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同一直线上二力的合成规律-二力平衡的条件-二力平衡和相互作用力的区别详细信息
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7.4 物体受力时怎样运动

同一直线上二力的合成规律,二力平衡的条件 


揭示规律。小试身手
方法点拨】

变式训练】

1、.如图所示,弹簧秤及细绳重力不计,砝码重G=50牛,静止时的弹簧秤的示数和所受的合力分别为(    )


A、50牛,50牛          B、0牛,0牛
C、50牛,0牛            D、0牛,50牛
1、C; 【分析】以弹簧秤为研究对象,弹簧秤所受的拉力等于砝码重,即F = G =50牛,所以弹簧秤的示数为50牛。
把弹簧秤作为一个整体来看,它受到右边绳子向右的拉力F,左边绳子向左的拉力FG。这两个力大小相等、方向相反、作用在同一物体、同一直线上,即二平衡。弹簧秤在水平方向上受到平衡力作用而处于静止状态,所以它受到的合力为零。正确答案:选C。

 

 

 

 

 

方法点拨】物体受平衡力作用,一定处于平衡状态。物体处于平衡状态,一定受到平衡力作用。根据二力平衡条件,已知一个力,就可以求出另一个力的大小和方向。
变式训练】
2、 作用在物体上的两个力,能使物体保持匀速直线运动状态的是(    )。
 
  
  
    
    ① A和B      ② A和C   
   ③ B和C        ④ C和D
   2③;【分析】根据二力平衡条件:“二力大小平等、方向相反、在同一直线上、同在一个物体上”四个条件来判断,有B和C满足,则 和 是平衡力,在平衡力作用下的物体将保持匀速直线运动或静止状态。因此,B和C能使物体保持匀速直线运动状态。
     点评:二力平衡条件中,如果能满足“二力大小相等、方向相反、在同一直线上、同在一个物体上”这四个条件,物体会作“保持匀速直线运动或静止状态”。如果能满足“物体作保持匀速直线运动或静止状态”,也有“二力大小相等、方向相反、在同一直线上、同在一个物体上”成立。

 

 

 

 

 

方法点拨】
1.静止的物体要想运动,必须受到非平衡力的作用,并且运动方向和和外力的方向相同。
2.运动的物体,若受到一个与运动方向相反的合外力的作用,它将由快到慢。
3.运动的物体,若受到一个与运动方向不在一条直线上的力的作用,运动方向将发生改变。  

变式训练】
3、下列现象中,物体运动状态没有发生变化的是( )
    A. 关闭发动机后向前滑行的汽车
    B. 汽车匀速转弯
    C. 正在空中匀速下降的伞兵
    D. 钟表指针来回摆动
    3、C;【分析】物体运动状态有没有发生变化,跟力有关,力可以改变物体的运动速度大小、运动方向和物体的
形状。发动机关闭后,汽车在阻力作用下速度减慢;汽车转弯,是力改变运动方向;钟表来回摆动,是改变
运动方向。只有速度不变、方向竖直向下下降的伞兵运动状态没有改变。
   4、一个重500N的人站在电梯中,求下列各种情况下电梯底面对人的支持力大小和方向;
(1)人和电梯一起静止不动;
(2)人和电梯一起以1.5m/s速度匀速上升.
(3)人和电梯一起以2.0m/s速度匀速下降.
【解析】解题关键是要明确人在竖直方向受到哪些力的作用,认识静止和做匀速直线运动的物体都是受平衡力作用。所以,根据受力分析和平衡力关系可知(1),(2),(3)中支持力大小均为500N,方向竖直向上。

 

知识全解。吃透教材
知识点1同一直线上二力的合成

几个力共同作用的效果可以用一个力来代替,则这个力就是那几个力的合力(那几个称为这个力的分力)。可见,合力概念是建立在“等效”的基础上。既然是从力的作用效果着手,因此在分析一个物体受力时,合力和分力是不共存的。如:甲、乙两人拉车前进,也可用一个丙代替这甲、乙两人拉车前进,则丙对车拉力就是前甲、乙两人对车拉力的合力。显然不能理解为甲、乙、丙三个人同时在拉车。
①沿同一直线上,方向相同的二力的合成:
合力的大小:等于两个力大小之和。F合=F1+F2
合力的方向:跟两个力的方向相同。
②沿同一直线上,方向相反的二力的合成:
合力的大小:等于两个力大小之差。F合=F1-F2
合力的方向:跟较大力的方向相同。

【例1】如图(甲)所示,用大小相等、方向相反的两个力F1、F2拉弹簧测力计,若两个力的大小均为2N,问:弹簧测力计的示数和两个力的合力各为多少?

 

 


【分析】在同直线上方向相反的二力的合成,合力的大小为二力之差,故合力为零。对弹簧测力计的示数,我们可以设想:将弹簧测力计的一端固定在墙上,另一端用2N的拉力拉挂钩,如图(乙)所示。显然弹簧测力计的示数为2N。这时,墙面受到弹簧测力计向右的拉力为2N。根据物体间力的作用是相互的,相互作用的力大小相等的原理,墙面对弹簧测力计也有一个向左的拉力,大小为2N。这时弹簧测力计的受力情况与图(甲)所示的情况一样,所以图中弹簧测力计的示数为2N。
【答案】2N,2N。
【评点】 本题考查的是弹簧测力计的示数及二力合成的有关知识。对于不同形式的作用,效果有时是相同的,对不熟悉的问题我们可以根据所学知识转化为较明确的形式来方便解题。
知识点2】二力平衡的条件
    (1)一个物体在两个力的作用下,如果保持静止状态或匀速直线运动状态,就说这两个力是平衡的。
    (2)二力平衡的条件:作用在一个物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一条直线上,则这两个力就彼此平衡,如图所示。

 

((3)要特别注意:力平衡与作用力和反作用力的区别。

 

二力平衡的两个力

作用力与反作用力

受力物体

同一个物体

两个物体

力的性质

不一定相同

一定相同

力的效果

物体保持平衡

各有各的效果,与相互作用的两个物体运动状态无关。

力的变化

一个力发生变化,另一个力不一定发生变化

同时产生,同时作用,同时同样变化,同时消失。

合力

合力为零

无合力概念

施力物体

其它两个物体

相互为施力物体

从理论上讲,物体保持静止状态或匀速直线运动状态的条件是:不受力或受平衡力。但是在现实生活中,不受任何外力的物体是不存在的,所以我们实际见到的保持静止或匀速直线运动状态的物体,都是由于受到平衡力的作用。在物体只受两个力作用的情况下,我们可以进行如下推理或判断:
物体静止或做匀速直线运动 二力平衡 符合二力平衡条件
即根据二力平衡的知识,已知物体的运动状态,可以分析确定二力的大小、方向关系;已知物体的受力情况,又可以判断出物体的运动状态。

【例2】天花板上吊一盏灯,吊线的重力忽略不计,下列各对力中属于平衡力的是    (     )
A.天花板对吊线的拉力和吊线对天花板的拉力
B.灯对吊线的拉力和吊线对灯的拉力
C.天花板对吊线的拉力和吊线对灯的拉力
D.灯受到的重力和吊线对灯的拉力
【分析】在解答此类问题时,应对各力进行分析,看所叙述的两各力是否符合二力平衡的条件:同体、共线、反向、等大。在四个条件中,比较容易出错的是两个力没有作用在同一个物体上,即没有满足同物的条件,因此在分析时首先要注重各力的受力物体,为直观的看出题中所述两个力作用的物体,可在受力物体下画线或加点。如选项A中,“天花板对吊线的拉力和吊线对天花板的拉力”,这样很容易得出结论A中两个力不是平衡力。同理可得出选项B、C也是错误的,选项D正确。
【答案】D。

 

知识点3】非平衡力和物体运动状态的变化
力与运动的关系
(1)物体不受外力作用时,保持原来的运动状态,即原来静止的物体,仍然保持静止,原来运动的物体,仍然保持匀速直线状态;
(2)物体受平衡力作用时,保持原来的运动状态,与物体不受外力作用的效果一样。
(3)物体受非平衡力作用时,原来的运动状态一定会改变。

 

【例3】如图所示,是利用每秒闪光10次的照相装置拍摄到的四个物体运动的闪光照片(友情提示:图中的黑点表示物体)其中可能受到平衡力作用的物体是: ( )


【分析】A的方向在改变因而运动状态改变,故受到非平衡力的作用,B运动的速度大小在改变,C运动的速度大小在改变而受到非平衡力。D做匀速直线运动故受平衡力作用。
【答案】D
说明:力与物体运动的关系可以小结成(1)物体不受外力作用时,保持原来的运动状态,即原来静止的物体,仍然保持静止,原来运动的物体,仍然保持匀速直线状态;(2)物体受平衡力作用时,保持原来的运动状态,与物体不受外力作用的效果一样。(3)物体受非平衡力作用时,原来的运动状态一定会改变。

 

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