博士课堂||初中物理:9.1 二力平衡
发布于 2021-04-21 07:59 ，所属分类：知识学习综合资讯
《青松》
【作者】陈毅【朝代】现代
大雪压青松，青松挺且直。
要知松高洁，待到雪化时。
今天我们一起学习初中物理第九章第一节《二力平衡》：
01
在物理学中，物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这几个力相互平衡，物体处于平衡状态。如果物体在两个力的作用下处于平衡状态，我们就说这两个力相互平衡，简称二力平衡。
02
物体受到两个力平衡的情况最简单，下面让我们通过实验来研究这个问题。
实验：探究二力平衡的条件
通过实验，我们可以得出二力平衡的条件：
作用在同一个物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且作用在同一条直线上，这两个力就彼此平衡。
相互作用力与二力平衡条件比较
相同点：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
不同点：平衡力是两个力作用在同一个物体上（同一受力物体）；相互作用力是两个力分别作用在发生相互作用的两个物体上（两个受力物体）。
例如：放在桌面上的杯子，受到的重力和支持力是一对平衡力（受力物体：均为杯子）；杯子对桌面的压力（受力物体：桌面）和桌面对杯子的支持力（受力物体：杯子）是一对相互作用力。
03
二力平衡的计算
应用二力平衡条件分析解决问题，首先要判断被研究物体是不是处于静止状态或者匀速直线运动状态，也就是物体是不是处于平衡状态，只有处于平衡状态的物体才可以应用这个条件。对于可以应用二力平衡条件的物体，要分析它受到几个力的作用，方向如何。
典型例题【2017•鄂州】学习关于物体的平衡条件时，小明同学提出了下列疑问：只受一个力作用的物体能保持平衡状态吗？只受两个力作用的物体一定保持平衡状态吗？物体处于平衡状态时一定只受两个力作用吗？为此他做了如图所示实验，研究物体处于平衡状态时的受力情况。
（1）他将一小球用一根细线悬挂起来，如图（a）所示，剪断细线后小球落下，如图（b）所示。
（2）他又将一小球用两根细线悬挂起来，如图（c）所示，剪断其中的一根细线，小球发生摆动，如图（d）所示。通过实验他的疑问得到解决。根据实验现象及相关条件，小明同学归纳得出的初步结论：
（1）由图（a）和（b）可知：；
（2）由图（a）和（d）可知：；
（3）由图（a）和（c）可知：。
【分析】平衡状态：能保持静止状态或匀速直线运动状态的物体。
（1）当物体受一个力的作用时，根据平衡状态的概念以及图（a）和（b）中物体的状态判断物体是否为平衡状态；
（2）当物体受两个力的作用时，根据平衡状态的概念以及图（a）和（d）中物体的状态分析物体是否为平衡状态；
（3）当物体处于平衡状态时，比较图（a）和（c）的受力情况。
【解答】解：（1）图（a）中的物体是在拉力和重力作用下处于静止状态的；当将绳子剪断后，由图（b）可知，小球只受到重力作用，并且小球加速下降，因此只受一个力作用的物体不能保持平衡状态；
（2）由图（a）和（d）可知，两种情况下小球都受到两个力的作用，图（a）中小球静止，处于平衡状态；图（d）小球摆动，并且运动路径是曲线，因此（d）中的小球不是平衡状态；即只受两个力作用的物体不一定保持平衡状态；
（3）由图（a）和（c）可知，两种情况下小球都处于静止状态（即都为平衡状态），而（a）中小球受到重力和拉力作用，即两个力共同作用使小球处于静止状态；图（c）中的小球受到两条绳子的拉力和重力作用，即三个力共同作用使小球处于静止状态；因此物体处于平衡状态时不一定只受两个力作用。
故答案为：（1）只受一个力作用的物体不能保持平衡状态；
（2）只受两个力作用的物体不一定保持平衡状态；
（3）物体处于平衡状态时不一定只受两个力作用。
【点评】本题通过实验使学生更加深刻地理解平衡状态，会根据实验现象找出规律。
1.【中考•连云港】在《速度》一节中，利用两个形状不同的纸锥探究其的运动速度时，如果两个纸锥在到达地面前作匀速直线运动，纸锥1匀速下落时所受阻力为f1，纸锥2匀速下落时所受阻力为f2，则f1 f2（选填“＞“、“＜“或“=”）。
2.【中考•兰州】在平直的路面上用10N的力沿水平方向推物体，物体静止不动。增大推力使物体开始运动，当推力为30N时，物体做匀速直线运动。撤去推力后，物体运动速度逐渐减小，下列判断正确的是（ ）
A．用10N的力沿水平方向推物体时，物体所受摩擦力为零
B．撤去推力后，物体所受摩擦力逐渐减小
C．物体运动速度减小的过程中，所受摩擦力逐渐增大
D．物体在该路面运动时所受摩擦力大小始终不变
3.【中考•宿迁】如图所示，在“探究二力平衡的条件”实验中．
（1）实验中定滑轮的作用是；
（2）选择轻质卡片的目的是；
（3）用手将卡片转过一个角度，使卡片受到的大小相等、方向相反的两个拉力不在同一条直线上，然后由静止释放卡片，根据（选填字母）状态，能够说明这两个拉力不是一对平衡力．
A．松手前卡片静止
B．松手瞬间卡片旋转
C．松手后卡片达到静止
4.【中考•扬州】10.小华同学在科技馆观摩自行车走钢丝表演后回家做了一个模型，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．自行车的重力与钢丝对自行车的支持力是一对平衡力
B．自行车和所挂物体总重力与钢丝对自行车的支持力是一对平衡力
C．自行车对钢丝的压力与钢丝对自行车的支持力是一对平衡力
D．自行车对绳的拉力与钩码的重力是一对平衡力
5.【中考•扬州】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，由于 ，故卡片的重力可忽略不计。
完
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