八年级物理下册 8.2 二力平衡（解析版）（人教版）

8.2二力平衡（解析版）知识清单1.力的合成；2.平衡状态与平衡力；3.二力平衡及其应用；4.平衡力与相互作用力；5.力与运动的关系知识点1力的合成1.一个力如果它的作用效果跟几个力的共同作用效果相同。这个力就叫做那几个力的合力。求几个力合力的过程叫力的合成。温馨提示（1）合力是为了表示几个力的作用效果而引入的，它并不是存在于物体受到的这几个力之外的力。（2）研究合力时要用到等效替代法。2.同一直线上二力的合成（1）同一直线上同方向二力的合力，大小等于这两个力大小之和，方向与这两个力的方向相同。记作：F=F1+F2。（2）同一直线上相反方向的两个力的合力，大小等于两个力大小之差的绝对值，方向和较大的那个力的方向相同。记作F=|F1-F2|。典例一：一个物体同时受到同一直线上两个力的作用，其中，，若用一个力等效代替这两个力，则这个力的大小可能是（）。A．1N B．2N C．5N D．7N【答案】D。【解析】作用在同一个物体、同一直线上的两个力，=3N，=4N。当两个力的方向相反时，合力为F=F2-F1=4N-3N=1N当两个力的方向相同时，合力为F=F2+F1=4N+3N=7N因此合力有两种情况，故D符合题意。故选D。知识点2平衡状态与平衡力1.平衡状态物体处于静止或匀速直线运动的状态叫平衡状态。2.平衡力（1）若物体在几个力作用下保持平衡状态，我们就把这几个力为平衡力，这几个力的合力为零。牛顿第一定律中“没有受到力的作用”，可以理解为“物体受到了平衡力”的作用。（2）悬挂着的电灯能保持静止，是因为电灯受到重力和灯绳对它的拉力是一对平衡力（图甲）；在平直公路上做匀速直线运动的汽车，受到向前的牵引力和地面、空气对它向后的阻力，这时牵引力和阻力是一对平衡力（图乙）。桌面上的书保持静止，书受到的重力和桌面对书的支持力是一对平衡力（图丙）。甲乙丙典例二：太极剑是太极拳运动的一个重要内容。图是太极剑运动的某一场景，人和剑均处于静止状态。若此时人左脚所受支持力为F1，右脚所受支持力为F2,人和剑所受总重力为G。下列选项正确的是（）。A．F1>F2 B．F1<F2C．F1=F2=G D．F1=F2=G/2【答案】A。【解析】AB．由图像可知，此时该人重心明显向左脚偏移，因此左脚受到的支持F1应大于右脚所受支持力F2，故A正确，B错误；CD．因为人处于静止状态，因此受力平衡人和剑所受总重力G等于双脚所受到的支持力，即G=F1+F2，故CD错误。知识点3二力平衡及其应用二力平衡二力平衡条件物体在两个力作用下保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这两个力平衡同体两个力作用在同一物体上等值两个力大小相等注意二力平衡时要求四个条件同时具备，缺一不可反向两个力方向相反共线两个力在同一直线上知识拓展二力平衡的判断（1）根据二力平衡条件判断。只要两个力“同体、等值、反向、共线”，那么，这两个力就是一对平衡力。（2）根据物体运动状态是否变化判断。如果物体在某一方向上受到一对力的作用而运动状态保持不变，那么这一对力就是平衡力；反之，就不是平衡力。典例三：小熊猫能够轻松地倒挂在竹子上，当它倒挂在竹子上静止时，下列说法正确的是（）。A．竹子对小熊猫的作用力和小熊猫所受的重力是一对平衡力；B．小熊猫对竹子的作用力和小熊猫所受的重力是一对平衡力；C．小熊猫对竹子的作用力和竹子对小熊猫的作用力是一对平衡力；D．小熊猫很轻，其重力不需要平衡就能静止在空中【答案】A。【解析】A．竹子对小熊猫的作用力和小熊猫的重力是作用在同一物体上的两个力，小熊猫在这两个力的作用下处于静止状态，这两个力就是一对平衡力，故A正确；B．小熊猫对竹子的作用力作用在竹子上，小熊猫的重力作用在熊猫上，不是作用在同一物体上的两个力，不是一对平衡力，故B错误；C．小熊猫对竹子的作用力和竹子对小熊猫的作用力是作用在不同的物体上，不是一对平衡力，故C错误；D．小熊猫再轻也要受到重力的作用，不平衡就不会保持平衡状态，静止就是一种平衡状态，故D错误。知识点4平衡力与相互作用力作用力和反作用力相互平衡的两个力示意图相同点大小相等相等方向相反，且在同一直线上相反，且在同一直线上区别作用对象分别作用在两个物体上共同作用在同一物体上作用时间同时产生，同时消失一个力消失，另一个力可以存在力的作用效果作用力和反作用力分别作用在不同物体上，一般产生不同的效果两个力共同作用在同一物体上，使物体保持平衡典例四：如图所示，小江同学将自己的水杯和英语词典叠放在书桌上，下列说法正确的是（）。A．水杯对词典的压力就是水杯的重力；B．水杯受到的支持力和水杯对词典的压力是一对平衡力；C．词典受到的重力和桌面对词典的支持力是一对平衡力；D．桌面对词典的支持力和词典对桌面的压力是一对相互作用力【答案】D。【解析】A．水杯对词典的压力作用在词典上，水杯的重力作用在水杯上，不一样，故A错误；B．水杯受到的支持力作用在水杯上，水杯对词典的压力作用在词典上，不同体，不是平衡力，故B错误；C．词典还受到水杯的压力，是三力平衡，故C错误；D．桌面对词典的支持力和词典对桌面的压力大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上，是一对相互作用力，故D正确。故选D。知识点5力和运动的关系力的方向与物体的运动方向物体所处的状态运动状态不受力（受平衡力）（合力为零）—静止状态或匀速直线运动状态不变合力不为零相同速度增大，并做直线运动改变相反速度减小，仍做直线运动不在同一直线上运动方向改变，做曲线运动典例五：我市地处黄河入海口，拥有世界上暖温带保存最完整、最年轻的湿地生态系统-黄河三角洲湿地，每年都会吸引无数游客乘船游览，下列说法正确的是（）。A．船需要划桨才能前进，说明力是改变物体运动状态的原因；B．停止划桨，船会向前运动一段距离，是因为受到惯性的作用；C．船上有游客时，船受到的浮力等于船自身的重力；D．静止时船的重力不一定竖直向下【答案】A。【解析】A．向后划桨时，由于力的作用是相互的，水对桨有向前的推力，船才能前进，说明力是改变物体运动状态的原因，故A正确；B．停止划桨，船会向前运动一段距离，是因为船具有惯性要保持原来的运动状态向前运动，故B错误；C．船上有游客时，船受到的浮力等于船自身的重力与游客的重力之和，故C错误；D．重力方向总是竖直向下，故D错误。故选A。实验清单实验探究：二力平衡条件实验探究二力平衡的条件【实验目的】探究二力平衡的条件【实验器材】表面光滑的桌子（带滑轮）、小车等质量的吊盘（带两根细线）、砝码若干。【实验步骤】（1）如图所示，将小车放在光滑的水平桌面上，其左、右挂钩上拴好细绳，并跨过滑轮，下端各栓一等质量的吊盘，吊盘内各放一个等质量的砝码，观察小车是否静止。（2）向其中的一个吊盘里加砝码，观察小车是否还能静止。（3）保持两盘内的砝码质量相等，把小车扭转一个角度，使拉力F1、F2不在一条直线上，观察小车的情况。（4）若将右侧的吊盘也挂在左侧，观察小车运动情况。（5）另取一个相同的小车，将一个吊盘挂在左边的小车的左侧，将另一个吊盘挂在右边小车的右侧，观察小车的运动情况。【实验结论】一个物体在两个力的作用下保持静止的条件是：这两个力必须大小相等、方向相反，并且在同一条直线上。【注意事项】（1）用小车而不用木块进行实验，能够有效地减小摩擦力，更方便观察小车的运动情况；（2）实验前，滑轮要加一点润滑油，桌面要光滑，尽量减小摩擦力对实验的影响；（3）通过观察小车是否静止在桌面上来判断小车是否处于平衡状态；（4）在向已处于平衡的吊盘中加砝码时，所加的砝码质量不能太小，避免因摩擦而使小车不能向质量大的砝码一端运动，造成理解上的麻烦。典例六：在探究“二力平衡的条件”的实验中，小明同学采用的实验装置如图甲所示。(1)实验时小明发现左右两侧悬挂砝码质量不等时木块也能平衡，其原因是______。(2)经过思考后，小明采用如图乙所示装置继续实验，该方案中由于_____，故小卡片的重力可以忽略不计。(3)为了验证“使物体平衡的两个力必须在同一直线上”，小明在图乙所示实验的基础上又分别进行了图丙、图丁所示操作，其中操作______（丙/丁/丙和丁都）是正确的。(4)小明最后将小卡片用剪刀剪断（分为左右两半），这是为了验证______。【答案】木块与桌面摩擦力的影响；卡片的重力远小于钩码的重力；丙；作用在不同物体上的两个力是否平衡。【解析】(1)[1]实验时小明发现左右两侧悬挂砝码质量不等时木块也能平衡，是因为物体还受其它力的影响，这个力是木块受到的桌面对它的摩擦力。(2)[2]根据题意知道，图乙是最终确认的实验方案，此方案中，由于卡片的重力远小于钩码的重力，可以忽略不计。(3)[3]为探究不在同一直线上的两个力是否能平衡，可用手将卡片转过一定角度，并保持两个拉力方向相反，松开手后观察小卡片能否平衡，故丙正确。丁中虽然两个力不在同一条直线上，但没有控制两个力的方向相反，故丁错误。(4)[4]将小卡片用剪刀剪断，使两个力作用在两个物体上，为了验证作用在不同物体上的两个力是否平衡。方法清单1.二力平衡条件的应用；2.平衡力和平衡状态的判断；3.探究二力平衡条件；4.同一直线上二力合成的相关计算题型一二力平衡条件的应用★解题指导1.判断物体是否平衡先确定研究对象，后分析受力情况，满足二力平衡条件则受力平衡，反之受非平衡力作用。2.判断力的大小和方向若物体处于平衡状态，则受平衡力作用，然后再对物体进行受力分析，判断哪些力是平衡力，根据其中的一个力的大小和方向判断另一个力的大小和方向。3.判断物体的运动状态物体受平衡力时，应保持静止状态或匀速直线运动状态。物体受非平衡力作用时，运动状态会发生变化。典例七：如图所示，跳伞运动员和伞总重1000牛，在空中匀速下降的过程中，运动员和伞受到的阻力是________N。假设在下降的过程中运动员和伞受到的所有外力突然全部消失，则运动员和伞的将会____________。【答案】1000；匀速下降。【解析】由于跳伞运动员和伞在空中匀速直线下降，处于匀速直线运动状态，所以人和伞受到的阻力与人和伞的总重力是一对平衡力，大小相等，方向相反，因此阻力大小为1000N，方向为竖直向上；假设在下降过程中跳伞运动员和伞受到的所有外力突然全部消失，则跳伞运动员和伞将会保持此时的速度匀速下降。典例八：如图所示，绳子吊着小球从A点释放，小球会摆动到B点再摆动到最高点C点，到达B点时小球处于_____（选填“平衡”或“非平衡”）状态。小球摆到C点时假如一切外力突然消失，则小球的运动状态是：______。【答案】非平衡；静止。【解析】小球从A点释放，小球会摆动到最低点B时，小球运动速度和方向不断发生变化即小球不是做匀速直线运动，所以小球处于非平衡状态；当小球到达C点时，速度为0，此时小球所受各力突然全部消失，根据牛顿第一定律，物体将保持这一状态，所以小球将处于静止状态。典例九：如图所示是甲、乙两队正在进行拔河比赛的场景，不计绳重，下列说法错误的是（）。A．比赛时选体重较大的运动员能增大对地面的压力；B．比赛时运动员身体后倾、两腿弯曲，可以降低重心；C．比赛时受拉力较大的一队最终获胜；D．比赛时受地面摩擦力较大的一队最终获胜【答案】C。【解析】A．运动员对地面的压力等于自己的重力，所以比赛时选体重较大的运动员能增大对地面的压力，故A正确，A不符合题意；B．比赛时运动员身体后倾、两腿弯曲，可以降低重心，提高稳定度，故B正确，B不符合题意；C．力的作用是相互的，所以两队受到的拉力大小相等，故C错误，C符合题意；D．比赛时受地面摩擦力较大的一队更不容易被拉动，所以最终获胜，故D正确，D不符合题意。故选C。题型二平衡力和平衡状态的判断★解题指导（1）物体受平衡力作用时，其运动状态不发生变化，保持静止或匀速直线运动状态；物体受非平衡力作用时，其运动状态会发生变化，体现为速度大小及方向的变化。（2）非平衡力：两个力作用在同一物体上时，若这两个力不能使物体保持静止状态或匀速直线运动状态，则这两个力不平衡，称这两个力为非平衡力。典例十：一个重为200牛的物体，当它受到200牛的拉力时，这个物体（）。A．一定处于静止状态；B．一定处于匀速直线状态；C．一定处于静止或匀速直线运动状态；D．条件不足，无法确定【答案】D。【解析】由题意知，物体受竖直向下的重力G=200N与大小为F=200N的拉力作用①如果拉力F竖直向上，则物体所受合力为零，处于平衡状态，物体可能静止，也可能做匀速直线运动。②如果拉力F竖直向下，则物体所受合力F合=G+F=200N+200N=400N运动状态不断改变。综上分析可知，由于所给条件不足，无法判定物体的运动状态。故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。题型三探究二力平衡条件★解题指导问题点拨：（1）二力平衡的条件：同体、等大、反向、共线，实验时要用控制变量法对四个条件逐个探究；（2）选用实验器材和设计实验时，应尽量减小摩擦阻力和研究对象所受重力对实验的影响；（3）线两端所挂的钩码的数量尽可能多一些，以削弱摩擦阻力的影响。典例十一：图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验装置。(1)小华将系于小纸片两端的细线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂钩码，使作用在小纸片上的两个拉力方向相反，并通过调整______来改变拉力的大小，实验中选择小纸片的目的是______（考虑/不考虑）小纸片的重力。当细线两端钩码相同时，小纸片静止不动，说明两个力平衡时的大小相等；(2)当小纸片静止不动时，小华将小纸片扭转过一个角度，松手后小纸片不能静止不动，设计此实验步骤的目的是为了探究不在______上的两个力能否平衡；(3)实验过程中如果想探究不同体的两个力能否平衡，小华如何去作______；(4)在探究同一个问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如题乙所示的实验，同学们认为小华的实验优于小明的实验，其主要的原因是______。A．减少了摩擦力对实验结果的影响B．小纸片是比较容易获取的资料C．容易让小纸片在水平方向上保持平衡D．小纸片容易扭转【答案】钩码的个数；不考虑；一条直线上；用剪刀把小纸片一剪两半；A。【解析】(1)[1]小纸片两端通过滑轮各挂一个钩码，两个钩码由于重力通过绳子对小纸片施加了两个向相反方向的拉力，拉力的大小等于钩码的重力，钩码的数量越多，拉力就越大；可通过调整钩码数量，来改变拉力的大小。[2]实验中选择小纸片，是因为小纸片的重力很小，可以不考虑小纸片的重力。(2)[3]小纸片转过一个角度，小纸片两端的拉力就不在一条直线上，纸片就会转动，说明了不在同一直线上的两个力不能平衡。即可以探究不在一条直线上的两个力能否平衡。(3)[4]若想探究不同体的两个力能否平衡，可以用剪刀把小纸片一剪两半，两个拉力不再作用在同一物体上，观察两纸片是否平衡。(4)[5]小明把物体放在水平桌面上，物体和水平桌面之间存在摩擦力，木块受到的摩擦力会对实验产生影响。所以小华的实验优于小明的实验，其主要原因是减少了摩擦力对实验结果的影响。故选A。题型四同一直线上二力合成的相关计算★解题指导（1）同一直线上几个力作用使物体平衡的问题，可以利用同一直线上两个力的合成的知识将一个方向上的几个力合成两个力，将另一个方向上的几个力合成一个力，当物体平衡时，这两个力大小相等，从而将其简化为二力平衡的问题；（2）物体同时受水平方向和竖直方向的力时，在哪一个方向物体处于平衡状态，在那个方向上的力就是平衡力，另一方向上的力对这个方向的运动不会造成影响。典例十二：水平桌面上，质量为20kg的物体在10N的水平拉力作用下向右作匀速直线运动，如图甲所示，物体运动距离（s）-时间（t）图像如图乙所示｡物体所受到的滑动摩擦力是______N，物体对水平桌面的压力为______N｡运动的速度是______m/s｡（g=10N/kg）【答案】10；200；0.2。【解析】[1]根据乙图可知物体运动时，路程和时间成正比，物体在做匀速直线运动，物体处于平衡状态，则物体所受滑动摩擦力等于水平拉力10N。[2]物体对水平桌面的压力等于物体的重力物体对水平桌面的压力为200N。[3]根据乙图可知物体速度为；物体速度为0.2m/s。易错清单判断平衡力和相互作用力★易错预警平衡力和相互作用力都具有等大、反向、共线的特点，但它们的作用对象、作用时间、作用效果、力的性质均不同。平衡力和相互作用力的最大区别是两个力是否作用在同一物体上，平衡力“同体”，即不同的力作用在同一物体上使物体保持平衡状态；相互作用力“异体”，即它们分别作用在不同物体上，作用效果一般不同。典例十三：对于静止在水平轨道上的“复兴号”列车。下列分析中正确的是（）。A．列车所受重力和铁轨对列车的支持力是一对平衡力；B．列车对铁轨的压力和铁轨对列车的支持力是一对平衡力；C．列车所受重力和列车对铁轨的压力是一对相互作用力；D．列车所受重力和铁轨对列车的支持力是一对相互作用力【答案】A。【解析】AD、列车所受的重力和铁轨对列车的支持力，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，是一对平衡力，故A正确，D错误；B、列车对铁轨的压力和铁轨对列车的支持力，作用在两个不同的物体上，是一对相互作用力，不是平衡力，故B错误C、列车所受的重力和列车对铁轨的压力，方向都向下，所以不是相互作用力。故C错误；故选：A。中考清单1.探究二力平衡的条件；2.二力平衡条件的应用★中考解析一探究二力平衡的条件探究二力平衡条件实验，涉及到的实验现象分析和实验方案的比较。解答此类题目的关键是支点实验设计存在的不足之处（小车与平面之间有摩擦），这是影响实验能否成功的一个主要因素，因此为了减小摩擦力对实验带来的影响，可用卡片代替小车进行实验。典例十四：（2022·江西省）疫情期间，停课不停学，某同学在妈妈的协助下，利用家中物品探究二力平衡的条件。【实验器材】晾衣架两个、相同的矿泉水瓶若干、小卡片若干、细线、水、剪刀等。【设计实验】如图1所示（1）将小卡片两侧各系一根细线，再把细线的另一端分别穿过晾衣架；（2）将两个矿泉水瓶分别绑在细线两端，请妈妈用两手各提起一个晾农架，按照以下步骤进行实验，观察并记录小卡片的受力及运动情况。【进行实验】（1）如图1所示，提起两个装有水量不等的矿泉水瓶；（2）如图2所示，提起两个装有水量相等的矿泉水瓶，再将其中一只手逐渐放低，使小卡片倾斜至如图3所示；（3）用剪刀把图3中的小卡片从中间剪断；（4）更换小卡片，重新组装，如图4所示，使小卡片扭转一定的角度。实验步骤小卡片所受二力情况小卡片的运动状态是否改变是否作用在同一物体上大小方向是否作用在同一直线上（1）是不等相反是是（2）是相等相反是否（3）否——————（4）是相等相反①是请将表格中①的内容补充到横线上：①______；【结论】上述实验表明，二力平衡的条件是：作用在同一物体上的两个力，必须大小______，方向相反，并作用在