的關(guān)系。據(jù)圖可知，該運動員受到的重力為 N；他在 （填“t1”“t2”或“t3”）時刻獲得向上的最大速度?！敬鸢浮?00；t3?！窘馕觥浚?）運動員下蹲后、蹬伸前處于靜止?fàn)顟B(tài)（圖中0t1這段時間），其受力平衡，重力和支持力平衡，二力的大小相等，則由圖象可知運動員的重力：GF500N；（2）運動員受到地面的支持力F方向向上，運動員的重力G方向向下；由圖象可知：t1t2內(nèi)，F(xiàn)G，運動員所受合力向上，運動員向上加速運動，其速度增大。t2t3內(nèi)，F(xiàn)G，運動員所受合力向上，運動員繼續(xù)向上加速運動，其速度增大。t3t4內(nèi)，F(xiàn)G，運動員受到合力向下，由于慣性運動員還是會繼續(xù)向上運動但是向上的速度會減??；所以，t1t3過程，運動員的速度一直增大；t3t4是減速，故t3時刻獲得最大速度。8.如圖所示，體操運動員靜止在平衡木上時，與運動員所受重力是一對平衡力的是 。平衡木受力個數(shù)為 個?！敬鸢浮科胶饽緦\動員的支持力。3.【解析】平衡力指作用在同一個物體上的兩個力，大小相等、方向相反、作用在同一直線上。重力作用在人體上，平衡木對運動員的支持力也作用在人體上，這2個力滿足二力平衡條件。對于平衡木而言：它受到重力作用、地面對其支持力作用、人體對其壓力作用。所以它受到三個力。三、作圖題9.（2019江蘇蘇州）圖中，物塊沿絕對光滑的斜面下滑，請畫出物塊受力的示意圖?！敬鸢浮咳缦聢D所示： 【解析】由于斜面是光滑的，所以此時物體不會受到摩擦力的作用，它只受到豎直向下的重力和斜面對它的支持力的作用，支持力的方向是垂直于斜面向上的。10（2019四川內(nèi)江）如圖所示，刻度尺靜止在手指上，請畫出刻度尺所受力的示意圖?！敬鸢浮咳鐖D所示：【解析】刻度尺靜止在手指上，則接觸處為尺子的重心；刻度尺受到重力G和手指對它的支持力F，且這兩個力平衡；重力從重心豎直向下畫，支持力從重心豎直向上畫，標(biāo)出力的符號，注意兩條線段的長度相同。11（2019貴州貴陽）如圖所示，小球從離地足夠高的O點以速度v0豎直向上拋出，上升h后到達(dá)最高位置A點，隨即豎直下落到地面B點，它的運動的總路程為H，已知小球受到的空氣阻力隨速度的增大而增大，且拋出時受到空氣阻力和重力的大小相等。請在答題卡上的坐標(biāo)中畫出小球，從O點拋出到剛接觸地面B點的過程中，其速度v的大小隨路程S變化的大致關(guān)系圖像?！敬鸢浮咳鐖D所示。【解析】如圖： OA段：小球離開手后受到豎直向下的重力和空氣阻力作用，小球重力不變，空氣阻力不斷減小，合力減小，合力向下，小球進(jìn)行減速運動，小球運動距離為h。A點：小球在A點的瞬間速度為零，即在h點。AC：小球受到豎直向下的重力和豎直向上的空氣阻力作用，小球重力不變，空氣阻力不斷增大，合力減小，合力向下，小球進(jìn)行加速運動小球運動的距離為大于h。C點：小球在C點時豎直向下的重力和豎直向上的空氣阻力是平衡力，C點低于0點。CB：小球進(jìn)行勻速直線運動，運動到最低點B。建立坐標(biāo)系，橫坐標(biāo)為小球運動距離s，縱坐標(biāo)為速度v，小球運動h后速度為零，這段時間內(nèi)小球進(jìn)行減速運動，運動到大于2h時即C點速度最大，這段時間小球進(jìn)行加速運動，在C點之后勻速直線運動。四、實驗探究題12（2019四川內(nèi)江）如圖所示，是探究“二力平衡條件”的實驗裝置圖。（1）實驗時使用小車而不使用木塊，是因為小車與桌面間的 更小，從而減小對實驗結(jié)果的影響。（2）在實驗開始時，由于粗心只在左盤中放入砝碼，小車立即向左運動，在運動過程中，左盤中砝碼的重力勢能將 ，動能將 。（選填“變大”、“變小”或“不變”）（3）當(dāng)兩個盤中分別放上兩個相同的砝碼后，小車靜止在桌面上，這說明二力平衡時，兩個力的大小 ?！敬鸢浮浚?）摩擦力；（2）變小；變大；（3）相等?！窘馕觥浚?）實驗時使用小車而不使用木塊，將滑動摩擦力變?yōu)闈L動摩擦力，大大減小了摩擦，減小了摩擦對實驗的影響；（2）小車向左運動過程中，左盤中砝碼的質(zhì)量不變，高度減小，重力勢能將變小，砝碼的速度增大，動能將變大；（3）當(dāng)兩個盤中分別放上兩個相同的砝碼后，由于砝碼的重力相同，這兩個力產(chǎn)生的拉力是一對平衡力，小車就能保持靜止，說明彼此平衡的兩個力大小相等。13（2019河北）形狀規(guī)則、質(zhì)量分布均勻的物體，它的重心在它的幾何中心上。圖所示為質(zhì)量分布均勻但形狀不規(guī)則帶有小孔的薄木板，請用細(xì)棉線、刻度尺、筆和鐵架臺來確定它的重心。（1）操作方法： ； 。（2）判斷方法： 即為簿木板的重心。（3）實驗中沒有利用到的物理知識： （填寫序號）二力平衡的條件重力的方向是豎直向下的重力的大小跟物體質(zhì)量成正比【答案】幾何中心；（1）用細(xì)棉線系住小孔將不規(guī)則的薄木板懸掛起來，當(dāng)木板靜止時，用筆和刻度尺在木板上畫出重力的作用線AB；利用同樣的方法再畫出另一重力作用線CD；（2）AB、CD的交點；（3）?！窘馕觥啃螤钜?guī)則且質(zhì)量分布均勻的物體，其重心才在物體的幾何中心上。（1）用細(xì)棉線系住小孔將不規(guī)則的薄木板懸掛起來，當(dāng)木板靜止時，用筆和刻度尺在木板上畫出重力的作用線AB；利用同樣的方法再畫出另一重力作用線CD；（2）AB、CD的交點就是薄木板的重心。（3）木板靜止時，根據(jù)二力平衡知識可知，受到的拉力和重力是一對平衡力，作用在同一直線上，由于重力的方向是豎直向下的，這樣可保證重心一定在所畫的線上，而兩條線的交點就是重心的位置。綜上所述，本實驗沒有用到的物理知識的。五、計算題14.一列長為l=1500m的貨運列車，在平直的軌道上勻速行駛，運動中所受阻力為f=4×105N。在要通過某長度為L=600m的跨江大橋時，為提醒大橋上鐵軌兩旁的行人注意，處于車頭的司機在機車到達(dá)橋頭時拉響汽笛，位于車尾的押運員經(jīng)過t1=4s聽到汽笛聲，已知空氣中聲速為v1=340m/s，求：（1）列車機車提供的牽引力F（2）列車的行駛速度v2（3）列車通過大橋的時間t2【答案】（1）列車機車提供的牽引力F為4×105N；（2）列車的行駛速度v2為35m/s，（3）列車通過大橋的時間t2為60s【解析】（1）由于列車做勻速直線運動處于平衡狀態(tài)，根據(jù)二力平衡條件有：F=f=4×105N，（2）根據(jù)題意，由速度、路程和時間關(guān)系有：l=（v1+v2）t1，t1=4s將I=1500m，v1=340m/s，t1=4s代入上式得：v2=35m/s，（3）L+l=v2t2，將I=1500m，L=600m，v2=35m/s，代入數(shù)據(jù)得：t2=60s