突破2016年中考二力平衡問題疑難點(diǎn)

摘 要：二力平衡問題是近年來中考的熱點(diǎn)內(nèi)容之一.二力平衡的條件可以簡化概括為：等值、反向、同體、共線.一對(duì)平衡力的作用效果：物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或向任一方向做勻速直線運(yùn)動(dòng).因此，相互平衡的兩個(gè)力，不能改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，但是能使物體發(fā)生形變.

關(guān)鍵詞：平衡；關(guān)系；作用點(diǎn)；方向；支持力

作者簡介：袁紅梅（1980-），女，湖南新化縣人，大學(xué)本科，中學(xué)物理一級(jí)教師，研究方向：物理減負(fù)高效教學(xué).

判斷兩個(gè)力是否平衡可按照二力平衡的四個(gè)條件進(jìn)行判斷，此時(shí)一定要看它是否同時(shí)滿足上述的四個(gè)條件，缺少上述四個(gè)條件中的任何一個(gè)，都不能認(rèn)為屬于二力平衡狀態(tài)，二力平衡的條件中，“同體”和“共線”這兩個(gè)條件往往被剛剛接觸這部分知識(shí)點(diǎn)的學(xué)生遺漏，在解決二力平衡問題時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤；也可根據(jù)物體是否處于平衡狀態(tài)來確定受到的兩個(gè)力是否平衡力.

二力平衡的條件也可以逆向應(yīng)用于物體的受力情況分析.如果明確知道一物體處于二力平衡狀態(tài)，只要了解了其中一個(gè)力，對(duì)另一個(gè)力的情況就可以準(zhǔn)確描述了.比如說，一物體放在水平桌面上，它將受到重力和桌面對(duì)它的支持力，物體處于平衡狀態(tài).如果此時(shí)我們知道了物體的重力的大小，則根據(jù)二力平衡的另外三個(gè)條件“等大、反向、共線”的關(guān)系，也就知道了支持力的大小、方向及作用點(diǎn)了.

二力平衡現(xiàn)象中的兩個(gè)力，可以單獨(dú)存在，即一個(gè)力消失，另一個(gè)力還可以存在，比如電線豎直懸吊著燈泡處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)電線對(duì)燈泡的拉力與燈泡受到的重力是一對(duì)平衡力，如果電線突然斷裂，則電線對(duì)燈泡的拉力消失，而燈泡受到的重力依然存在；兩個(gè)力的性質(zhì)可以不同，比如重力與拉力，就是兩種性質(zhì)不同性質(zhì)的力.

1 圖像問題

例1 （2016·安徽）如圖1，一物塊放在粗糙的水平地面上，在斜向上的拉力F的作用下向右做勻速直線運(yùn)動(dòng).以下說法正確的是（ ）

A.在水平方向上，物體受到地面的摩擦力和拉力F沿水平方向的分力

B.在水平方向上，物體受到拉力F與地面的摩擦力是一對(duì)平衡力

C.在豎直方向上，物體只受到地面的支持力和拉力F沿豎直方向的分力

D.在豎直方向上，物體受到的重力和地面的支持力是一對(duì)平衡力

解析：A、對(duì)物體在水平方向上進(jìn)行受力分析可知，在水平方向上，物體受到地面的摩擦力和拉力F沿水平方向的分力作用，故A正確；

B、水平方向合力為0，即地面的摩擦力和拉力F沿水平方向的分力合力為0，所以物體受到拉力F與地面的摩擦力不是一對(duì)平衡力，故B錯(cuò)誤；

C、對(duì)物體在豎直方向上的受力情況進(jìn)行分析可知，在豎直方向上，物體受到重力、地面的支持力和拉力F沿豎直方向的分力三個(gè)力的作用.故C錯(cuò)誤；

D、豎直方向合力為0，即重力，支持力與拉力分力的合力為0，所以物體受到的重力和地面對(duì)物體的支持力不是一對(duì)平衡力，故D錯(cuò)誤.答案選A.

點(diǎn)撥：此題考查平衡力的辨別，涉及到拉力的分力，對(duì)于初中學(xué)生來說有點(diǎn)超綱，但只要對(duì)物體進(jìn)行正確的受力分析，便可化難為易.

例2 （2016·聊城）如圖2所示，在水平公路上勻速行駛的太陽能汽車受到兩對(duì)平衡力的作用，請(qǐng)?jiān)趫D2上畫出汽車受力的示意圖.

解析：以汽車為研究對(duì)象，分析受力情況：重力G、路面的支持力F支、摩擦力F阻和牽引力F牽，汽車勻速運(yùn)動(dòng)，重力G與路的支持力F支平衡，摩擦力F阻和牽引力F牽，畫出汽車受力的示意圖如圖：

點(diǎn)撥：作力的示意圖，起點(diǎn)或終點(diǎn)表示力的作用點(diǎn)，平衡力的長度要相等.

2 多力平衡

例3 （2016·天津）直升機(jī)沿豎直方向勻速升空時(shí)，在豎直方向上受到升力F、重力G和阻力f，下面關(guān)于這三個(gè)力的關(guān)系式正確的是（ ）

A.F>G+fB.F

C.F=G+fD.F=G-f

解析：直升機(jī)沿豎直方向勻速升空時(shí)，處于平衡狀態(tài)，所以受到的是平衡力.由題意知，直升機(jī)在豎直方向上受到升力F、重力G和阻力f，其中升力F豎直向上.重力G和阻力f都豎直向下，則三者的關(guān)系是F=G+f.答案選C.

點(diǎn)撥：會(huì)對(duì)直升機(jī)的受力情況進(jìn)行分析，知道物體在平衡狀態(tài)時(shí)受到平衡力的作用，是解答的關(guān)鍵.

3 實(shí)際應(yīng)用

例4 （2016·廣西）人沿水平方向推裝滿沙子的車，如圖4，但沒有推動(dòng)，下列說法正確的是（ ）

A.人對(duì)車的作用力小于車對(duì)人的作用力

B.人對(duì)車的推力小于地面對(duì)車的摩擦力

C.人對(duì)車的推力與地面對(duì)車的摩擦力是一對(duì)平衡力

D.沙子受到的重力與地面對(duì)車的支持力是一對(duì)平衡力

解析：A、人對(duì)車的作用力與車對(duì)人的作用力是一對(duì)相互作用力，所以大小相等，故A錯(cuò)誤；

B、小車處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以受力平衡，人對(duì)車的推力等于地面對(duì)車的摩擦力，故B錯(cuò)誤；

C、人對(duì)車的推力與地面對(duì)車的摩擦力大小相等、方向相反、作用在一條直線上、作用在同一物體上，是一對(duì)平衡力，C正確；

D、沙子受到的重力與地面對(duì)車的支持力大小并不相等，所以不是一對(duì)平衡力，故D錯(cuò)誤.

答案：C.

點(diǎn)撥：熟知一對(duì)平衡力的條件，同時(shí)知道物體處于

平衡狀態(tài)時(shí)，受平衡力的作用，可對(duì)選項(xiàng)中的內(nèi)容逐一判斷.

4 實(shí)驗(yàn)探究

例5 （2016·梧州）在探究“二力平衡的條件”的實(shí)驗(yàn)中，小明采用的實(shí)驗(yàn)裝置如圖5所示.（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明向左盤和右盤同時(shí)加入一個(gè)質(zhì)量相等的砝碼時(shí)，木塊兩邊所受的拉力相等（填“相等”或“不相等”），木塊處于靜止?fàn)顟B(tài).小明再把右盤中的砝碼換成一個(gè)質(zhì)量較大的砝碼時(shí)，發(fā)現(xiàn)木塊仍然處于靜止?fàn)顟B(tài)，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是，于是他把木塊換成小車，并選擇較（填“光滑”或“粗糙”）的實(shí)驗(yàn)桌面，繼續(xù)完成實(shí)驗(yàn).（2）在左右兩盤放入質(zhì)量相等的砝碼，再將小車放在水平面上，然后，松手后，觀察小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這樣做的目的是為了探究不在同一直線上的兩個(gè)力是否能平衡.

解析：（1）由于左盤和右盤中砝碼的質(zhì)量相等，故木塊兩邊所受的拉力相等；小明再把右盤中的砝碼換成一個(gè)較重的砝碼時(shí)，發(fā)現(xiàn)木塊仍是靜止?fàn)顟B(tài)，所以木塊還受平衡力的作用；此時(shí)木塊有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，桌面對(duì)木塊有向左的摩擦力，向左的拉力、向左的摩擦力與向右的拉力這三個(gè)力平衡；為減小摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，當(dāng)把木塊換成小車，應(yīng)選擇較光滑的實(shí)驗(yàn)桌面，繼續(xù)完成實(shí)驗(yàn)

（2）用手將小車扭轉(zhuǎn)一個(gè)角度，兩個(gè)力不在同一直線上，已知兩個(gè)力的大小相等，方向相反，所以可以探究二力平衡時(shí)，兩個(gè)力必須滿足在同一直線上的條件.

答案：（1）相等；桌面與木塊有摩擦力；光滑；（2）扭轉(zhuǎn)一個(gè)角度；

點(diǎn)撥：本題探究二力平衡的條件，明確用控制變量法研究問題，要清楚實(shí)驗(yàn)過程中的每個(gè)細(xì)節(jié)的目的，可根據(jù)二力平衡條件分析解答本題.

參考文獻(xiàn)：

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