精品中考物理小组课第4讲 千钧将一羽轻重在平衡平衡力.docx

精品中考物理小组课第4讲 千钧将一羽轻重在平衡平衡力.docx

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精品中考物理小组课第4讲千钧将一羽轻重在平衡平衡力

第4讲千钧将一羽，轻重在平衡--平衡力

学习目标

1.认识二力平衡条件

2.能够利用二力平衡条件进行简单计算

入门测

单选题

练习1.

（2019∙乐山）小红穿上旱冰鞋向右用力推墙，会被墙向左推开。

下列说法中正确的是（　）

A．人先对墙施加了推力，然后墙再对人施加推力

B．墙对人的推力大于人对墙的推力

C．人对墙的推力与墙对人的推力是一对平衡力

D．人对墙的推力与墙对人的推力是一对相互作用力

【答案】D

【解析】

题干解析:

A、物体间力的作用是相互的，人推墙时，人对墙施加了推力，墙对人也施加推力，这两个力是同时发生的，故A错误；

BCD、人对墙的推力与墙对人的推力是作用在不同物体上的两个力，属于相互作用力，二力的大小相等，不属于平衡力，故BC错误，D正确；

练习2.

（2019春∙市中区期中）离开炮膛的炮弹在空中的运动轨迹如图所示，若不计空气阻力，则离开炮膛的炮弹（　）

A．由于不受力，运动状态不发生改变

B．由于受到平衡力，运动状态不发生改变

C．由于受到重力，运动状态发生改变

D．由于受到推力，运动状态发生改变

【答案】C

【解析】

题干解析:

离开炮膛的炮弹在空中飞行的过程中，不计空气阻力，只受到重力的作用，能够继续运动是因为炮弹具有惯性；而运动轨迹是曲线，说明运动状态是变化的，是重力改变了炮弹的运动状态；故ABD错误，C正确。

填空题

练习1.

（2019春∙濉溪县期末）小玉同学在超市购物时，用5N的水平力推着一辆重40N的小车在水平地而上做匀速直线运动，此时小车受到的摩擦力为___N．突然，小英发现前面有一个小孩，她马上用30N的水平力向后拉小车，使小车减速，在减速运动的过程中，小车所受的合力为____N。

【答案】

5；35

【解析】

题干解析:

解

（1）在第一种情境中，购物小车在5N的水平推力作用下在地面上作匀速直线运动，即处于一种平衡状态，所以说，购物小车受到了平衡力的作用，经分析可知，此时水平方向上只存在两个力：

水平向前的推力和水平向后的阻力，这是一对平衡力，大小相等，即5N；

（2）在第二种情境中，水平方向只存在两个力：

水平向后的拉30N和水平向后的阻力5N，因两者方向相同，所以，合力为30N+5N=35N。

情景导入

知识精讲

平衡状态的判断

知识讲解

1．平衡状态：

物体处于静止状态或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。

2．平衡力：

物体在受到几个力作用时，如果保持静止状态或匀速直线运动状态，我们就说这几个力是平衡力。

3．平衡力与平衡状态的关系：

物体在平衡力的作用下，处于平衡状态，物体处于平衡状态时要么不受力，若受力一定是平衡力。

例题精讲

平衡状态的判断

例1.

（2019春∙卢龙县期中）竖直向上抛出一小球，小球到达最高点时处于_____状态（选填“平衡”或“非平衡”），你判断的依据是__________（忽略空气阻力）。

如果小球在上升过程中所受的力全部消失，小球将做______运动。

【答案】

非平衡；小球只受重力作用；匀速直线

【解析】

题干解析:

忽略空气阻力，小球到达最高点时，小球只受到重力一个力的作用，所以它受到的力不是平衡力，此时处于非平衡状态。

根据牛顿第一定律可知，物体不受外力作用时，原来静止的物体将永远保持静止状态，原来运动的物体将永远做匀速直线运动；若小球在上升过程中所受的力全部消失，则小球将向上做匀速直线运动。

例2.

（2019春∙常熟市期末）如图所示，竖直向上抛出一小球，当小球上升到最高点A点时处于_______（填“平衡状态”或“非平衡状态”）；若抛出的小球在最高点A点时所有外力同时消失，则小球将保持____（填“静止”或“匀速直线运动”）。

【答案】

非平衡状态；静止

【解析】

题干解析:

小球被抛出后，由于惯性要保持原来的运动状态，此时还受到重力和空气阻力的作用，这两个力改变了小球的运动状态，所以小球在上升过程中，速度不断减小，上升到最高点时速度为零，此时小球只受重力的作用，所以在最高点时小球处于非平衡状态。

小球上升到最高点时速度为零，若此时所有外力同时消失，据牛顿第一运动定律可知，小球将保持静止状态。

例3.

（2019春∙惠安县校级月考）下列物体处于平衡状态的是（　）

A．匀速直线上升的直升飞机

B．坐在绕盘山路匀速行驶的汽车中的乘客

C．在下坡路上加速运动的自行车

D．自由下落的小球

【答案】A

【解析】

题干解析:

A、因为飞机做匀速直线运动，因此处于平衡状态，故A符合题意；

B、坐在绕盘山路匀速行驶的汽车中的乘客，乘客随汽车运动方向的改变而改变，因此乘客处于非平衡状态；故B不符合题意；

C、因为自行车的速度越来越快，所以自行车处于非平衡状态，故C不符合题意；

D、自由下落的小球速度越来越快，所以小球处于非平衡状态，故D不符合题意。

例4.

（2019春∙孝义市期末）在下列事例中，受平衡力作用的物体是（　）

A．正在匀速上升的电梯

B．腾空而起正在加速上升的火箭

C．减速进站的火车

D．正在圆形轨道上运动的过山车

【答案】A

【解析】

题干解析:

A、正在匀速上升的电梯，处于平衡状态，受平衡力作用，故A正确；

B、腾空而起正在加速上升的火箭，速度增大，受力不平衡，故B错误；

C、减速进站的火车，速度在减小，故受力不平衡，故C错误；

D、正在圆形轨道上运动的过山车，由于在圆轨道上运动，故速度和方向都发生变化，受力不平衡，故D错误。

例5.

（2019春∙常德期中）关于平衡力，下列说法正确的是（　）

A．物体在平衡力的作用下一定处于静止状态

B．平衡力一定是作用在同一物体上的力

C．物体在平衡力的作用下一定做匀速直线运动

D．两个力方向一定相同

【答案】B

【解析】

题干解析:

AC、若物体受平衡力，则物体处于静止状态或匀速直线运动状态，故AC错误；

B、平衡力一定是作用在同一物体上的力；故B正确；

D、相互平衡的两个力，它们的方向一定相反；故D错误。

例6.

（2019春∙东台市校级期中）“频闪摄影”是研究物体运动时常用的一种实验方法，下面四个图是小严同学利用频闪照相机拍摄的不同物体运动时的频闪照片（黑点表示物体的像），其中物体可能处于平衡状态的是（　）

A．

B．

C．

D．

【答案】B

【解析】

题干解析:

A、物体运动方向为直线，但相邻两点间的距离不相等，说明物体做变速运动，不合题意；

B、物体运动方向为直线，相邻两点间的距离相等，说明物体做匀速直线运动，处于平衡状态，符合题意；

C、物体运动方向为直线，但相邻两点间的距离不相等，说明物体做变速运动，不合题意；

D、物体运动方向不是直线，故不是处于平衡状态，不合题意。

探究二力平衡条件实验

知识讲解

实验目的一：

验证二力平衡时，这两个力必须大小相等。

方法：

改变砝码数量

实验目的二：

验证二力平衡时，这两个力必须方向相反。

方法：

改变力的方向

实验目的三：

验证二力平衡时，这两个力必须作用在同一直线上。

方法：

扭转小车或纸片

实验目的四：

验证二力平衡时，这两个力必须作用在同一物体上。

方法：

将纸片剪成两半

影响实验成败的关键因素——摩擦

例题精讲

探究二力平衡条件实验

例1.

（2019春∙宿迁期末）在“探究二力平衡的条件”活动中。

（1）如果物体只受到两个力的作用，且处于___________状态，说明这两个力是相互平衡的。

由此，小明提出，能否利用如图甲所示的实验装置来探究二力平衡的条件？

（2）小华认为，若采用小明的方案，必须测出物体所受的____和____的大小来进行比较。

研究发现，在小明的方案中，只能根据相互作用的关系直接测出____的大小，在未知二力平衡条件的前提下，另一个力无法直接测量，所以这一方案无法实施下去。

（3）为此，两位同学不断改进并先后设计了三个实验方案，如图乙所示，请你判断出他们改进的先后顺序：

_______（用字母表示），这样的改进是为了减小_____对实验的影响。

（4）如图丙，是最终确认的实验方案。

此方案中，所挂钩码的重力大小应_____（选填“远大于”、“远小于”、“近似于”）卡片重力，故卡片的重力可忽略不计。

【答案】

（1）静止或匀速直线运动；

（2）重力；拉力；拉力；

（3）B、A、C；摩擦力；

（4）远大于

【解析】

题干解析:

（1）当物体处于静止或匀速直线运动状态时，物体受到的力是平衡的；

（2）小华认为，若采用小明的方案，必须测出物体所受的拉力和重力的大小来进行比较；研究发现，在小明的方案中，只能根据相互作用的关系直接测出拉力的大小，在未知二力平衡条件的前提下，另一个力无法直接测量，所以这一方案无法实施下去；（3）B图为滑动摩擦，A图为滚动摩擦，C图只有滑轮间的摩擦，为了减小摩擦力对实验的影响，他们改进的先后顺序：

B、A、C；这样的改进是为了减小摩擦对实验的影响；（4）如图丙，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，可以卡片的重力可忽略不计。

例2.

（2019春∙东胜区月考）如图所示，图甲是小华同学探究“二力平衡条件”时的实验情景：

（1）小华将卡片（重力可忽略不计）两端的细线绕过滑轮，并挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向____，并通过调整______来改变拉力的大小。

（2）为了探究不在同一直线上的两个大小相等的力是否平衡，小华将卡片扭转一个角度，松手后卡片____（选填“能”或“不能”）平衡。

（3）在图甲所示情况下，小华用剪刀将卡片一分为二，两张小卡片迅速向两边分离。

此操作是为了探究：

_________________。

（4）在探究同一问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了图乙所示的实验，同学们认为小华的实验优于小明的实验。

其主要原因是___

A．减小摩擦力对实验结果的影响

B．卡片是比较容易获取的材料

C．容易让卡片在水平方向上保持平衡

D．卡片容易扭转。

对此，你对小明的实验装置提出的改进意见是_____________________。

【答案】

（1）相反；钩码数量；

（2）不能；

（3）不在同一物体上的两个力是否平衡；

（4）A；在木块下方装轮子（或垫几根相同的圆木）

【解析】

题干解析:

（1）小卡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卡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；

（2）旋转可以改变两个力不在同一条直线上，当旋转两个力不在同一条直线上，小卡片将不能平衡；（3）把小卡片一剪为二，变为两个卡片，观察两个小卡片是否处于静止状态。

此操作是为了探究：

不在同一物体上的两个力是否平衡。

（4）结合图甲和图乙的装置可以看出，小华的实验优于小明的实验，其主要原因是小华实验中卡片的重力很小，或以忽略，而小明实验中木块与桌面间的摩擦力较大，会对实验结果造成一定的影响，故选项A符合题意。

为了减小木块与桌面的摩擦力，我们可以在木块下方装轮子或垫几根相同的圆木，变滑动摩擦为滚动摩擦，从而减小摩擦力。

例3.

（2019春∙江城区期中）在探究“二力平衡条件”的实验中：

（1）甲、乙两组同学分别选择器材后，设计组装的实验装置如图所示。

老师指出乙组同学选择的器材更加合理，其原因是：

_______________。

（2）甲组同学在进行实验时，把木块放在水平桌面上，用绳和吊盘连成了图中的装

置。

当在右盘中放入重10N的物体，在左盘中放入重4N的物体时，木块恰好沿桌面匀速滑动，则木块与桌面间的摩擦力是___N。

（3）在探究力的大小对二力平衡的影响时，利用了定滑轮这一装置能够________和减少____的特点，使实验效果更好。

同时，通过改变______来改变拉力F1和F2的大小。

（4）保持F1与F2相等，用手将小车扭转到图中的位置，松手后，小车将无法在此位置平衡，立即发生转动。

实验中设计这一步骤的目的是为了探究二力平衡时，两个力必须满足_______________。

【答案】

（1）小车比木块受到的摩擦力更小；

（2）6；

（3）改变力的方向；摩擦；砝码质量；

（4）二力必须作用在同一条直线上

【解析】

题干解析:

（1）乙器材将木块改为小车，将滑动摩擦力变为滚动摩擦力，大大减小了摩擦，减小了摩擦对实验的影响；

（2）当在右盘中放入重10N的物体，在左盘中放入重4N的物体时，则木块受到水平向右的拉力为10N，水平向左的拉力为4N；由于木块做匀速滑动，则木块与桌面间的摩擦力：

f=10N-4N=6N；（3）实验过程中，可以通过改变砝码的质量改变F1和F2的大小，其中利用定滑轮的好处是可以改变力的方向和减小摩擦；（4）小车受到的F1与F2大小相等，不在同一条直线上，小车片不能处于静止状态，要发生转动，可以探究二力平衡二力是否必须作用在同一条直线上。

二力平衡条件应用

知识讲解

1．内容：

作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一条直线上，这两个力就彼此平衡。

2．条件：

概括说就是“同物、等大、反向、共线”。

（1）同物：

作用在同一物体上的两个力。

（2）等大：

大小相等。

（3）反向：

两个力方向相反。

（4）共线：

两个力作用在同一条直线上。

例题精讲

二力平衡条件应用

例1.

（2019春∙凉州区期末）桌面上水杯所处的静止状态和列车所处的匀速直线运动状态，都是____状态，水杯此时受到____力的作用，若水杯重为2N，则它受到的支持力是___N。

【答案】

平衡；平衡；2

【解析】

题干解析:

水杯所处的静止状态和列车所处的匀速直线运动状态，都是平衡状态；水杯和列车均受平衡力的作用，水杯受到的重力和支持力是一对平衡力，则F=G=2N。

例2.

（2019∙徐州一模）小青沿水平方向用力推水平地面上的箱子，可是没有推动。

下列说法正确的是（　）

A．因为推力小于箱子受到的阻力，所以箱子未被推动

B．因为推力小于箱子的重力，所以箱子未被推动

C．虽然未被推动，但推力等于箱子受到的阻力

D．虽然未被推动，但推力等于箱子的重力

【答案】C

【解析】

题干解析:

因为箱子始终处于静止状态，因此箱子在水平方向受到的推力和摩擦阻力是一对平衡力，即箱子受到的推力等于摩擦力，A错误，C正确；

因为箱子在竖直方向受到的重力和支持力是一对平衡力，而箱子受到的推力为水平方向，箱子受到的重力为竖直方向，所以不能确定推力与重力的关系，故BD错误。

例3.

（2019∙莆田模拟）起重机吊着货物时，货物所受重力G和拉力F之间的关系为（　）

A．货物匀速上升时，F>G

B．货物匀速下降时，F

C．只有当货物静止时，F=G

D．上述三种情况，都应为F=G

【答案】D

【解析】

题干解析:

货物在竖直方向上受到两个力的作用，一个是重力G，另一个是拉力F。

（1）无论是货物匀速上升还是匀速下降，都是做匀速直线运动，因此受到的力是平衡力，即F=G；

（2）货物静止时，受到的力是平衡力，即F=G。

例4.

（2019春∙房山区期中）在中国科技馆“探索与发现A厅”，有一个有趣的磁悬浮灯泡，其示意图如图所示。

在磁悬浮灯泡的内部装有一块永磁体，在灯泡上方的展柜中安装有永磁体和一个励磁线圈，给励磁线圈通电，在控制电路的调节下，永磁体和励磁线圈所产生的磁场能使灯泡静止悬浮在空中。

关于灯泡受力情况，下列说法中正确的是（　）

A．灯泡受到的磁力方向竖直向下

B．灯泡受到的磁力等于灯泡受到的重力

C．灯泡受到的磁力小于灯泡受到的重力

D．灯泡受到的磁力大于灯泡受到的重力

【答案】B

【解析】

题干解析:

灯泡在竖直方向受到两个力的作用：

重力和磁力，并且保持静止状态，说明这两个力是一对平衡力。

A、已知重力的方向竖直向下，所以磁力的方向是竖直向上的。

故A错误；

BCD、磁力和重力大小应该相等。

故B正确，CD错误。

例5.

（2019春∙西城区校级期中）一物体重力是10N，静止在水平地面上，若想将物体竖直拉起，拉力应（　）

A．大于10N

B．等于10N

C．小于10N

D．条件不足，无法判断

【答案】A

【解析】

题干解析:

一物体重力是10N，静止在水平地面上，若想将物体竖直拉起，则拉力的大小应大于物体的重力（即大于10N），此时物体受到的合力是竖直向上的，所以物体才能被拉起；若拉力等于或小于10N，物体会仍然处于静止状态。

平衡力的辨别

知识讲解

两个力同时作用在同一物体同一直线上，如果物体保持静止或匀速直线运动状态，则这两个力对物体运动状态的作用效果相互抵消（合力为0），我们就说这两个力平衡．

两个力作用在物体上，如果物体不能保持静止或匀速直线运动状态，则这两个力的作用效果不可相互抵消（合力不为0），我们就说这两个不力平衡，也叫非平衡力．

例题精讲

平衡力的辨别

例1.

（2019∙广东模拟）如图所示，下列物体受力示意图中，处于平衡的物体是（　）

A．

B．

C．

D．

【答案】C

【解析】

题干解析:

A、由图知，二力作用在两个物体上，不是一对平衡力，不能处于平衡状态；故A不合题意；

B、由图知，二力不在同一直线上，不是一对平衡力，不能处于平衡状态；故B不合题意；

C、由图知，这两个力符合平衡力的条件，因此是一对平衡力，能处于平衡状态，故C符合题意；

D、由图知，二力的大小不相等，不是一对平衡力，不能处于平衡状态；故D不合题意；

例2.

（2019∙溧水区二模）自行车是常见的交通工具，骑车出行既健康又环保。

周末小华沿水平路面骑自行车去玄武湖公园，下列说法中正确的是（　）

A．骑车以大小不变的速度转弯，车处于非平衡状态

B．车受到的重力与地面对车的支持力是一对平衡力

C．以正在骑行的小华为参照物，路边的树木是静止的

D．停止蹬车车将慢慢停下来，说明力是维持物体运动的原因

【答案】A

【解析】

题干解析:

A、骑车以大小不变的速度转弯，其运动方向改变，所以车处于非平衡状态，故A正确；

B、地面对车的支持力等于人和车的总重力，所以车受到的重力与地面对车的支持力大小不等，不是一对平衡力，故B错误；

C、以正在骑行的小华为参照物，路边的树木与小华之间发生了位置变化，所以树木是运动的，故C错误；

D、停止瞪车车将慢慢停下来，原因是车受到阻力作用，说明力是改变物体运动状态的原因，故D错误。

例3.

（2019∙周村区二模）第24届冬季奥林匹克运动会将在2022年由北京市和张家口市联合举办。

冰球是比赛项目之一，越来越被大众喜爱。

下图为帅气的冰球选手备战训练的瞬间。

下列说法正确的是（　）

A．冰球运动员在加速滑行过程中，运动状态不变

B．运动员不蹬地，会慢慢停下来，说明力是维持物体运动状态的原因

C．运动员滑行时不能立即停下来，是因为运动员受到惯性

D．运动员站在水平冰面上时，冰面对人的支持力与人受到的重力是一对平衡力

【答案】D

【解析】

题干解析:

A、冰球运动员在加速滑行过程中，速度变大，其运动状态发生改变；故A错误；

B、运动员不蹬地，由于摩擦力会慢慢停下来，说明力是改变物体运动状态的原因，故B错误；

C、运动员滑行时不能立即停下来，是因为运动员具有惯性，仍要保持原来的运动状态，但不能说受到惯性；故C错误；

D、运动员站在水平冰面上时，冰面对人的支持力与人受到的重力大小相等、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D正确。

例4.

（2019∙石景山区二模）共享单车是节能环保的交通工具，下列关于共享单车的说法中错误的是（　）

A．当骑车转弯时，单车的运动状态发生改变

B．在骑行过程中，单车相对于路旁的建筑物是运动的

C．骑车下坡不蹬车时，车也会越来越快，是因为车的惯性作用

D．骑单车在水平路面匀速行驶时，车和人的重力和路面对车和人的支持力是平衡力

【答案】C

【解析】

题干解析:

A、当骑车转弯时，单车的运动方向不断变化，其运动状态发生改变，故A正确；

B、骑行过程中，单车相对于路旁的建筑物位置不断变化，则单车是运动的，故B正确；

C、骑车下坡不蹬车时，车也会越来越快，是因为受到重力作用；惯性不是力，不能说受到惯性的作用，故C错误；

D、骑单车在水平路面匀速行驶时，车和人的重力和路面对车和人的支持力大小相等、方向相反、在同一直线上、在同一物体上，是平衡力，故D正确。

例5.

（2019春∙淮安区期末）如图所示，汽车沿平直的公路向右做匀速直线运动，车内的桌面上有一只茶杯，杯里剩有半杯水，茶杯和水受到总重力的平衡力是___________。

遇紧急情况，司机突然刹车，杯内水面的变化情况是______，发生变化的原因是_______。

【答案】

桌面对茶杯的支持力；向前溢出；水具有惯性

【解析】

题干解析:

分析可知，桌面对茶杯的支持力与茶杯和水受到总重力作用在同一物体上、作用在一条直线上、大小相等、方向相反，是一对平衡力；水杯放在车内的桌面上，随车一起向右做匀速直线运动，司机突然刹车时，杯子随车的速度一起减慢，而杯中水由于惯性仍然保持原来的速度向前运动，故水可能会向前溢出。

例6.

（2019春∙江城区期末）一辆行驶的汽车车厢里挂着一个小球。

当出现了如图所示的情景时，汽车在做____（填“加速”、“匀速”或“减速”）运动，此时绳子对球的拉力和球受到的重力____（填“是”、“不是”或“可能是”）一对平衡力，小球受___个力作用（忽略空气阻力）。

【答案】

加速；不是；2

【解析】

题干解析:

（1）当小车加速运动时，车的运动速度变快，但小球由于惯性保持原来的运动状态，所以小球要向后倾；

（2）对小球受力分析可知，小球受竖直向下的重力、沿绳斜向右上方拉力的作用，小球只受到这两个力的作用，这两个力不是作用在同一直线上，不是一对平衡力。

平衡力与相互作用力区别

知识讲解

二力平衡与一对相互作用力

相同点：

大小相等，方向相反，同时作用在同一直线上

不同点：

①平衡力是同时作用在同一物体上，相互抵消；

②相互作用力是作用在彼此对方两个物体上，不可能相互抵消.

例题精讲

平衡力与相互作用力区别

例1.

（2019春∙遂宁月考）如图所示，四旋翼无人机下方用细线悬挂一个重物，不考虑空气阻力，则无人机在空中加速上升时，下列说法正确的是（　）

A．重物受到的重力与细线对重物的拉力是一对平衡力

B．无人机对细线的拉力与重物对细线的拉力是一对相互作用力

C．细线对重物的拉力大于重物所受的重力

D．若细线突然断了，重物由于惯性会继续向上加速运动一段距离

【答案】C

【解析】

题干解析:

AC、无人机在空中加速上升时，重物也加速上升，处于非平衡状态，细线对重物的拉力大于重物受到的重力，不是一对平衡力，故A错误，C正确；

B、无人机对细线的拉力与重物对细线的拉力是作用在同一个物体上的两个力，不是一对相互作用力。

故B错误；

D、若细线突然断了，重物由于惯性会继续向上运动一段距离，但由于受到空气阻力和重力的作用，速度会变小。

故D错误。

例2.

（2019春∙德州月考）如图所示，一闹钟静止在水平桌面上，则（　）

A．闹钟受到的重力和桌面对闹钟的支持力是一对平衡力

B．闹钟受到的重力和闹钟对桌面的压力是一对平衡力

C．闹钟