九年级物理二力平衡同步练习

12．5 牛顿第一运动定律 12．6二力平衡上小学的小丽同学听老师说，由于地球自转，当地地面的速度大约是360m/s ，便产生了一个想法：地球既然转得这么快，那么当自己跳起来落回地面时，地面一定转动了一段很大的距离，自己就不会落在原地． 下课后便急忙跑到操场上去试试．使劲向上跳，但总是落回到原处．小丽怎么也不明白其中的道理．你能解释吗？ 智 能 提 要问：如何认识牛顿第一定律中“没有受到外力作用”和“总保持”这两个词的含义？ 答：“没有受到外力作用”是指定律成立的条件，它包含两种情况：一是该物体没有受到外力对它的作用，这是一种理想情况；二是该物体在某一方向上没有受到外力的作用．例如，物体在光滑的水平面上运动，由于没有摩擦力，物体在水平方向不受外力的作用，它将在水平面上保持匀速直线运动，并一直运动下去．“总保持”有“原来是怎样，后来也仍然是怎样”的意思．问：定律中“或”能不能说成“和”？答：不能，“或”的意思是指两种状态必居其一，不能同时存在．究竟处于哪一种运动状态，要看物体原来是运动的，还是静止的．原来静止的物体在没有受到外力作用的时候仍保持静止状态；原来运动的物体在没有受到外力作用的时候将保持匀速直线运动状态． 问：怎样正确认识“惯性”的概念？惯性是物体的一种固有属性，是物体在任何时候、任何条件下都具有的性质．不论物体是否受到外力的作用．不论物体是否运动、怎样运动，它都具有惯性．惯性是由物体质量决定的，质量越大，惯性越大．例如：火车的质量比汽车大，火车的惯性就比汽车大．问：如何判定一个物体是否处于二力平衡？答：一是根据物体的运动状态来判定．当物体只受两个力作用时，如果处于静止状态或匀速直线运动状态，那么这两个力就一定是平衡力，处于二力平衡．二是根据二力平衡的条件来判定．首先，看物体受到的两个力是否作用在同一个物体再分析两个力是否符合“作用在同一直线上，大小相等，方向相反”，若这些条件都满足，则物体就处于二力平衡．只要其中有任一个条件不满足，物体就不能处于二力平衡．问：怎样正确区分平衡力和相互作用力？答：物体受到两个力的作用而处于平衡状态，这两个力叫做平衡力．两个物体间发生相互作用而产生的两个力，叫相互作用力．它们都具有大小相等、方向相反、作用在同一直线上的特点，但二者有本质上的区别．平衡的二力作用在同一物体上，即受力物体是一个，而施力物体分别是其它的两个物体，相到的重力和桌面对它的支持力作用在同一个铅笔盒上．它处于静止状态，重力和支持力笔盒的支持力是铅笔盒与桌面发生相互作用产生的一对力，它们分别作用在桌面和铅笔盒问：二力平衡的条件有哪些应用？答：一是根据已知力的大小和方向求出另一个力的大小和方向；二是利用二力平衡条件判定物体的运动状态．当物体只受到两个力的作用，并且满足二力平衡时，则可以判定物体处于静止状态或匀速直线运动状态．例如分析火车或汽车在水平路面上作匀速直线运动时，若汽车受到发动机的牵引力是已知的，则可以根据牵引力求出汽车在水平方向上受到的摩擦力的大小，同时得到摩擦阻力的方向与牵引力方向相反的结论． 中 考 撷 要三年来，本节内容始终是中考的重要对象，因为这一部分内容是力学的基础，不仅经常进行单独考查，还大量出现在综合题中．考察的范围为惯性定律及惯性现象的解释、二力平衡的分析及应用．各种题型均大量出现本节考点，如选择题、填空题、实验题、作图题等．其中惯性是近几年中考的热点．智 能 拓 展惯性与交通随着现代化城市的发展和交通工具的高速化，如何既提高交通效率，又能确保人民的生命安全，就成为当前城市管理的一个重要内容．因此，各大中城市都颁布了一些地方性交通法规，在这些法规中，不少内容都涉及到惯性和交通的关系．（1）马路上的人行横道线在城市的交通干线上，横穿马路必须走人行横道线，不得随意穿行．骑自行车拐弯时，必须提前举手示意，不得猛拐．这些规定，一方面是为了提高路口的车辆通行能力，提高效率，减少汽车因减速、发动带来的空气污染；另一方面则是考虑到汽车的惯性给人们的安全带来的威胁，由于惯性，任何物体运动状态的变化都不能在瞬间实现，需要一定的时间来完成这个变化过程，很多交通事故的发生就是因为忽视了这个惯性问题而造成的．（2）惯性刹车惯性对交通有害也有利．惯性刹车就是人们利用惯性有利方面的一种做法．马路上行驶的卡车或拖拉机后面，常挂有拖车．当拖车装满货物质量很大，惯性也很大．当车平稳匀速前进时，拖车的惯性对车辆的行驶没有什么影响，但是当车紧急刹车时，拖车的惯性对车辆运动状态变化的影响就立即显现出来了．紧急刹车时，如果刹车装置在前面的卡车，前面的卡车头停止了，而后面的拖车由于惯性却按原来的速度往前冲，在很短的时间内产生巨大的破坏力，拖车质量越大，破坏作用也越大，它不仅会使车辆失控，还有可能扭断牵引拖车的连接杆，甚至造成翻车事故．怎样减少惯性带来的这种危害呢？实践中，人们找到了借助拖车惯性进行刹车的方法．在卡车与拖车的连接处，套装惯性刹车装置：一个套装了弹簧的连杆．当车辆紧急刹车时，连杆随卡车停止而停止，拖车由于惯性会继续向前冲，弹簧迅速被压缩，压缩的弹簧把这种强烈的冲击作用通过曲杆带动装在拖车轮上的制动器，从而使拖车刹车装置制动，把车刹住．这一连串动作是由于惯性而往前冲时完成的，得益于拖车的惯性，刹车动作完成得有力而及时，这种惯性制动灵敏而且可靠． 智能 归 例题型一考查你是否理解了牛顿第一定律例1 水平桌面上，物体在水平力F 作用下向右运动，当它离开桌面时，假如所受的一切外力同时消失，那么它将（ ）A ．沿竖直方向下落B ．沿水平方向向右作匀速直线运动C ．作曲线运动D ．无法确定运动情况知识点 理解牛顿第一定律闯关点拨 根据牛顿第一定律，一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态．原来静止的物体将保持静止状态；原来运动的物体将保持匀速直线运动状态．解由题意可知，物体离开桌面时已处于运动状态，那么当一切外力同时消失时，物体将维持离开桌面时的运动状态，继续向右作匀速直线运动．答 选B例2 如图11-46所示，木块放在表面光滑的小车上并随小车一起沿桌面向左做匀速直线运动．当小车遇障碍物而突然停止运动时，车上的木块将（ ）A ．立即停下来B ．立即向前倒下C ．立即向后倒下D ．仍继续向左作匀速直线运动知识点 考查对牛顿第一定律的理解闯关点拨 （1两字．（2）原来运动的物体在没有受到外力作用的时候将保持匀速直线运动状态．解 木块原来随小车一起向左运动，当小车突然停止时，木块在水平方向上没有受到外力的作用，根据牛顿第一定律，木块将继续向左作运速直线运动．答 选D[变形思考] 若本题中“光滑”两字去掉，结果将怎样？答 向前倒下 题型二 考查对惯性的认识和理解，并会解释惯性现象，培养应用知识解决实际问题的能力例1 下列现象中不能用惯性知识解释的是（ ）图11-46A ．跳远运动员的助跑速度越大，跳远成绩往往越好B ．用力将物体抛出去，物体最终要落到地面上C ．子弹离开枪口后仍然能继续高速向前飞行D ．古代打仗时，使用绊马索能将敌方飞奔的马绊倒知识点 考查惯性知识闯关点拨 物体保持运动状态不变的性质叫做惯性．所有物体都有惯性．对于题述的这些现象能否用惯性知识加以解释，关键在于物体是否体现出由于惯性而保持原有的运动状态这一特点．A 、C 、D 选项中所举的现象均是由于物体的惯性所致，而B 选项中的物体之所以要落回到地面上，是因为抛出去的物体受到重力作用，不是惯性的缘故．答 选B例2 一杯水放在列车内的水平桌面上，如果水面突然发生了如图11-47所示的变化，则11-47列车的运动状态可能发生的变化是 ( )①列车突然向右启动②列车突然向左启动③列车向右运动时突然刹车④列车向左运动时突然刹车A ．①或②B ．①或③C ．②或③D ．②或④知识点 用惯性知识解释日常生活中的有关现象闯关点拨 任何物体在任何情况下都具有惯性，即无论物体是静止还是运动，无论物体怎样运动，无论物体是气态、液态还是固态，都具有惯性．当列车突然向右启动或向左运动时突然刹车时，杯中的水由于惯性保持静止或保持向左运动的性质，而向左倾倒运动，故①和④不可能形成图示的状态；当列车突然向左启动或向右运动时突然刹车，则杯中的水要保持原状态不变，而必须向右倾倒运动，形成如图所示达到状态．故C 是正确的．答 选C说明 解释有关惯性现象时，首先要认清研究对象的原有状态，惯性是保持物体原状态不变的性质，这一点尤为重要．[拓展题] 如图11-48所示，水平桌面上放置一个气泡水平仪，当水平仪突然向右运动时，水平仪内的气泡相对水平仪将（ ）A ．向前方移动B ．向后方移动C ．可能向前运动，也可能向后运动D ．静止不动闯关点拨 本题涉及两个知识点：第一，一切物体都具有惯性；第二，质量是惯性大小的惟一量度．由于气泡的质量与水平仪的水相比十分微小，因而其惯性极小，所以当水平仪突然向右运动时，体现惯性的主要是水平仪内的液体．将水平仪向右移动，由于惯性，液体要保持原来的静止状态，因此液体相对滞后，而同时把质量极小的气泡挤向前方，所以会看到气泡向前方移动．答 选D题型三 会根据二力平衡的条件判断二力是否平衡例1 一个物体同时受到两个力的作用，这两个力的三要素完全相同，那么这两个力（ ）A ．一定是平衡力B ．可能是平衡力C ．一定不是平衡力D ．无法判断图11-47 图11-48知识点 二力平衡的条件闯关点拨 当两个力的三要素完全相同，则这两个力大小相等、方向相同、两力的作用线重合，显然方向相同的两个力不可能成为平衡力，所以本题中两个力一定不是平衡力． 答 选C例2 某同学静立在磅秤上，下列几对力中属于平衡力的是（ ）A ．人的重力与磅砰对人的支承力B ．人对磅砰的压力与磅秤对人的支持力C ．磅秤的重力与磅秤对人的支承力D ．磅秤的重力与人的重力知识点 受力分析以及平衡力的知识闯关点拨 平衡力是指作用在一个物体上大小相等、方向相反且在同一直线上的两个力．人的重力与磅秤对人的支承力方向向上，人静立不动时二力大小相等，符合二力平衡的条件，A 正确．人对磅秤的压力的受力物体是磅秤，施力物体是人，而磅秤对人的支持力的受力物体是人，施力物体是磅秤，它们是一对相互作用力，不是平衡力的关系，B 不正确．的重力的受力物体是磅秤，施力物体是地球，而磅秤对人的支持力的受力物体是人，施力物体是磅秤，作用于不同的物体，也不是平衡力的关系，C 不正确．磅秤的重力与人的重力，显然不作用于同一个物体，不是平衡力，D 不正确．答 选A题型四平衡力知识的实际应用例1 受4N 重力的电灯悬挂在电线上静止不动，电线对灯的拉力是多大？方向如何？ 知识点 受力分析以及平衡力知识的应用闯关点拨 要掌握应用二力平衡的条件解决问题，要强调分析问题的思路方法．应用二力平衡的条件解决问题，首先要判断被研究的物体是不是处于静止或匀速直线运动状态，只有物体处于静止状态或匀速直线运动状态才可以应用这个条件．利用物体的平衡条件解决问题时，可参考以下步骤：1）明确研究对象──电灯2）对电灯进行受力分析──受竖直向下的重力、电线对灯的拉力（方向未定）3）判断物体运动状态──静止4）依据运动和力的关系──平衡状态受力一定为平衡力──二力平衡5）结论：拉力大小等于重力大小为4N ，拉力方向与重力方向相反，为竖直向上． 答 拉力的大小为4N ，方向竖直向上例2 在竖直的磁性黑板上，小铁片不会掉下来，这是为什么？请画出小铁片的受力示意图．知识点 考查受力分析、力的示意图以及平衡力的知识闯关点拨 物体静止，则物体受到平衡力的作用，竖直方向上受力平衡，重力和铁片与黑板间的静摩擦力平衡，重力方向竖直向下，那么静摩擦力竖直向上．水平方向也受力平衡，即磁体吸引紧压在黑板的力，和黑板对其向外的压力．竖直方向的两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上，水平方向的两个力也大小相等、方向相反、作用在一条直线上．答 小铁片因受磁体吸引紧压在黑板上，黑板对其有个向外的压力．铁片与黑板间有一个竖直向上的静摩擦力与铁片重力成为一对平衡力，铁片就不掉下来了．受力示意图如图11-49所示．中考典题精析考题1 我国新交通法规定：坐在小型汽车前排的驾驶员和乘客都应在胸前系上安全带．这主要是为了减轻在下列哪种情况下可能对人体造成的伤害（ ）（福建省厦门市2002年中考题）A ．高速行驶B ．车速太慢C ．突然起动D ．紧急刹车闯关点拨 本题是与惯性有关的典型问题，不论车速快，还是慢，人和车速度相等，不会产生伤害．突然起动时，人向后仰，有靠椅支撑．紧急刹车时，人由于惯性继续向前运动，驾驶员极易受方向盘等的伤害，系上安全带，可起到缓冲作用，减轻对人的伤害． 答 选D说明 本题多次出现在许多省、市的中考题中，究其原因，本题有以下特点：①现象典型，贴近生活．②知识点隐蔽，没有直言惯性，但必须从惯性入手分析．③对学生进行了安全教育．考题2 如图11-所示，物体在水平拉力Ｆ的作用下沿水平桌面匀速向右运动，下列说法中正确的是（ ）（江苏省南京市2004年中考题）A ．物体所受拉力和重力是一对平衡力B ．物体所受重力和桌面对物体的支持力是一对平衡力C ．桌面对物体的支持力和物体对桌面的压力是一对平衡力D ．桌面对物体的支持力和物体受到的摩擦力是一对平衡力 闯关点拨 物体处于匀速直线运动状态，就是处于平衡状态．受两个力的作用处于平衡状态的物体，这两个力必定大小相等，方向相反．解 物体一共受四个力的作用，水平方向两个力：拉力和摩擦力，该两力平衡；竖直方向两个力：重力和支持力，此两力也互相平衡．智 能 训 练基础知识训练1．在体育测试中，铅球出手后仍能向前飞行，是因为铅球具有__ ___． （题型二）2．把衣服抖动几下，能把粘在衣服上尘土抖掉．这是因为抖动衣服时，尘土由于 ，还保持原来的 状态，所以尘土和衣服分离开． （题型二）3．坐在正在行驶的汽车车厢内靠左侧窗口的乘客，突然感到座椅靠背向前压了自己一下，是由于 ；当汽车刹车时，身体将向 倾（填“前”或“后”），当汽车向左拐弯时，身体将向 倾． （题型二）4．文具盒放在水平桌面上，它所受重力为G ，对桌面压力为F ，桌面对文具盒支持力为N ，则上述的几个力中，互相平衡的两个力是 ． （题型三）5．某工地的起重机要吊装一个工件，该工件重1200N ．当起重机以2m/s 匀速吊着工件上升时，起重机的钢绳受到的拉力为 N ；当起重机以5m/s 速度匀速吊着工件下降时，钢图11-49 图11-50绳受到的拉力为 N ，拉力的方向为 ；当起重机吊着工件以4m/s 的速度沿水平方向做直线运动，工件受到的拉力为 ． （题型四）6．关于牛顿第一定律，下列叙述正确的是 ( ) （题型一）A ．物体总保持匀速直线运动或静止状态B ．一切物体在没有受到外力作用时总保持匀速直线运动和静止状态C ．一般物体在没有受到外力作用时总保持匀速直线运动或静止状态D ．一切物体在受到外力作用时一定不会保持匀速直线运动或静止状态7．正在运动着的物体，若受到的一切外力都同时消失，那么它将（ ） （题型一）A ．立即停止B ．改变运动方向C ．先慢下来，然后停止D ．做匀速直线运动 8．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( )（题型三）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9．惯性是造成许多交通事故的原因，下列不是为了防止由于惯性而造成交通事故所制定的交通规则是（ ） （题型二）A ．某些路段要对机动车辆限速B ．车辆快速行驶时要保持车距C ．车辆要右侧通行D ．小型客车的驾驶员必须系安全带10．如图11-51所示，用F =150N 的水平力把重50N 的物体压在竖直墙壁上，当物体静止时受到摩擦力的大小为 （ ） （题型四）A ．0NB ．50NC ．150ND ．200N 11．一同学用水平力推停放在水平地面上的汽车，没能推动。