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二力平衡

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二力平衡

第八章8.0《运动和力》主要研究运动和力的关系。我们身边的很多物体都处于二力平衡状态。

什么是8.2《二力平衡》状态?处于二力平衡状态的物体,有何特性?我们接下来一起进行解析。

王尚老师录制了5段视频,供同学们免费学习使用

二力平衡视频讲解

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受力平衡状态

支持力与重力

桌面上的一本书,一直处于静止状态。

平直公路上行驶的小汽车,维持匀速前进,处于匀速直线运动状态。

上述案例的书,还有小汽车,都是在若干个力的作用下,保持静止或做匀速直线运动。

如果物体处于静止状态,或匀速直线运动状态,我们就说物体所受到的力相互平衡,物体处于受力平衡状态

同学们需要知道,平衡状态有两种,即静止状态,或匀速直线运动状态。

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,作用在同一条直线上,这两个力就彼此平衡。

二力平衡的条件,可以通过下述实验来得出。

实验:探究二力平衡的条件

上述二力平衡的条件,在我们物理教材中,首先是通过下述实验来探究的。

二力平衡探究试验

如图所示,左侧砝码质量大于右侧砝码质量,观测小车是否静止?

如图所示,左侧砝码质量小于右侧砝码质量,观测小车是否静止?

如图所示,左侧砝码质量等于右侧砝码质量,观测小车是否静止?

实验结论:左右两侧砝码质量相等时,小车处于静止状态。

我们再来进一步地,从力的角度进行探讨。

对托盘和砝码受力分析可知,绳子的拉力等于托盘和砝码重力,因此作用在小车上的左、右两段绳的力(F1与F2)满足条件:

作用在同一物体上,大小相等、方向相反,作用在同一条直线上;此时,这两段绳子对小车的两个拉力F1与F2满足二力平衡。

我们还可以这样描述,F1与F2是一对儿平衡力。

二力平衡的应用

弹力和重力二力平衡

在学习《弹力》时,我们利用弹簧测力计测量物体所受到的力,其实就是利用了二力平衡。

比如,利用弹簧测力计测量小石块的重力。

对小石块进行受力分析,发现小石块只受到两个力的作用,分别为弹簧测力计的拉力与自身的重力(施力物体是地球)。

拉力与重力,满足条件:作用在同一物体上的两个力,大小相等、方向相反,作用在同一条直线上;

因此,拉力与重力满足二力平衡,拉力和重力是一对儿平衡力。

合外力

很遗憾我们的课本上并没有对合外力的详细解析,这也是很多学生迷惑的地方。

我们在这里举几个案例,由浅入深,归纳下合外力的概念,并在其基础上探究受力平衡。

合外力简称合力,反映的是物体所受到的多个力的综合作用效果。

研究若干个力的合外力一定要满足基本前提:这些力都作用在该物体上,或者说,该物体是这些力的受力物体。

如果一个物体受到向右的10N的推力F1,还受到另一个向右的20N的推力F2,我们就说物体合外力为30N,方向向右。

如果一个物体受到向右的80N的推力F1,还受到向左的10N的推力F2,我们就说物体合外力大小为70N,方向向右。

如果一个物体受到向右的10N的推力F1,还受到向左的10N的推力F2,我们就说物体合外力为零。

在同一条直线上的多个力,我们规定某个方向为正,将正方向的所有力进行加法计算得到F正;将负方向的所有力进行也加法计算得到F负;

F正-F负的大小,即为F合。

当F合为正时,代表其方向与规定方向相同;

当F合为负时,代表其方向与规定方向相反。

受力平衡下的物体

根据上一节牛顿第一定律的拓展可知,合外力为零时,物体必然处于静止或匀速直线运动状态,我们说此时物体受力平衡。

如果题意中告知某物体受力平衡,我们可以得到如下的信息:

1从运动上分析,该物体必然是处于静止状态,或处于匀速直线运动状态。

2从受力上分析,该物体受到的合外力为零。

多力平衡

二力平衡是一种典型的受力平衡情况。物体在多个力的作用下,依然可以处于受力平衡的状态。

下面我们从教材中讲到的二力平衡出发,进行拓展,研究多力下物体的平衡。

二力平衡的受力图

如上图所示,一个黄色的物块落在地面上。物块的重力是G=20N。

物体还受到地面对其向上的作用力,该力是地面的支持力。

物体只在二力作用下处于静止状态,因此受力平衡,即重力与支持力这二力平衡,可知F支=20N(方向为竖直向上),受力图如上图所示。

物体在三力、甚至更多力的作用下,依然静止,会有什么结论呢?

如下图所示,如果在对物体施加一个方向为竖直向下的30N的压力的作用,此时物体依然静止。

三个力的平衡

那么,物体所受到的力依然要相互平衡。物体受到的力包括:竖直向下的重力、竖直向下的压力、竖直向上的支持力(受力图如图所示)。

力的大小需要满足:G+F压=F支;

《二力平衡》基础知识巩固题

1、定义:物体在受到       的作用时,如果能保持       ,我们就说这两个力平衡了。二力平衡的条件:       

2、平衡力和相互作用力的比较:相同点       ;不同点       

3、跳伞运动员跳伞过程中,前阶段降落速度是增大的,后阶段是匀速降落的,运动员(包括降落伞)在前后两个阶段受力情况分别是:重力       阻力;重力       阻力。

4、物体在受到几个力的作用时,如果保持       状态或       状态,我们就说这几个力是       。作用在一个物体上的两个力,如果大小       ,方向       ,并且       ,这两个力就彼此平衡了。

5、用绳子拉小车在光滑的水平面上运动,如果绳子突然断了,小车将做       运动,这时小车所受合力的大小为       

6、一个物体的重量是10N,当把它吊在半空中静止时,它受到的拉力是       N,若使它以1m/s的速度匀速下降时,它受到的拉力是       N。

7、一个物体在10N的一对平衡力作用下做匀速直线运动,如果将这对平衡力突然都变成5N,那么物体的速度将       

8、起重机拉着5×104N的货物加速向上运动,钢绳对货物的拉力       5×104N。

9、两架完全相同的直升飞机,甲飞机以5m/s的速度匀速上升,乙飞机以4m/s的速度匀速下降,那么甲飞机受到的举力       乙飞机受到的举力。

10、下列物体,受力不平衡的是       

A、地球同步卫星。

B、匀速直线上升的直升机。

C、静止在水平桌面的课本。

D、在铁轨上匀速直线运动的列车。

《二力平衡》基础知识巩固题答案

1、两个力   静止状态或匀速直线运动状态   作用在同一个物体上,两个力的大小相等,方向相反,且两个力在一条直线上

2、大小相等,方向相反,作用在一条直线上   平衡力作用在同一物体上,可以是不同性质的力;相互作用力作用在不同物体上,是相同性质的力。

3、大于   等于

4、静止   匀速直线运动   平衡力   相等   相反   作用在同一直线上

5、匀速直线   0

6、10   10

7、不变

8、大于

9、等于

10、A

参考文献

初中物理知识点总结

http://chuzhongwuli.com

本文内容与物理知识体系关系

初二下学期物理知识点→8.0《运动和力》→8.2《二力平衡》

关键词:二力平衡;平衡状态;平衡力

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