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突破2016年中考二力平衡问题疑难点

2017-05-31袁红梅

中学物理·初中 2017年4期
关键词:支持力平衡关系

摘 要:二力平衡问题是近年来中考的热点内容之一.二力平衡的条件可以简化概括为:等值、反向、同体、共线.一对平衡力的作用效果:物体保持静止状态或向任一方向做匀速直线运动.因此,相互平衡的两个力,不能改变物体的运动状态,但是能使物体发生形变.

关键词:平衡;关系;作用点;方向;支持力

作者简介:袁红梅(1980-),女,湖南新化县人,大学本科,中学物理一级教师,研究方向:物理减负高效教学.

判断两个力是否平衡可按照二力平衡的四个条件进行判断,此时一定要看它是否同时满足上述的四个条件,缺少上述四个条件中的任何一个,都不能认为属于二力平衡状态,二力平衡的条件中,“同体”和“共线”这两个条件往往被刚刚接触这部分知识点的学生遗漏,在解决二力平衡问题时出现错误;也可根据物体是否处于平衡状态来确定受到的两个力是否平衡力.

二力平衡的条件也可以逆向应用于物体的受力情况分析.如果明确知道一物体处于二力平衡状态,只要了解了其中一个力,对另一个力的情况就可以准确描述了.比如说,一物体放在水平桌面上,它将受到重力和桌面对它的支持力,物体处于平衡状态.如果此时我们知道了物体的重力的大小,则根据二力平衡的另外三个条件“等大、反向、共线”的关系,也就知道了支持力的大小、方向及作用点了.

二力平衡现象中的两个力,可以单独存在,即一个力消失,另一个力还可以存在,比如电线竖直悬吊着灯泡处于静止状态,此时电线对灯泡的拉力与灯泡受到的重力是一对平衡力,如果电线突然断裂,则电线对灯泡的拉力消失,而灯泡受到的重力依然存在;两个力的性质可以不同,比如重力与拉力,就是两种性质不同性质的力.

1 图像问题

例1 (2016·安徽)如圖1,一物块放在粗糙的水平地面上,在斜向上的拉力F的作用下向右做匀速直线运动.以下说法正确的是( )

A.在水平方向上,物体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,物体受到拉力F与地面的摩擦力是一对平衡力

C.在竖直方向上,物体只受到地面的支持力和拉力F沿竖直方向的分力

D.在竖直方向上,物体受到的重力和地面的支持力是一对平衡力

解析:A、对物体在水平方向上进行受力分析可知,在水平方向上,物体受到地面的摩擦力和拉力F沿水平方向的分力作用,故A正确;

B、水平方向合力为0,即地面的摩擦力和拉力F沿水平方向的分力合力为0,所以物体受到拉力F与地面的摩擦力不是一对平衡力,故B错误;

C、对物体在竖直方向上的受力情况进行分析可知,在竖直方向上,物体受到重力、地面的支持力和拉力F沿竖直方向的分力三个力的作用.故C错误;

D、竖直方向合力为0,即重力,支持力与拉力分力的合力为0,所以物体受到的重力和地面对物体的支持力不是一对平衡力,故D错误.答案选A.

点拨:此题考查平衡力的辨别,涉及到拉力的分力,对于初中学生来说有点超纲,但只要对物体进行正确的受力分析,便可化难为易.

例2 (2016·聊城)如图2所示,在水平公路上匀速行驶的太阳能汽车受到两对平衡力的作用,请在图2上画出汽车受力的示意图.

解析:以汽车为研究对象,分析受力情况:重力G、路面的支持力F支、摩擦力F阻和牵引力F牵,汽车匀速运动,重力G与路的支持力F支平衡,摩擦力F阻和牵引力F牵,画出汽车受力的示意图如图:

点拨:作力的示意图,起点或终点表示力的作用点,平衡力的长度要相等.

2 多力平衡

例3 (2016·天津)直升机沿竖直方向匀速升空时,在竖直方向上受到升力F、重力G和阻力f,下面关于这三个力的关系式正确的是( )

A.F>G+fB.F

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

解析:直升机沿竖直方向匀速升空时,处于平衡状态,所以受到的是平衡力.由题意知,直升机在竖直方向上受到升力F、重力G和阻力f,其中升力F竖直向上.重力G和阻力f都竖直向下,则三者的关系是F=G+f.答案选C.

点拨:会对直升机的受力情况进行分析,知道物体在平衡状态时受到平衡力的作用,是解答的关键.

3 实际应用

例4 (2016·广西)人沿水平方向推装满沙子的车,如图4,但没有推动,下列说法正确的是( )

A.人对车的作用力小于车对人的作用力

B.人对车的推力小于地面对车的摩擦力

C.人对车的推力与地面对车的摩擦力是一对平衡力

D.沙子受到的重力与地面对车的支持力是一对平衡力

解析:A、人对车的作用力与车对人的作用力是一对相互作用力,所以大小相等,故A错误;

B、小车处于静止状态,所以受力平衡,人对车的推力等于地面对车的摩擦力,故B错误;

C、人对车的推力与地面对车的摩擦力大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在同一物体上,是一对平衡力,C正确;

D、沙子受到的重力与地面对车的支持力大小并不相等,所以不是一对平衡力,故D错误.

答案:C.

点拨:熟知一对平衡力的条件,同时知道物体处于

平衡状态时,受平衡力的作用,可对选项中的内容逐一判断.

4 实验探究

例5 (2016·梧州)在探究“二力平衡的条件”的实验中,小明采用的实验装置如图5所示.(1)实验时,小明向左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码时,木块两边所受的拉力相等(填“相等”或“不相等”),木块处于静止状态.小明再把右盘中的砝码换成一个质量较大的砝码时,发现木块仍然处于静止状态,出现这种现象的原因是,于是他把木块换成小车,并选择较(填“光滑”或“粗糙”)的实验桌面,继续完成实验.(2)在左右两盘放入质量相等的砝码,再将小车放在水平面上,然后,松手后,观察小车运动状态,这样做的目的是为了探究不在同一直线上的两个力是否能平衡.

解析:(1)由于左盘和右盘中砝码的质量相等,故木块两边所受的拉力相等;小明再把右盘中的砝码换成一个较重的砝码时,发现木块仍是静止状态,所以木块还受平衡力的作用;此时木块有向右运动的趋势,桌面对木块有向左的摩擦力,向左的拉力、向左的摩擦力与向右的拉力这三个力平衡;为减小摩擦力对实验的影响,当把木块换成小车,应选择较光滑的实验桌面,继续完成实验

(2)用手将小车扭转一个角度,两个力不在同一直线上,已知两个力的大小相等,方向相反,所以可以探究二力平衡时,两个力必须满足在同一直线上的条件.

答案:(1)相等;桌面与木块有摩擦力;光滑;(2)扭转一个角度;

点拨:本题探究二力平衡的条件,明确用控制变量法研究问题,要清楚实验过程中的每个细节的目的,可根据二力平衡条件分析解答本题.

参考文献:

[1]华庆富.2016年中考物理热点新闻延伸题[J].中学物理(初中版),2016(10):95-96.

[2]王多权.功率估测问题思路梳理[J].数理化学习(初中版),2016(3):49.

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