1.由生活實例知道平衡狀態(tài)和平衡力。2.知道二力平衡條件。3.會用二力平衡條件解決水平方向和豎直方向上簡單的平衡問題。4.通過探究二力平衡的過程，提高分析、歸納能力。5.通過對平衡問題的分析，掌握畫簡單的受力分析示意圖的方法。
通過本節(jié)課，我們一起來學習物體為什么會處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。
受豎直向下的重力G和吊繩對它的豎直向上的拉力F拉
受豎直向下的重力G和桌面對它的支持力F支
③平直公路上勻速形式的汽車
④空中勻速直線飛行的飛機
受豎直向下的重力G、路面對它豎直向上的支持力F支、向前的牽引力F牽和向后的阻力F阻
受豎直向下的重力G、豎直向上的升力F升、向前的牽引力和向后阻力
均處于勻速直線運動
【探究歸納】物體受到力的作用時能保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，即運動狀態(tài)不變。
2. 平衡狀態(tài) 物體受到幾個力的作用時，如果仍能保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，我們就稱物體處于平衡狀態(tài)。
觀察下列圖片，分析物體的受力情況，并判斷物體處于怎樣的運動狀態(tài)。
燈籠、運動員和貨物均處于平衡狀態(tài)
思考：物體的速度為零時，一定處于平衡狀態(tài)嗎？ 物體以一定的初速度豎直向上拋出，當它到達最高點時，速度為零，但是受力卻不平衡，只受到豎直向下的重力它并沒有處于平衡狀態(tài)。 速度為零時，判斷物體是否處于平衡狀態(tài)，關(guān)鍵看其原狀態(tài)能否“保持”。
3. 力的平衡：（1）平衡力：使物體處于平衡狀態(tài)的兩個力（或多個力）叫做平衡力。（2）二力平衡：當物體受到兩個力的作用時，如果物體保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，我們就說這兩個力相互平衡，簡稱二力平衡。
4. 平衡力的判斷方法 狀態(tài)判斷法：即靜止或勻速直線運動的物體受平衡力（在地球上完全不受力的物體是不存在的）。
思考：物體受平衡力時，是否等于物體不受力？
靜止在桌面上的茶杯，處于平衡狀態(tài)，受到G和F支的作用效果相互抵消，其運動狀態(tài)沒有發(fā)生改變。
如果杯子不受力時，其形狀不會發(fā)生改變；但是杯子受平衡力作用時，形狀已經(jīng)發(fā)生了改變。
【典例1】2023年10月26日，運載火箭搭載神舟十七號載人飛船發(fā)射升空。火箭發(fā)射時向下噴出高溫、高壓的燃氣，火箭在推力作用下加速上升，說明物體間力的作用是 ，該推力的施力物體是 ，火箭在此過程中處于 （選填“平衡”或“非平衡”）狀態(tài)。
【詳解】[1][2]火箭向下噴出燃氣，火箭對噴出的氣體有向下的力，同時火箭在推力作用下加速上升，說明氣體對火箭產(chǎn)生了向上的推力，這說明力的作用是相互的，且火箭所受推力的施力物體是燃氣。[3]火箭在加速上升的過程中，其速度是增加的，這意味著火箭所受的合力不為零，即處于非平衡狀態(tài)。
【典例2】天宮一號繞地球運動的情景如圖所示。根據(jù)圖中信息可判斷出（　　）A．天宮一號的速度大小是不變的B．天宮一號所受的力是平衡的C．天宮一號不受任何力的作用D．天宮一號的運動方向不斷在改變
【詳解】A．由圖可知，天宮一號繞地球轉(zhuǎn)動時，從近地點運動到遠地點時，速度減小，故A不符合題意；B．天宮一號做曲線運動，所以所受的力不是平衡的，故B不符合題意；C．天宮一號仍受地球引力作用，故C不符合題意；D．天宮一號做曲線運動，運動方向不斷在改變，故D符合題意。
【問題情境】如下圖中靜止的蘋果，在重力G和支持力F支的作用下，處于平衡狀態(tài)。
【提出問題】蘋果受到的重力G和支持力F支之間滿足什么關(guān)系呢？
如圖所示，在一張長方形輕質(zhì)硬紙板的對角位置打兩個孔A和B，并在A、B間畫一條直線。將兩根細線分別系在輕質(zhì)硬紙板的 A、B兩個孔上，并按如圖所示進行組裝。輕質(zhì)硬紙板在水平方向上只受到兩個力F1和F2，實驗時，我們從力的三要素，即力的大小、方向、作用點三個方面去探究，看F1和F2，在滿足什么關(guān)系時，硬紙板可以保持平衡。
實驗探究時，我們要從力的三要素，即力的大小、方向、作用點三個方面去探究，看F1和F2，在滿足什么關(guān)系時，硬紙板可以保持平衡。
實驗1：按住輕質(zhì)硬紙板,在兩側(cè)各掛等重的鉤碼,放手后,觀察實驗現(xiàn)象。
大小相等、方向相反且作用在同一條直線上的兩個力能使物體處于平衡狀態(tài)。
實驗2：按住輕質(zhì)硬紙板,右側(cè)掛兩個鉤碼,左側(cè)掛一個鉤碼。放手后,觀察實驗現(xiàn)象.
輕質(zhì)硬紙板將不能保持靜止，二向右側(cè)運動
大小不相等的兩個力不能使物體保持平衡。
實驗3：兩側(cè)掛等重的鉤碼,將輕質(zhì)硬紙板逆時針扭轉(zhuǎn)一下,使輕質(zhì)硬紙板的一邊與桌面平行,放手后,觀察實驗現(xiàn)象
輕質(zhì)硬紙板會轉(zhuǎn)動起來，當作用在輕質(zhì)紙板上的兩個力在同一條直線上時，硬紙板會停止轉(zhuǎn)動，并保持靜止。
大小相等，方向相反，但不在同一直線上的兩個力不能使物體保持平衡。
實驗4：在上述實驗的基礎(chǔ)上,沿輕質(zhì)硬紙板上所畫的虛線將輕質(zhì)硬紙板剪斷,觀察實驗現(xiàn)象
不再平衡，鉤碼、輕質(zhì)硬紙板都將落地
二力平衡還有一個重要的前提，即兩個力一定要作用在同一個物體上。
當同一硬紙板受到的兩個力大小相等、方向相反、作用在同一直線上時，硬紙板就處于平衡狀態(tài)；而當不滿足其中任何一條時,硬紙板不會平衡。
(1)物體的平衡狀態(tài)包括靜止狀態(tài)和勻速直線運動狀態(tài)，由于實驗時勻速直線運動狀態(tài)不好控制，所以采取讓硬紙板處于靜止狀態(tài)來探究二力平衡條件。(2)實驗中要選用輕質(zhì)硬紙板,這樣重力可以忽略不計。
二力平衡的條件：作用在同一物體上的兩個力，大小相等，方向相反，且作用在同一條直線上。二力平衡的條件可以歸納為四點：①同體：作用在同一物體上的兩個力②等大：大小相等③反向：方向相反④共線：在同一直線上。
(1)實驗中為了減小摩擦力對實驗的影響，應(yīng)選擇質(zhì)量較????? ?（選填“大”或“小”）的砝碼進行實驗；
【典例3】如甲圖是“探究二力平衡條件”的實驗裝置。
（1）砝碼質(zhì)量越大，對小車的拉力就越大，則摩擦力對實驗的影響就會越小。
(2)[實驗結(jié)論]左右兩盤放質(zhì)量相等的砝碼，小車保持靜止，接下來進行如下操作：①左盤中再添加一個砝碼，小車將運動，說明彼此平衡的兩個力大小 ；②用手按住小車不動，把兩個托盤放在小車的同一側(cè)，在托盤中放入質(zhì)量相等的砝碼，放手后小車運動，這說明相互平衡的兩個力 ；
左右兩盤放質(zhì)量相等的砝碼，兩邊的拉力相等，小車保持靜止，往左盤中再添加一個砝碼，小車左右兩邊的拉力不相等，小車將運動，則可以說明彼此平衡的兩個力大小相等。
把兩個托盤放在小車的同一側(cè)，然后往托盤中放入質(zhì)量相等的砝碼，此時兩個力的方向相同，放手后小車運動，這說明相互平衡的兩個力方向相反。
(2)[實驗結(jié)論]左右兩盤放質(zhì)量相等的砝碼，小車保持靜止，接下來進行如下操作：③把小車放在水平桌面上，保持左右兩托盤中砝碼質(zhì)量相等，使小車靜止，將小車扭轉(zhuǎn)一個角度后釋放，觀察到小車 ，這說明相互平衡的兩個力作用在 。
保持左右兩托盤中砝碼質(zhì)量相等，使小車靜止，將小車扭轉(zhuǎn)一個角度，此時兩個力不在同一直線，放手后會觀察到小車扭轉(zhuǎn)回來，這說明相互平衡的兩個力要作用在同一直線。
補充設(shè)問[裝置改進](3)為進一步探究二力平衡的條件，用如圖乙所示裝置進行實驗，剪斷小紙片，并觀察隨后發(fā)生的現(xiàn)象。由此可以得到二力平衡的又一個條件是兩個力必須作用在__________ （選填“同一”或“不同”）物體上。
剪斷小紙片，左右兩端的拉力不在同一物體上，會觀察到小紙片往兩邊運動，說明不在同一物體上的兩個力不能保持平衡，即二力平衡的又一個條件是兩個力必須作用在同一物體上。
【典例4】如圖是一架遙控直升飛機模型，當它懸停在空中時，旋翼提供的向上的升力與重力大小??????????（選填“相等”或“不等”）；當它勻速上升和勻速降落時，兩次旋翼提供的升力是??????????（選填“相等”或“不等”）的；在某次豎直加速爬升的過程中，若四個懸翼同時意外停轉(zhuǎn)，則飛機模型將立即??????????（選填“下落”或“上升”）。
【答案】 ????相等 ????相等 ????上升【詳解】[1]當直升飛機模型懸停在空中時，豎直方向所受的向上的升力與重力二力平衡，因此二者大小相等。[2]當直升飛機模型勻速上升和勻速降落時，它都處于平衡狀態(tài)，受到平衡力作用，旋翼提供升力的大小等于飛機模型的重力，則兩種情況下旋翼提供的升力相等。[3]直升飛機模型豎直爬升過程中，若四個旋翼同時意外停轉(zhuǎn)，飛機模型不再受向上的升力，該飛機模型由于慣性還會上升，在重力的作用下它將立即減速上升。
因為物體靜止，所以物體所受的重力G與地面對它的支持力F是一對平衡力，則此二力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。 物體重力等于拉力： G=F
①分析靜止在水平面上的物體的受力情況
物體在兩個力的作用下處于平衡狀態(tài)，已知一個力的大小和方向，我們可以根據(jù)二力平衡條件求另一個力的大小和方向。
1. 根據(jù)物體的平衡狀態(tài)分析物體的受力情況
因為物體靜止，所以物體所受的重力G與彈簧測力計對它的拉力F是一對平衡力，則此二力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。 物體重力等于拉力： G=F
②用彈簧測力計測量物體所受重力的原理
用彈簧測力計測量物體所受的重力G，利用的是二力平衡條件。
(1)我們可以判斷物體是否受力平衡。方法是首先確定研究對象，其次分析受力情況,若滿足二力平衡的條件,則受力平衡;若不滿足,則不平衡。例如,用 50 N 的力提著一個重 50 N 的書包不動,研究對象為書包,書包受重力和拉力作用,這兩個力滿足二力平衡的條件,故書包受力平衡。
③有一盞懸掛著的電燈，質(zhì)量為0.2千克，求電燈受到的各個力的大小及方向。
①電燈受到的力有：重力G、拉力F，因電燈靜止，所以這兩個力是一對平衡力，大小相等、方向相反。②重力大小：G=mg=0.2千克×10牛/千克=2牛，方向豎直向下。③拉力大?。篎=G=2牛，方向豎直向上。
【典例5】（多選）圖中，F(xiàn)1和F2是物體所受的方向相反的兩個力，能使物體平衡的是（ ）
【詳解】AD．圖中兩個力作用在同一物體上，在一條直線上，大小相等，方向相反，是一對平衡力，故AD符合題意；B．圖中兩個力不是作用在同一直線上，故不是一對平衡力，故B不符合題意；C．圖中兩個力的大小不相等，故不是一對平衡力，故C不符合題意。
【典例6】北京冬奧會谷愛凌勇奪金牌，為國爭光。如圖是谷愛凌在空中的身影，下列說法正確的是（ ）
A．谷愛凌正處于平衡狀態(tài)B．谷愛凌相對于任何參照物都是運動的C．谷愛凌此時重力變小D．谷愛凌的慣性沒有發(fā)生變化
【詳解】A．谷愛凌此時受到豎直向下的重力、與其運動方向相反的阻力，這兩個力不是平衡力，所以谷愛凌正處于非平衡狀態(tài)，故A錯誤；B．以滑雪板為參照物時，谷愛凌的位置沒有變化，是靜止的，故B錯誤；C．谷愛凌此時質(zhì)量不變，g的值不變，根據(jù)G＝mg可知，其重力大小不變，故C錯誤；D．谷愛凌的質(zhì)量不變，慣性大小沒有發(fā)生變化，故D正確。
【典例7】（多選）起重機鋼絲繩下吊著3×104 N的重物，下列情況中正確的是（ ）A．物體靜止在空中時，鋼絲繩拉力是3×104 NB．物體勻速上升時，鋼絲繩的拉力大于3×104 NC．物體勻速下降時，鋼絲繩的拉力小于3×104 ND．物體勻速上升和勻速下降時，鋼絲繩的拉力都是3×104 N
【提示】物體的平衡狀態(tài)包括兩種：靜止狀態(tài)、勻速直線運動狀態(tài)．靜止在空中、勻速上升、勻速下降均為平衡狀態(tài)，受到的拉力和重力都是平衡力，據(jù)此求出鋼絲繩的拉力大?。?br/>【典例8】分析靜止于水平桌面上杯子的受力情況，以下說法正確的是（ ）①杯子對桌面的壓力和桌子對杯子的支持力是一對相互作用力②杯子受到的重力和杯子對桌面的壓力是一對相互作用力③杯子受到的重力和杯子對桌面的壓力是一對平衡力④杯子受到的重力和桌子對杯子的支持力是一對平衡力A．只有①③B．只有①④C．只有②③D．只有②④
【詳解】①杯子對桌面的壓力和桌子對杯子的支持力作用在不同物體上，滿足：異體、等大、反向、共線條件，是一對相互作用力，①正確；②杯子受到的重力和杯子對桌面的壓力方向相同，不滿足：異體、等大、反向、共線條件，因此不是相互作用力，②錯誤；
③杯子受到的重力和杯子對桌面的壓力方向相同，且不是作用在同一物體上，不滿足：同體、等大、反向、共線條件，故不是平衡力，③錯誤；④杯子受到的重力和桌子對杯子的支持力，大小相等、作用在同一個物體上，滿足：同體、等大、反向、共線條件，是一對平衡力，④正確。
【典例9】秋天的貴德梨香滿園，請你在圖中畫出香梨靜止時所受到的拉力和重力的示意圖。
1．中國高鐵以快速、平穩(wěn)、舒適為世界所稱道，如圖所示，在水平勻速行駛的高鐵上，一枚硬幣穩(wěn)穩(wěn)的立在窗臺上，下列說法正確的是（　?。〢．硬幣受到的重力與它對窗臺的壓力是一對平衡力B．硬幣對窗臺的壓力和窗臺對硬幣的支持力是一對平衡力C．硬幣受到的重力和窗臺對它的支持力是一對平衡力D．硬幣相對于地面是靜止的
【詳解】A．硬幣受到的重力與它對窗臺的壓力方向相同，作用在兩個物體上，不是一對平衡力，故A錯誤；B．硬幣對窗臺的壓力和窗臺對硬幣的支持力作用在兩個物體上，不是一對平衡力，故B錯誤；C．硬幣受到的重力和窗臺對它的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直線上、作用在同一物體上，是一對平衡力，故C正確；D．在水平勻速行駛的高鐵上，此時硬幣相對于地面的位置發(fā)生了改變，所以是運動的，故D錯誤。
2．如圖，小明駕駛平衡車在水平路面上勻速直線運動時，下列說法正確的是（　?。〢．平衡車所受的重力與地面對平衡車的支持力是一對平衡力B．小明所受的重力與平衡車對小明的支持力是一對相互作用力C．平衡車受到小明的壓力與平衡車對小明的支持力是一 對相互作用力D．小明所受的重力與小明對平衡車的壓力是一對平衡力
【詳解】A．平衡車和人的總重力等于地面對平衡車的支持力，平衡車所受的重力與地面對平衡車的支持力大小不相等，不是一對平衡力，故A錯誤；
B．小明所受的重力與平衡車對小明的支持力都作用在同一物體上，不是一對相互作用力，故B錯誤；
C．平衡車受到小明的壓力與平衡車對小明的支持力，大小相等、方向相反、作用在兩個相互接觸的物體上，是一對相互作用力，故C正確；
D．小明所受的重力與小明對平衡車的壓力方向相同，不是一對平衡力，故D錯誤。
3．跳水是我國在國際比賽中的優(yōu)勢項目。跳水運動員站在跳板上靜止時，她對跳板的壓力與她受到的支持力是一對?? ??? （選填“平衡力”或“相互作用力”），運動員越靠近跳板末端站立，跳板被壓得越彎，說明力的作用效果與力的????? 有關(guān)。運動員被彈起上升到最高點時，她處于???? ? （選填“平衡”或“非平衡”）狀態(tài)．
4．室內(nèi)天花板懸線上掛著一只吊燈。吊燈受到重力和?? ????? ，這兩個力的施力物體分別是????? 和懸線，這兩個力是一對?? ?????? 。
【詳解】[1][2]室內(nèi)天花板懸線上掛著的吊燈，它主要受到兩個力的作用。首先，吊燈受到重力的作用，這是由于地球?qū)Φ鯚舻奈a(chǎn)生的。因此，重力的施力物體是地球。其次，吊燈還受到懸線的拉力作用，這是因為懸線將吊燈懸掛起來，對吊燈有一個向上的拉力。所以，拉力的施力物體是懸線。[3]重力和拉力，都作用在吊燈上，且它們的大小相等、方向相反、作用在同一直線上。根據(jù)平衡力的定義，我們可以判斷這兩個力是一對平衡力。
5. 如圖甲是小華同學探究二力平衡條件時的實驗情景：
（1）在圖甲裝置中，分別向左盤和右盤同時加入砝碼，使作用在小車上的兩個拉力方向 ，并通過調(diào)整砝碼的數(shù)量來改變拉力的大??；
車左側(cè)的砝碼對其施加向左的拉力，右側(cè)的砝碼對其施加向右的拉力，兩個拉力方向相反。
（2）一名同學向左盤和右盤同時加入一個質(zhì)量相等的砝碼時，小車處于靜止狀態(tài)，改變其中一端的砝碼數(shù)量，發(fā)現(xiàn)小車無法保持靜止狀態(tài)。由此說明兩個力必須 才能平衡；
實驗時，向左盤和右盤中同時加入一個相等質(zhì)量的砝碼時，小車在水平方向受到的拉力相等，處于靜止狀態(tài)，改變其中一端的砝碼數(shù)量，拉力不等，則小車無法保持靜止狀態(tài)，這表明平衡的兩個力需要大小相等。
（3）另一名同學把小車轉(zhuǎn)過一個角度，松手后觀察到小車會發(fā)生轉(zhuǎn)動，最后恢復到靜止狀態(tài)，說明兩個力必須作用在 才能平衡；
當小車平衡時，將小車轉(zhuǎn)過一個角度，松手后小車不能靜止，說明兩個力必須作用在同一條直線上才能平衡。
（4）小明同學完成實驗后，提出了一個猜想：只受一個力作用的物體也能保持平衡狀態(tài)。為了驗證該猜想，他將一個小球用一根細線懸掛起來，如圖乙所示，剪斷細線后小球下落，如圖丙所示。由實驗可知，小明的猜想是_____(選填“正確”或“錯誤”）的。

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第五節(jié) 二力平衡

版本： 北師大版（2024）

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