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1、9.1 二力平衡
智 能 拓 展
潛水艇模型的制作
潛水艇模型的制作方法有多種。這里介紹一種簡便易做的(圖10-10)方法。
圖10-10
取一只試管,用一個鉆有兩個小孔的橡皮塞塞緊管口,在兩個小孔中各插入一根短玻璃管,并在玻璃管端分別接上一根長度適當(dāng)?shù)能浤z管,其中一根膠管與注射器相連,另一根膠管只需當(dāng)試管水平浮在水面時,管口能沒在水面以下即可。為使試管能水平浮在水面,可在試管的底端繞幾圈鐵絲,作為配重,使它平衡。演示時將試管放入大玻璃水槽中,使它水平浮于水面。用注射器從試管中抽氣,試管里的水就增多;往試管里壓氣,試管里的水就減少??刂七M入試管內(nèi)的水量,試管就會在水中下沉
2、、上浮或懸浮。做這個模擬演示時,要注意把裝置的某些部分與潛水艇的構(gòu)造作類比。如試管相當(dāng)于水艙。用注射器往試管里壓氣相當(dāng)于用壓縮空氣排出水艙中的水。
智 能 歸 例
題型一 會根據(jù)二力平衡的條件判斷二力是否平衡
例1 一個物體同時受到兩個力的作用,這兩個力的三要素完全相同,那么這兩個力( )
A.一定是平衡力 B.可能是平衡力
C.一定不是平衡力 D.無法判斷
闖關(guān)點撥 當(dāng)兩個力的三要素完全相同,則這兩個力大小相等、方向相同、兩力的作用線重合,顯然方向相同的兩個力不可能成為平衡力,所以本題中兩個力一定不是平衡力.
答 選C
例2
3、 某同學(xué)靜立在磅秤上,下列幾對力中屬于平衡力的是( )
A、人的重力與磅砰對人的支承力
B、人對磅砰的壓力與磅秤對人的支持力
C、磅秤的重力與磅秤對人的支承力
D、磅秤的重力與人的重力
正確區(qū)分平衡力與相互作用力是關(guān)鍵.
闖關(guān)點撥 平衡力是指作用在一個物體上大小相等、方向相反且在同一直線上的兩個力。人的重力與磅秤對人的支承力方向向上,人靜立不動時二力大小相等,符合二力平衡的條件,A正確。人對磅秤的壓力的受力物體是磅秤,施力物體是人,而磅秤對人的支持力的受力物體是人,施力物體是磅秤,它們是一對相互作用力,不是平衡力的關(guān)系,B不正確。 磅秤的重力的受力物
4、體是磅秤,施力物體是地球,而磅秤對人的支持力的受力物體是人,施力物體是磅秤,作用于不同的物體,也不是平衡力的關(guān)系,C不正確.磅秤的重力與人的重力,顯然不作用于同一個物體,不是平衡力,D不正確。
答 選A
題型二 平衡力知識的實際應(yīng)用
例1 受4N重力的電燈懸掛在電線上靜止不動,電線對燈的拉力是多大?方向如何?
闖關(guān)點撥 要掌握應(yīng)用二力平衡的條件解決問題,要強調(diào)分析問題的思路方法.
應(yīng)用二力平衡的條件解決問題,首先要判斷被研究的物體是不是處于靜止或勻速直線運動狀態(tài),只有物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)才可以應(yīng)用這個條件.利用物體的平衡條件解決問題時,可參考以下
5、步驟:
1)明確研究對象──電燈
2)對電燈進行受力分析──受豎直向下的重力、電線對燈的拉力(方向未定)
3)判斷物體運動狀態(tài)──靜止
4)依據(jù)運動和力的關(guān)系──平衡狀態(tài)受力一定為平衡力──二力平衡
5)結(jié)論:拉力大小等于重力大小為4N,拉力方向與重力方向相反,為豎直向上.
答 拉力的大小為4N,方向豎直向上
例2 在豎直的磁性黑板上,小鐵片不會掉下來,這是為什么?請畫出小鐵片的受力示意圖.
圖10-11
闖關(guān)點撥 物體靜止,則物體受到平衡力的作用,豎直方向上受力平衡,重力和鐵片與黑板間的靜摩擦力平衡,重力方向豎直向下,那么靜摩擦力豎直向上
6、.水平方向也受力平衡,即磁體吸引緊壓在黑板的力,和黑板對其向外的壓力.豎直方向的兩個力大小相等、方向相反、作用在一條直線上,水平方向的兩個力也大小相等、方向相反、作用在一條直線上.
答 小鐵片因受磁體吸引緊壓在黑板上,黑板對其有個向外的壓力.鐵片與黑板間有一個豎直向上的靜摩擦力與鐵片重力成為一對平衡力,鐵片就不掉下來了.受力示意圖如圖10-11所示.
圖10-12
例3 如圖10-12所示,A、B、C三物塊疊放在一起,B受到水平向左的拉力,C受到一個水平向右的拉力,它們均靜止,求:
(1)B對A的摩擦力
(2)C對B的摩擦力
(3)地對C的摩擦力
闖關(guān)點撥
7、 本題有兩點值得思考:一是物體所受的摩擦力都是靜摩擦力,而靜摩擦力是被動力,依賴于平衡原理及物體所受的其它外力;二是研究對象為多個物體,在分析多個物體受力時,選好研究對象,可簡化解題步驟.
解 (1)選擇A為研究對象,作受力分析:豎直方向上和是一對平衡力;水平方向上A物不會受除外的其它外力,由A處于平衡狀態(tài),合力為零可知.
(2)選擇AB整體為研究對象,作受力分析:豎直方向上和是一對平衡力,水平方向上和是一對平衡力,可得:FCB=F1=12N,方向水平向右.
(3)選擇ABC整體為研究對象,作受力分析:豎直方向上和是一對平衡力,水平方向上,、和三力平衡,可知,方向水平向左.
8、
智 能 訓(xùn) 練
基礎(chǔ)知識訓(xùn)練
1.文具盒放在水平桌面上,它所受重力為G,對桌面壓力為F,桌面對文具盒支持力為N,則上述的幾個力中,互相平衡的兩個力是 . (題型一)
2.在研究滑動摩擦力時,是用彈簧測力計拉著木塊在水平桌面上做______運動,彈簧測力計的示數(shù)表示______力的大?。鶕?jù)____ __的條件可知,這時彈簧測力計的示數(shù)與______的大小相等,因此可間接地知道滑動摩擦力的大?。? (題型二)
3.某工地的起重機要吊裝一個工件,該工件重1200N.當(dāng)起重機以2m/s勻速吊著工
9、件上升時,起重機的鋼繩受到的拉力為 N;當(dāng)起重機以5m/s速度勻速吊著工件下降時,鋼繩受到的拉力為 N,拉力的方向為 ;當(dāng)起重機吊著工件以4m/s的速度沿水平方向做直線運動,工件受到的拉力為 . (題型二)
4.天花板上吊一盞燈,吊線的重力忽略不計,下列各對力中屬于平衡力的是(???? )
(題型一)
A.天花板對吊線的拉力和吊線對天花板的拉力
B.燈對吊線的拉力和吊線對燈的拉力
10、
C.天花板對吊線的拉力和吊線對燈的拉力
D.燈受到的重力和吊線對燈的拉力
圖10-13
5.如圖10-13所示,放在水平桌面上的物體的質(zhì)量為5kg,用10N的水平拉力使物體向右做勻速直線運動,下面的說法哪種正確:( ) (題型二)
A.物體受到向左49N的摩擦力
B.物體受到向左10N的摩擦力
C.物體受到向右10N的摩擦力
D.物體受到的摩擦力等于零
6.一跳傘運動員的質(zhì)量為65kg,降落傘的質(zhì)量為5kg。運動員在空中張開傘勻速豎直下降,在此過程中人和傘受到空氣阻力的大小為(取g=10N/kg)
11、( ) (題型二)
F
圖10-14
A.650N B.65N C.700N D.70N
7.如圖10-14所示,用F=150N的水平力把重50N的物體壓在豎直墻壁上,當(dāng)物體靜止時受到摩擦力的大小為 ( )(題型二)
A.0N B.50N
C.150N D.200N
8.一同學(xué)用水平力推停放在水平地面上的汽車,沒能推動。此時( ) (題型二)
A.人推車的力與車受的重力是一對平衡力
B.人推車的力與車對人的作用力是一對平衡力
C.人推車的力的大小小于地面對車的摩擦力
D.人推車的力的大小等于地面對車的
12、摩擦力
綜合提高訓(xùn)練
圖10-15
1.用彈簧測力計沿水平方向拉著一木塊在水平木板上做勻速直線運動時,彈簧測力計的示數(shù)為12N。若將拉力增大,當(dāng)彈簧測力計的示數(shù)變?yōu)?0N時,木塊受到的滑動摩擦力的大小為____________N。(題型一)
2. 如圖10-15所示,水平地面上有甲、乙兩個物體疊放在一起,有一大小為10N的水平向左的拉力F作用在乙物體上后,甲、乙兩物體仍保持靜止?fàn)顟B(tài)。已知甲物體的質(zhì)量為4kg,乙物體的質(zhì)量為6kg,則物體甲受到的水平作用力為 N;如果當(dāng)拉力F增大到20時,物體甲和乙均以相同的速度沿地面向左做勻速直線運動,則此時甲物體受到的水平作用力為
13、 N。(題型二)
3.兩個相同的物塊A、B疊放在一起,受10N的水平推力F1作用,在水平地面上一起做勻速直線運動(圖甲),那么物塊B受到的摩擦力為_________N.若將物塊B取下與物塊A并列,再讓它們一起在地面上勻速前進(圖乙),那么需要的水平推力F2為_________N.(題型二)
4.一個載重氣球在空氣中勻速上升時,受到的浮力為2000N,若在所載重物中再加200N的物體,這時氣球就能勻速下降,假設(shè)氣球上升和下降時所受的浮力和阻力大小不變,則氣球的重力為_________N,受到的阻力為_________N。 (題型二)
5.下列情況中
14、,屬于一對平衡力的是( ) (題型一)
A.靜止在桌面上的書,書對桌面的壓力和重力
B.蘋果下落時所受的重力和蘋果對地球的吸引力
C.沿豎直方向勻速下降的跳傘運動員,運動員與傘的總重力和空氣阻力
D.在平直公路上勻速行駛的汽車的牽引力和重力
6.體育課上常有爬繩索和爬滑桿兩種運動.體重相同的小明和小華兩人想比賽看誰爬桿爬的快.兩人先后以相同的姿勢勻速向上爬,以下說法正確的是( ) (題型二)
A小華爬繩和小明爬桿受到的摩擦力一樣大
B小華爬繩受到的摩擦力的方向是豎直向下
C若小華和小明爬桿和爬繩的速
15、度不一樣,則速度大的人受到的摩擦力要大些
D小明爬繩時自身的重力和手對繩的拉力是一對平衡力
7.關(guān)于平衡力,下列說法正確的是( ) (題型一)
A.物體在平衡力作用下一定保持靜止?fàn)顟B(tài)
B.作用在物體上的兩個力三要素完全相同,這兩個力一定是平衡力
C.物體受到重力和拉力的作用這兩個力方向相反,它們一定是平衡力
D.運動的物體在平衡力作用下,一定保持勻速直線運動狀態(tài)
8.一個物體受到10N的一對平衡力的作用而作勻速直線運動,如果這時這對平衡力同時突然增大到40N,則物體 ( )
16、 (題型二)
A.速度增大 B.按增大后的速度作勻速直線運動
C.仍按原來的速度作勻速直線運動 D.作變速運動
甲
乙
F
圖10-16
9.在光滑水平面上疊放著甲、乙兩物體,如圖10-16所示,甲物體用細線拴在左邊豎直墻上,現(xiàn)用力把乙物體從右端勻速拉出來,所用力F=15N,則甲、乙兩物體受到的摩擦力是( )(題型二)
A.f甲=f乙=15N,f甲向右,f乙向左
B.f甲=f乙=15N,f甲向左,f乙向右
C.f甲=f乙=15N,方向都向左
D.f甲=0,f乙=15N方向向左
17、
10.下圖是某同學(xué)所畫的物體在四種情況下所受力的示意圖,其中正確的是
A.水平面上勻速前進的箱子 B.一對平衡力
在水平方向所受到的力
C.在水中下沉的物體所受到的力 D.浮在水面上的木塊所受到的力
圖10-17
11.圖10-17中物體重20N,在10N水平拉力作用下沿地面向右做勻速直線運動,畫出物體受力示意圖。
12.在使用彈簧測力計測量物體的重力時,要求彈簧測力計和被測物體保持靜止或保持勻速直線運動狀態(tài),為什么?
13.小剛自制了一個泡沫救生圈。其質(zhì)量為8kg,體積
18、為0.06m3。求:①救生圈漂浮在水面上時,它所受的浮力為多大?②當(dāng)小剛躺到救生圈上面時,救生圈剛好完全浸沒在水中,則小剛的重力是多少?(g=10N/kg)
10.2參考答案
基礎(chǔ)知識訓(xùn)練 1.G和N 2.勻速直線 拉力 二力平衡 摩擦力
3.1200 1200 豎直向上 1200
4.D 5.B 6.C
7.B 析:由物體的運動狀態(tài)可知,物體所受的力肯定是平衡力。在豎直方向上除受向下的重力外,還受到墻壁阻礙其下滑的、方向向上的摩擦力,且兩者大小相等
8.D 析:因為汽車靜止不動,受到的力必然平衡,其中:重力和支持
19、力平衡,推力和靜摩擦力平衡
綜合提高訓(xùn)練 1.12 析:做勻速直線運動時,摩擦力f=12N,當(dāng)拉力增大到20N時,木塊受到的摩擦力的大小和方向均不變。
2.0 0
3.0 10 析:甲圖中,B在做勻速直線運動,所以B在水平方向上的力互相平衡,因而B受到的摩擦力是不存在的。F1=f(地面對A的摩擦力)。乙圖中,F(xiàn)2=fˊ(地面A、B的摩擦力,因為兩圖中對地面的壓力及接觸面的粗糙程度均相同,所以fˊ=f,則F2=F1=10N
4.1900 100 析:設(shè)氣球的重力為G,阻力為f,浮力為F浮。氣球勻速上升時,
F浮-f=G ① 氣球勻速下降時,F(xiàn)浮+f
20、=G+ 200N ② 由①、②式可求得f=100N,G=1900N
5.C 6.A 7.D 8.C 9.A 10.B
11.物體共受到四個力的作用:重力G、支持力N、拉力F和摩擦力f,其中G和N是一對平衡力,F(xiàn)和f是一對平衡力。受力示意圖如右圖所示
12.只有當(dāng)彈簧測力計和物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)時由二力平衡以及相互作用規(guī)律,可準(zhǔn)確得到物體重力的大小
13.①救生圈漂浮時,它所受的浮力與重力是一對平衡力,大小相等,即F浮=G圈=mg=8kg×10N/kg=80N。 ②救生圈全部浸沒水中時,受到的浮力Fˊ浮=ρ水gV圈=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m3=600N。因為G小剛+G圈=Fˊ浮,所以G小剛=600N-80N=520N