1、二力平衡 课前预习 1.一个物体在两个力的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_或二力平衡。2.二力平衡的条件：（1）作用在_同一直线_上；（2）大小_相等_；（3）方向_相反_。知识点解读与例题突破知识点1：力的平衡1.平衡状态：物体受到两个力（或多个力）作用时，如果能保持静止或者匀速直线运动，我们就说物体处于平衡状态。2.平衡力：使物体处于平衡状态的两个力（或多个力）。3.二力平衡的条件：作用在同一物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，并且作用在一条直线上，这两个力就彼此平衡。【例题1】在如图所示的四种情形中，属于二力平衡的是（ ）【答案】B【解析】二力平衡需要的条件
2、是：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。A.两个力不在同一个物体上，这两个力不属于二力平衡；B. 两个力在同一个物体上，大小相等 、方向相反，并且在同一条直线上。这两个力属于二力平衡；C. 两个力在同一个物体上，方向也相反，也在同一条直线上，但大小不相等，这两个力不属于二力平衡；D. 两个力在同一个物体上，大小相等 、方向相反，但不在同一条直线上。这两个力不属于二力平衡。知识点2：二力平衡的应用1.己知一个力的大小和方向，可确定另一个力的大小和方向。2.根据物体的受力情况，判断物体是否处于平衡状态。【例题2】（2019福建省）如图，悬挂在天花板下的电灯处于静
3、止状态。画出电灯的受力示意图。【答案】示意图如图。【解析】悬挂在天花板下的电灯处于静止状态，受到重力和绳子对它的拉力作用，且是一对平衡力。电灯受到的重力方向竖直向下，作用点在重心上，拉力方向沿绳子向上，作用点也画在电灯重心上，拉力与重力大小相等。知识点3：力和运动的关系1.不受力或受平衡力，物体保持静止或者匀速直线运动状态。2.受非平衡力，运动状态发生改变。【例题3】（2019四川巴中）下列关于力的说法正确的是（）A空中自由下落的小球速度越来越快，小球的惯性力越来越大B踢足球时脚对足球的力和足球对脚的力是一对平衡力C力的大小、方向和作用点都可能影响力的作用效果D物体的重心一定在物体上【答案】C
4、【解析】A物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性，惯性不是力，故A错误；B踢足球时脚对足球的力和足球对脚的力是作用在不同物体的两个力，不是一对平衡力，故B错误；C力的大小、方向和作用点都可能影响力的作用效果，故C正确；D重心是物体的重力的作用点，重心不一定在物体上，如篮球，铁环等，故D错误。知识点4：平衡力与作用力和反作用力的对比：分类平衡力相互作用力定义物体受到两个力作用而处于平衡状态，这两个力叫做平衡力物体间发生相互作用时产生的两个力叫做相互作用力不同点受力物体是同一物体性质可能不相同的两个力分别作用在两个物体上，它们互为受力物体和施力物体性质相同的两个力共同点两个力大小相等，方向相反，作用
5、在一条直线上;施力物体分别是两个物体.【例题4】（2019山东临沂）第24届冬奥会将于2022年2月4日至20日在北京市和张家口市联合举行。关于冬奥会的部分比赛项目，下列分析正确的是（）A. 被推出的冰壶在水平冰面上滑行时受力平衡B. 短道速滑运动员匀速过弯道时运动状态不变C. 滑雪运动员冲过终点后不能立即停下来是因为受到惯性的作用D. 冰球运动员向后蹬冰面就会前进说明物体间力的作用是相互的【答案】D【解析】A.被推出的冰壶在水平冰面上滑行时做减速运动，处于非平衡状态，所以受力不平衡。故A错误； B.短道速滑运动员匀速过弯道时运动方向发生改变，所以运动状态改变，故B错误； C.滑雪运动员冲过终
6、点后不能立即停下来是因为运动员具有惯性，惯性不是力，不能说受到惯性的作用；故C错误； D.物体间力的作用是相互的，冰球运动员向后蹬冰面，冰面同时给运动员一个反作用，所以运动员就会前进，故D正确。 习题精练一、选择题1（2019湖南长沙）如图所示，穿着早冰鞋的小玲用手推墙后，她由静止开始向后退。下列说法中正确的是（）A小玲后退的过程中，她的惯性逐渐变小B小玲后退的过程中，一直做匀速直线运动C小玲推墙时，墙对小玲的作用力等于小玲对墙的作用力D小玲推墙时，墙对小玲的作用力和小玲对墙的作用力是一对平衡力【答案】C【解析】A惯性大小只跟物体的质量大小有关，小玲后退的过程中质量不变，则她的惯性大小不会改变
7、，故A错误；B小玲后退的过程中，在水平方向上只受到地面给她的阻力，所以做减速运动，最后停止，故B错误；CD小玲推墙时，墙对小玲的作用力与小玲对墙的作用力是作用在不同物体的两个力，属于相互作用力，二者大小相等，但不是平衡力，故C正确，D错误。2（2019四川南充）下列说法正确的是（）A力是改变物体运动状态的原因B放在水平桌面上的书，受到的重力与桌面对它的支持力是一对平衡力C刹车时人会受到向前的惯性力D人沿杆竖直向上匀速爬行时，所受摩擦力方向竖直向上【答案】ABD【解析】（1）力是改变物体运动状态的原因，维持物体运动不需要力；（2）平衡力：作用在同一个物体上，大小相等、方向相反、作用在同一直线上；
8、（3）物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性，惯性是物体的一种属性，不能说惯性力；（4）人沿杆竖直向上匀速爬行，竖直方向受到的是平衡力，平衡力大小相等，方向相反。A力是改变物体运动状态的原因，不是维持运动状态的原因，故A正确；B放在水平桌面上的书，它受到的重力和桌面对它的支持力作用在同一个物体上，大小相等、方向相反、作用在同一直线上，是一对平衡力，故B正确；C惯性是物体的一种属性，不是力，不能说受到惯性力的作用，故C错误；D人沿杆竖直向上匀速爬行时，摩擦力与重力平衡，大小相等、方向相反，因为重力方向竖直向下，所以所受摩擦力方向竖直向上，故D正确。3.（2019安徽省）如图，A、B两物块叠放在水平
9、桌面上保持静止。图中分别给出了A、B的受力示意图。下列说法正确的是（ ） A.F2与GA、F1两个力的合力是一对作用力与反作用力B.F1与F3是一对作用力与反作用力C.GA与F2是一对平衡力D.F2与F1是一对平衡力【答案】 B 【解析】由图知，A物块受到向上的支持力F2、向下的重力GA、B对A向下的压力F1；B物块受到向上的支持力F3和向下的重力GB ， A、以A为研究对象，A物块在水平桌面上保持静止，受力平衡；GA、F1两个力的合力方向向下，合力的大小GA+F1F2 ， 则可知F2与GA、F1两个力的合力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，均作用在A物块上，所以是一对平衡力，不是一对相
10、互作用力，A不符合题意；B、B对A有向下的压力F1 ， 因力的作用是相互的，则A对B有向上的支持力F3 ， 所以F1与F3是一对作用力与反作用力，B符合题意；C、A物块处于静止状态，由图示和力的平衡条件可得：F2GA+F1 ， 则GA与F2的大小不等，所以GA与F2不是一对平衡力，C不符合题意；D、A物块处于静止状态，由力的平衡条件可得：F2GA+F1 ， 则F2与F1的大小不等，所以F2与F1不是一对平衡力，D不符合题意。4.小汽车已经进入寻常百姓家庭，下列说法正确的是（）A小汽车在水平公路上静止时，汽车对地面的压力和地面对汽车的支持力是一对平衡力B小汽车在水平公路上高速行驶时，汽车对地面的
11、压力小于汽车的重力C小汽车在水平公路上匀速直线行驶时，车轮不受摩擦力作用D使用安全带和安全气囊是为了减小惯性【答案】B【解析】（1）二力平衡的条件：大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在一个物体上；（2）流体压强与流速的关系：流速越大，压强越小；（3）小汽车在水平公路上匀速直线行驶时，所受牵引力与摩擦力平衡；（4）一切物体都有惯性，惯性只有与质量有关。A.汽车静止在路面上时，汽车对地面的压力和地面对汽车的支持力，二力作用在不同的物体上，因此二力不是一对平衡力，故A错误；B.小汽车高速行驶时，小汽车上方空气流动大于下方的空气流动，因此小汽车在竖直方向上受支持力和空气向上的托力的作用，因此小
12、汽车对路面的压力小于汽车的重力，故B正确；C.根据摩擦力产生的条件可知，汽车在水平公路上匀速直线行驶时，受到摩擦力的作用，只是所受牵引力与摩擦力大小相等、方向相反、在同一直线上，在同一物体上是一对平衡力，故C错误；D.惯性只有与质量有关，质量不变，惯性不变，故使用安全带和安全气囊不是为了减小惯性，而是为了减小由于惯性带来的危害，故D错误。5.如图为研究二力平衡条件的实验装置，下列关于这个实验的叙述错误的是（ ）A为了减小摩擦，应选用尽量光滑的水平桌面B为使实验效果明显，应选用质量较大的小车C调整两边的托盘所放的钩码数量，可以改变力的大小D将小车扭转一个角度，是为了改变力的作用线的位置【答案】B
13、【解析】A为了减小摩擦，应选用尽量光滑的水平桌面，可以减小摩擦对实验的影响选项正确，不符合题意B质量较大的小车对桌面的压力大，小车受到的摩擦力大，对实验影响较大选项错误，符合题意C调整两边的托盘所放的钩码数量，可以改变力的大小，可以探究二力平衡时两个力的大小关系选项正确，不符合题意D将小车扭转一个角度，是为了改变力的作用线的位置，探究二力平衡时两个力的是否在同一直线上选项正确，不符合题意6.如图所示，小丽用力F把一才块压在竖直墙面上静止，现有以下受力分析，下述受力分析正确的是（）小丽对木块的压力F和墙对木块的弹力是一对平衡力小丽对木块的压力F和木块的重力是一对平衡力木块受到的摩擦力和木块的重力
14、是一对平衡力小丽对木块的压力F和木块对小丽的弹力是一对平衡力A只有正确B只有正确C只有正确D只有正确【答案】C【解析】木块处于静止，在竖直方向上受两个力而平衡，即重力和墙对木块的静摩擦力；木块在水平方向上受外力F和墙对木块的支持力，两个力是一对平衡力；平衡力作用在同一物体上，作用力和反作用力作用在不同的物体上。小丽对木块的压力和墙对木块的弹力符合二力平衡的条件，是一对平衡力；小丽对木块的压力和木块的重力不在同一直线上，不是一对平衡力；木块受到的摩擦力和木块的重力满足二力平衡的条件，是一对平衡力；小丽对木块的压力和木块对手的弹力是一对相互作用力，不是平衡力。二、填空题7（2019湖南株洲）立定跳
15、高可分解为下蹲、蹬伸和腾空三个过程。图为某运动员下蹲后在蹬伸过程中所受地面支持力F随时间t变化的关系。据图可知，该运动员受到的重力为 N；他在 （填“t1”“t2”或“t3”）时刻获得向上的最大速度。【答案】500；t3。【解析】（1）运动员下蹲后、蹬伸前处于静止状态（图中0t1这段时间），其受力平衡，重力和支持力平衡，二力的大小相等，则由图象可知运动员的重力：GF500N；（2）运动员受到地面的支持力F方向向上，运动员的重力G方向向下；由图象可知：t1t2内，FG，运动员所受合力向上，运动员向上加速运动，其速度增大。t2t3内，FG，运动员所受合力向上，运动员继续向上加速运动，其速度增大。t
16、3t4内，FG，运动员受到合力向下，由于惯性运动员还是会继续向上运动但是向上的速度会减小；所以，t1t3过程，运动员的速度一直增大；t3t4是减速，故t3时刻获得最大速度。8.如图所示，体操运动员静止在平衡木上时，与运动员所受重力是一对平衡力的是 。平衡木受力个数为 个。【答案】平衡木对运动员的支持力。3.【解析】平衡力指作用在同一个物体上的两个力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上。重力作用在人体上，平衡木对运动员的支持力也作用在人体上，这2个力满足二力平衡条件。对于平衡木而言：它受到重力作用、地面对其支持力作用、人体对其压力作用。所以它受到三个力。三、作图题9.（2019江苏苏州）图中，
17、物块沿绝对光滑的斜面下滑，请画出物块受力的示意图。【答案】如下图所示： 【解析】由于斜面是光滑的，所以此时物体不会受到摩擦力的作用，它只受到竖直向下的重力和斜面对它的支持力的作用，支持力的方向是垂直于斜面向上的。10（2019四川内江）如图所示，刻度尺静止在手指上，请画出刻度尺所受力的示意图。【答案】如图所示：【解析】刻度尺静止在手指上，则接触处为尺子的重心；刻度尺受到重力G和手指对它的支持力F，且这两个力平衡；重力从重心竖直向下画，支持力从重心竖直向上画，标出力的符号，注意两条线段的长度相同。11（2019贵州贵阳）如图所示，小球从离地足够高的O点以速度v0竖直向上抛出，上升h后到达最高位置
18、A点，随即竖直下落到地面B点，它的运动的总路程为H，已知小球受到的空气阻力随速度的增大而增大，且抛出时受到空气阻力和重力的大小相等。请在答题卡上的坐标中画出小球，从O点抛出到刚接触地面B点的过程中，其速度v的大小随路程S变化的大致关系图像。【答案】如图所示。【解析】如图： OA段：小球离开手后受到竖直向下的重力和空气阻力作用，小球重力不变，空气阻力不断减小，合力减小，合力向下，小球进行减速运动，小球运动距离为h。A点：小球在A点的瞬间速度为零，即在h点。AC：小球受到竖直向下的重力和竖直向上的空气阻力作用，小球重力不变，空气阻力不断增大，合力减小，合力向下，小球进行加速运动小球运动的距离为大于
19、h。C点：小球在C点时竖直向下的重力和竖直向上的空气阻力是平衡力，C点低于0点。CB：小球进行匀速直线运动，运动到最低点B。建立坐标系，横坐标为小球运动距离s，纵坐标为速度v，小球运动h后速度为零，这段时间内小球进行减速运动，运动到大于2h时即C点速度最大，这段时间小球进行加速运动，在C点之后匀速直线运动。四、实验探究题12（2019四川内江）如图所示，是探究“二力平衡条件”的实验装置图。（1）实验时使用小车而不使用木块，是因为小车与桌面间的 更小，从而减小对实验结果的影响。（2）在实验开始时，由于粗心只在左盘中放入砝码，小车立即向左运动，在运动过程中，左盘中砝码的重力势能将 ，动能将 。（选
20、填“变大”、“变小”或“不变”）（3）当两个盘中分别放上两个相同的砝码后，小车静止在桌面上，这说明二力平衡时，两个力的大小 。【答案】（1）摩擦力；（2）变小；变大；（3）相等。【解析】（1）实验时使用小车而不使用木块，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）小车向左运动过程中，左盘中砝码的质量不变，高度减小，重力势能将变小，砝码的速度增大，动能将变大；（3）当两个盘中分别放上两个相同的砝码后，由于砝码的重力相同，这两个力产生的拉力是一对平衡力，小车就能保持静止，说明彼此平衡的两个力大小相等。13（2019河北）形状规则、质量分布均匀的物体，它的重心在它的几何
21、中心上。图所示为质量分布均匀但形状不规则带有小孔的薄木板，请用细棉线、刻度尺、笔和铁架台来确定它的重心。（1）操作方法： ； 。（2）判断方法： 即为簿木板的重心。（3）实验中没有利用到的物理知识： （填写序号）二力平衡的条件重力的方向是竖直向下的重力的大小跟物体质量成正比【答案】几何中心；（1）用细棉线系住小孔将不规则的薄木板悬挂起来，当木板静止时，用笔和刻度尺在木板上画出重力的作用线AB；利用同样的方法再画出另一重力作用线CD；（2）AB、CD的交点；（3）。【解析】形状规则且质量分布均匀的物体，其重心才在物体的几何中心上。（1）用细棉线系住小孔将不规则的薄木板悬挂起来，当木板静止时，用笔
22、和刻度尺在木板上画出重力的作用线AB；利用同样的方法再画出另一重力作用线CD；（2）AB、CD的交点就是薄木板的重心。（3）木板静止时，根据二力平衡知识可知，受到的拉力和重力是一对平衡力，作用在同一直线上，由于重力的方向是竖直向下的，这样可保证重心一定在所画的线上，而两条线的交点就是重心的位置。综上所述，本实验没有用到的物理知识的。五、计算题14.一列长为l=1500m的货运列车，在平直的轨道上匀速行驶，运动中所受阻力为f=4105N。在要通过某长度为L=600m的跨江大桥时，为提醒大桥上铁轨两旁的行人注意，处于车头的司机在机车到达桥头时拉响汽笛，位于车尾的押运员经过t1=4s听到汽笛声，已知空气中声速为v1=340m/s，求：（1）列车机车提供的牵引力F（2）列车的行驶速度v2（3）列车通过大桥的时间t2【答案】（1）列车机车提供的牵引力F为4105N；（2）列车的行驶速度v2为35m/s，（3）列车通过大桥的时间t2为60s【解析】（1）由于列车做匀速直线运动处于平衡状态，根据二力平衡条件有：F=f=4105N，（2）根据题意，由速度、路程和时间关系有：l=（v1+v2）t1，t1=4s将I=1500m，v1=340m/s，t1=4s代入上式得：v2=35m/s，（3）L+l=v2t2，将I=1500m，L=600m，v2=35m/s，代入数据得：t2=60s