八年级物理75同一直线上二力的合成76二力平衡北师大版知识精讲

初二物理7-5同一直线上二力的合成 7-6二力平衡北师大版 【同步教育信息】一. 本周教学内容：7-5同一直线上二力的合成 7-6二力平衡知识结构：1. 同一直线上的二力合成2. 二力平衡3. 受力分析基础知识的理解与重点、难点知识分析：1. 同一直线上二力的合成。几个力共同作用在一个物体上时，它们的作用效果如果可以用一个力的作用效果来替代，那么这个力就叫做那几个力的合力，如果已知几个力的大小和方向求合力的大小和方向，称为力的合成。二力的合成，合力和这两个力的关系是等效替代的关系，两个力同时作用的效果与它们的合力单独作用的效果相同。由探究实验得到：同一直线上两个力合力的大小存在两种可能情况：一种情况是两力方向相同，合力的大小等于两力大小之和，合力必大于原来任何一个力；另一种情况是两力方向相反，合力的大小等于它们的差，这时合力则可能大于原来的某一个力，可能小于原来的另一个力；也可能都小于任何一个力，甚至合力为零。用公式表示为：F1 与F2 同向，F= F1 + F2 F与F1 、F2方向相同F1 与F2 反向，F= F大 F小 F与F大方向相同2. 二力平衡自然界中有的物体运动状态在不断变化，例如进站的火车，被推出去的铅球，它们的运动状态都在变化。还有一类物体运动状态保持不变，例如静止不动的苹果；站在地面上的人；匀速下落的伞兵。物理学中称静止状态或匀速直线运动状态的物体处于平衡状态。处于平衡状态的物体或者不受力或者受平衡力的作用。由于地球上完全不受力作用的物体是没有的，因此处于平衡状态的物体一定受到平衡力的作用。而最简单的平衡力是二力平衡。如果一个物体在两个力的作用下保持静止状态或匀速直线运动状态，我们就说这两个力是平衡的。 由探究实验得到二力平衡的条件：作用在同一物体上的两个力，大小相等，方向相反，并作用在同一直线上，概括为同体、等值、反向、共线。则合力为零。平衡力跟一对相互作用力（即作用力与反作用力）是力学中常见的两对力，很容易混淆。一对平衡力与一对相互作用力的区别：如图中，一个重力为G的物体放在水平地面上保持静止，重力G和地面的支持力N为一对平衡力，它们都作用在同一物体上，大小相等、方向相反，作用效果互相抵消。而支持力N的反作用力N是物体对地面的作用力，受力物体是地面，虽然与N大小相等、方向相反，但不能互相抵消。G的反作用力是物体对地球的吸引力（图上没有画出），与重力G也不能互相抵消。二力平衡的应用如果物体受两个力作用而处于平衡状态，我们就可以根据其中一个力的大小和方向判断出另一个力的大小和方向。利用弹簧测力计为什么可以测量物体所受重力的大小？分析：物体挂在弹簧测力计下静止时受到两个力的作用，一个是重力G，一个是拉力F，这两个力是平衡力。根据二力平衡条件可知F=G。因为拉力F的大小是由弹簧测力计的示数表示的，所以弹簧测力计的示数就表示物体所受重力的大小。用弹簧测力计为什么能够测出物体在水平面上匀速运动时所受的摩擦力？分析：同样根据二力平衡条件，在水平方向拉力与摩擦力这两个力是平衡力，拉力F的大小由弹簧测力计的示数表示出来，所以弹簧测力计的示数就表示物体运动时所受的摩擦力的大小。3. 如何对物体作简单的受力分析？如何分析一个物体受到哪几个力的作用，各力方向如何，这是学好力学必过之关，会进行受力分析，画物体受力示意图，将有利于我们发现问题和解决问题。受力分析的任务就是明白所研究的对象到底受几个力的作用？每个力的方向如何？施力物体是什么？并用一个受力分析图明确地表示出来。对物体进行受力分析的步骤：a. 确定研究对象（受力物体）。b. 有重力先画重力。c. 看被研究对象与哪几个物体相接触， 其中哪几个物体对它有拉力或压力或支持力等其他力。d. 看被研究对象与哪几个面接触，相互接触的表面处有无相对运动或相对运动趋势来确定是否存在摩擦力。e. 最后检查所画的力是否有漏画、多画、和重复画等，直至准确无误为止。如：公共汽车在一段平直的公路上向左匀速行驶，在竖直方向上保持静止状态，受到一对平衡力：重力和支持力；在水平方向上也受到一对平衡力：向前的牵引力和向后的阻力。【典型例题】例题1. 小明用80牛的力向东拉车，小云用120牛的力也向东推车，则车受到的合力是牛，方向 。并用力的图示画出他们的合力。分析：首先要根据二力合成的规律求出合力的大小和方向，然后再作力的图示。解：F1=80牛，方向向东；F2=120牛，方向向东。合力：F=F1+F2=80牛+120牛=200牛，方向向东。例题2. 一个物体重100N，受到的空气阻力大小为10N，则下列说法中正确的是（ ）A. 若物体竖直向上运动时，合力大小是110N，合力的方向竖直向下B. 若物体竖直向上运动时，合力大小是90N，合力的方向竖直向下C. 若物体竖直向下运动时，合力大小是90N，合力的方向竖直向下D. 若物体竖直向下运动时，合力大小是110N，合力的方向竖直向下分析：这道题侧重考查二力合成的知识，而且要在正确作出受力分析的基础上，才能把正确选项选全解：A选项给出物体是向上运动的，受力分析如图（a），受重力和阻力，阻力和运动方向相反因为重力G和阻力f方向一致，所以合力大小F合Gf100N10N110 N，方向竖直向下，A选项正确也很快排除B选项不正确。a bC和D选项给出物体是向下运动的，此时，物体受力分析如图（b）所示，仍受重力和阻力，阻力和运动方向相反。因为重力和阻力方向相反，所以合力大小F合Gf100N10N90N，合力方向竖直向下。C选项正确。答案：A、C例题3. 一只重力可忽略不记的弹簧测力计水平放置，通过两只滑轮在两端悬挂质量为500g的物体各一个，则弹簧测力计的示数为 N，此时弹簧测力计受到的拉力的合力是 N。（g = 10 N/kg ）分析：这道题考查的是同一直线上二力合成的知识。首先将质量为500g的物体所受的重力计算出来，即G1=G2=5N；那么弹簧测力计左端受到的拉力F1= 5N；弹簧测力计右端受到的拉力F2= 5N。显然此时弹簧测力计受到的拉力的合力是0牛，因为弹簧测力计受到了大小相等、方向相反且在同一直线上的两个力F1和F2的作用，所以合力为零。而弹簧测力计的示数应为5N。解：G1 = G2 = mg = 0.5kg10 N/kg = 5NF1 = F2 = 5NF合 = F1 - F2 =0例题4. 下列各图中属于二力平衡的是 （ ）分析：二力平衡的条件是：（1）两力作用在同一物体上；（2）两力大小相等，（3）两力方向相反；（4）两力作用在同一直线上。这些条件缺一不可。从图中可看出图（A）（C）中两力不在同一直线上，不符合条件（4）；图（D）中两力分别作用在两个不同的物体上，不符合条件（1）；图（B）中两力大小不相等,不符合条件（2）；只有图（E）符合二力平衡条件，故正确的答案应是（E）。例题5. 西瓜放在桌子上。有人说“西瓜对桌子的压力和桌子对西瓜的支持力是一对平衡力。”这种说法对吗？分析：这种说法是错误的。根据二力平衡的条件，这两个力必须是作用在同一物体上的力，现在西瓜对桌子的压力是作用在桌子上的，是桌子受到的力，而桌子对西瓜的支持力是作用在西瓜上的，是西瓜受到的力，这两个力分别作用在两个不同的物体上，因此它们不是一对平衡力。例题6. 人站在平地上能保持静止状态的原因是 （ ）A. 人对地面的压力和地面对人的支持力是一对平衡力。B. 人对地面的压力和人受到的重力是一对平衡力。C. 人对地球的重力等于地球对人的重力。D. 地面对人的支持力和人受到的重力是一对平衡力。分析：选项C中的两个力是一对作用力与反作用力，它们是不能平衡的，当然不是人平衡的原因。选项B中两个力是同方向的，选项A中两个力分别作用在两个不同的物体上，它们也不可能是平衡力，故A、B也是错的。要想找到人保持平衡状态的原因，只能从人的受力情况来分析。站在平地上的人，受到竖直向下的重力G和地面对人竖直向上的支持力N两个力的作用，这两个力的受力物体是人，它们大小相等、方向相反、作用在一条直线上，它们是一对平衡力。人所受二力平衡，所以能保持平衡状态。故正确的答案应是选项D。例题7：如图，质量是0.5kg的字典，静止在水平桌面上下面能正确的表示字典受力的示意图是（ ）分析：此题从多方面考查学生的综合知识（1）要会分析字典在静止时受的是平衡力，且二力大小相等；（2）要知道平衡力应作用在一个物体上；（3）题目给出的是字典的质量m，要会用公式Gmg，计算出字典的重力G4.9N。注意抓住题目中分析的是字典的受力情况因为字典处于静止状态，所以字典受的力一定是平衡力。从图上看，只有C图的两个力满足二力平衡的条件，所以C图是正确的。这一对力是：重力G和支持力F。有的同学认为：B图的两个力，大小相等，方向相反，也满足二力平衡条件这个分析是错误的，因为这两个力分别作用在字典和桌上，而不是作用在一个物体上。这一对力是支持力F和压力F，是相互作用力，而不是平衡力。例题8：某同学用水平向右100N的力，推一个重力为200N的木箱在水平地面上前进，若木箱受到的摩擦阻力是重力的0.2倍，则木箱所受合力是_N；当木箱所受水平推力的大小为_N时，其他条件不变，木箱可沿水平地面匀速前进。分析：这道题综合考查学生：（1）受力分析的能力；（2）力的合成的知识；（3）受平衡力时的运动状态；（4）滑动摩擦力的方向当木箱受的摩擦阻力f0.2 G时，求出f0.2200N40N，方向和运动方向相反。画出此时物体受力示意图，如图示，重力G和支持力N是一对平衡力，合力为零推力F和摩擦力f的合力Ff100N40N60N，方向和运动方向一致这时物体受不平衡的力，做变速直线运动。后面一种情况，由木箱沿水平地面匀速前进的状态入手，可知物体应受平衡力的作用，摩擦力大小不变，等于40N，则推力大小Ff40N。答案：60N，40N。【模拟试题】一、选择题1. 关于力和合力的说法，正确的是 （ ）A. 合力总比它的任何一个力小。B. 合力总比它的任何一个力大。C. 合力可能与它的一个力大小相等。D. 一个物体受到两个力同时又受到这两个力的合力的作用。2. 作用在同一直线上的两个力F1和F2，其中F1 =18牛，F2=8牛，则它们的合力 （ ）A. 一定为26牛 B. 一定为10牛 C. 26牛或10牛 D. 无法确定。3. 正在空中下降的降落伞，若它受到一对平衡力的作用，则它的运动是( )A. 匀速直线运动 B. 匀速直线运动或静止C. 越来越快的运动 D. 越来越慢的运动4. 一个物体同时受到两个力的作用，若这两个力的三要素完全相同，那么这两力( )A. 肯定是平衡力 B. 肯定不是平衡力C. 可能是平衡力 D. 条件不足，无法判断5. 如果物体受到力的作用，可以断定下列几种情况中物体一定是受到平衡力作用的是（ ）A. 物体在空中自由下落 B. 火车在平直的轨道上匀速运动C. 将石块沿斜向上方向抛出 D. 电梯从静止状态加速上升6. 如图所示，用水平力F=50N将m=2kg的物体压在竖直墙面上静止，则墙面给物体的摩擦力是(g=10Nkg) （ ）A. 20N，竖直向上 B. 2kg，竖直向上C. 50N，竖直向上 D. 70N，竖直向上7. 用电线吊在天花板上的灯处于静止状态，下列哪对力是一对平衡力 （ ）A. 电线对灯的拉力与灯对电线的拉力B. 灯对电线的拉力与灯受到的重力C. 天花板对电线的拉力与电线对灯的拉力D. 电线对灯的拉力与灯受到的重力8. 起重机吊臂下吊一质量为5吨的重物，下列情况下，钢丝绳所受拉力T应为( )A. 只有静止时，T=49000牛B. 匀速上升时，T49000牛C. 匀速下降时，T49000牛D. 以上三种情况，T都等于49000牛二、填空题1. 一个力如果它产生的效果跟两个力共同作用产生的_，这个力就叫做那两个力的合力.2. 同一直线上、方向相同的两个力的合力大小等于_，合力方向_.3. 同一直线上、方向相反的两个力的合力大小等于_，合力方向_.4. 两同学一起用力水平向北推木箱，甲同学用力150N，乙同学用力120N，木箱受到推力的合力是_N，合力方向是_.5. 物体受到的方向相反的F1、F2两个力作用，F1=8N，F2=15N，物体所受合力为_N，合力的方向与_方向相同.6. 一物重100N，若用10N的力竖直向上提它，其合力的大小是_牛，方向是_，若用10N的竖直向下压它其合力大小是_N，方向是_. 7. 在平直的公路上行驶的卡车受到发动机向前5000牛的牵引力，路面对卡车的阻力为1300牛，则卡车受到的合力大小是 ，方向 。8. 吊车以lm/s速度匀速提起重2000N的重物，则钢索拉力是 N当吊车以2m/s速度匀速提起重物时，钢索拉力将 2000N（填大于、等于、小于）若提升过程中，钢索拉力为1800N，则重物提升速度将 （填变大、变小、不变）9. 放在水平地面上的一个物体，受到20N水平向西拉力时，物体恰能做匀速直线运动，则当物体拉力变为18N，但物体仍在继续向前运动时，物体所受合力是 N，方向向 当物体最终静止时，物体所受摩擦力是 ，方向向 三、实验题实验一：取轻质木板两端各用细线系住，左端跨过桌边的滑轮悬挂两个500克的重物，右端跨过桌边的滑轮悬挂一个500克的重物。（左图）思考并回答：（1）轻质木板会静止么？（2）如果左端去掉500克，使得左右两端重物完全相等，（如右图）轻质木板会处于什么状态?（3）轻质木板静止时受到的两个拉力的大小、方向各有什么关系？实验二：扭转轻质木板，如图所示，用大小相等、方向相反但不在同一直线上的两个力拉轻质木板，轻质木板还会静止不动么？四、作图题用绳子把重为200N的物体匀速提起，用力的图示法作出物体受到的各力.五、计算题1. 小型直升机的质量为700kg，在升空时螺旋桨产生的举力为7960N，直升机受到的合力是多大?方向如何?六、简答题弹簧秤的读数是表示弹簧秤受到的拉力的大小，为什么能用弹簧秤测物体的重力?【试题答案】一、选择题1. C2. C3. A4. B5. B6. A7. D8. D二、填空题1. 效果相同 2. 两分力之和；与二力方向相同3. 两分力之差；与较大力的方向相同 4. 270；向北5. 7；F2 6. 90；竖直向下；110；竖直向下7. 3700N 向前 8. 2000 等于 变小 9. 2 N 东 20N东三、实验题实验一：（1）不会。轻质木板会向左端加速滑动。（2）轻质木板会静止。（3）两个拉力大小相等，方向相反。实验二：不会静止，轻质木板会转动。四、作图题五、计算题1. 解：直升机受到重力为G=mg=700kg9.8N/kg=6860N，方向竖直向下；直升机受到的举力F=7960N，方向竖直向上.故直升机受到的合力为F合=F-G=7960N-6860N=1100N.合力的方向与举力的方向相同.答：直升机受到的合力大小为1100N，方向竖直向上.六、简答题答：挂在弹簧秤上的重物受到的两个力的作用，一是重力，二是弹簧秤对它的拉力，由于重物在这两个力作用下处于平衡状态，所以这两个力是一对平衡力，根据二力平衡的条件，这两个力大小相等.综上所述，该题答案是：弹簧秤的读数虽然表示的是拉力的大小，但由于拉力与重力大小相等，所以，也可以表示物体重力的大小。