实验07 探究二力平衡条件实验（解析版）.docx

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1、实验七、探究二力平衡条件实验剖析【实验目的】：探究当物体只受两个力作用而处于平衡状态时.，这两个力必须满足的条件。【实验器材】：弹簧测力计、一张硬纸板、细绳、剪刀等。【实验步骤】:探究当物体处于静止时，两个力的关系；探究当物体处于匀速直线运动状态时，两个力的关系如图a所示，作用在同一物体上的两个力，在大小相等、方向相反的情况下，它们还必须在同一直线,这二力才能平衡。如图b、c所示，两个力在大小相等、方向相反且在同一直线上的情况下，它们还必须在同一物体上,这二力才能平衡。【实验结论】：二力平衡的条件:1.大小相等（等大）2.方向相反（反向）3.同一直线（共线）4.同一物体（同体）【考点方向】：1

2、、在探究究二力平衡问题时，什么因素影响实验结果？答：摩擦力。2、如何减小如图乙所示的不足之处：可以将物块改为小车或者使用更光滑的桌面。3、你认为下图哪个实验更合理？答：甲，应为乙物体受到的摩擦力大，对实验效果影响大。乙4、如何判断物体是否处于平衡状态？答：当物体保持静止或匀速直线运动状态时，都可以判定物体处于平衡状态。5、实验中如何改变拉力的大小？答：通过改变祛码的个数，来改变对小车的拉力大小。6、定滑轮有什么作用：答：改变拉力的方向。7、如何探究两个力作用在同一物体上？答：将纸板从中间剪开，观察纸板是否还处于平衡状态。8、如何探究两个力在同一直线上：答：把纸板转动一个角度，然后松手，观察小车

3、的运动状态。9、实验结论：二力平衡条件：同体、等大、反向、共线。10、实验方法：控制变量法。11、选择静止状态的原因：匀速运动状态不好控制。12、进行多次实验的目的：得出普遍规律，避免偶然性。经典母题如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景:甲(1)小华将系在小卡片(重力可忽略不计)两对角上的细线分别跨过左右支架上的滑轮，并在细线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向,并通过调整 来改变拉力的大小。(2)当小卡片 时，说明小卡片处于平衡状态；卡片平衡后，小华将小卡片转过一个角度，松手后小卡片(填“能”或“不能”)平衡，设计此实验步骤的目的是为了探究。为了验证只有作用在同一物体上的两

4、个力才能平衡，在图中所示情况下，小华下一步的操作是:(4)在探究同一问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，同学们都认为小华的实验优于小明的实验，其主要原因是 oA.减小摩擦力对实验结果的影响B.小卡片是比较容易获取的材料C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡D.小卡片容易扭转实验剖析中小明的问题，可以采取的措施是：。(举一个例子即可)利用图丙装置(选填“能”或“不能”)探究二力平衡的条件。(7)如图丙实验时，如果将右侧两个祛码取下，替换为弹簧测力计，使其竖直向下拉。发现弹簧测力计的示数和左侧两个钩码的重力不相等，其可能的原因是 o(8)实验完成后，请你帮小华总结一下二力平衡的

5、条件：。【答案】(1)相反；钩码个数；(2)静止；不能；不在同一直线上的二力能否平衡；(3)把小卡片剪为两半；(4)A； (5)将小木块改为小车或者选择相对光滑的桌面；(6)能；(7)弹簧自身重力的影响；(8)当同一物体受到等大、反向、在同一条直线上的两个力时，该物体就处于二力平衡状态。【解析】(1)钩码因为重力的作用，会对小卡片施加一个拉力的作用，左端的钩码对小卡片施加一个向左的拉力，右端的钩码对小卡片施加了一个向右的拉力，拉力的大小等于钩码的重力；(2)当物体处于静止或者匀速直线运动状态时，称之为平衡状态；小卡片转过一个角度，小卡片上受到的两个拉力就不在一条直线上，是验证不在同一直线上两个

6、力是否平衡；(3)探究二力平衡时,验证两个力需要作用在同一个物体上,可以把小卡片分成两半变成两个物体；小明将木块放在水平桌面上，木块在水平桌面上静止或运动都可能受到摩擦力的作用，就会影响实验效果；(5)为了减小木块与桌面之间的摩擦，可以用滚动摩擦代替滑动摩擦，或者减小接触面的粗糙程度。(6)只要能到达平衡力的四个条件,就可以研究。(7)由于弹簧测力计正常使用时是竖直向上拉，当竖直向下拉时，由于弹簧测力计自身的重力，会使得测量的数据小于真实的数据。(8)当同一物体受到等大、反向、在同一条直线上的两个力时，该物体就处于二力平衡状态。练习1： (2020常德)在探究“二力平衡条件”的实验中，实验装置

7、如图所示。Fl I| FzA AWB*baw(1)实验时，向左盘和右盘同时放入等重的祛码，这时木块保持静止，说明一对平衡力的；但小明在实验时发现，若向左盘和右盘同时放入不等重的祛码时木块仍然保持静止，则产生这一现象的原Il 是：。（2）现保持我和F2相等，将木块换成小车，然后扭转一定角度，松手后，小车将,设计这一步骤的目的是为了验证二力平衡时的两个力一定 o（3）如果将木块换成弹簧测力计，左右两盘各放入重5N的祛码，则弹簧测力计的示数为 o. IONB. 5NC. ON【答案】（D大小相等；木块与桌面间存在摩擦力；（2）转动回来；在同一条直线上；（3） Bo【解析】左盘和右盘同时放入等重的祛码

8、，则木块左右两边所受的的拉力的大小相等，能处于静止状态，所以能说明一对平衡力的大小相等。小明在实验时，放入左右盘的磋码并不等重，但木块仍能保持静止，时因为木块与桌面之间有摩擦力，所以木块所受的左右两个拉力大小不等，但由于摩擦力的影响，还是能处于平衡状态。将木块换成小车后，小车与桌面的摩擦力较小，小车所受的两个拉力大小虽然相等，但两个拉力的方向不在同一条直线上，于是两个拉力让小车转回原位，所以二力平衡时，两个力大小要相等，方向也需要在同一条直线上。（3）把木块换成弹簧测力计后，在左右盘中放入5N的祛码，则弹簧测力计所受到的拉力为5N,所以其示数也为5N, B选项正确。练习2： （2020泸州）小

9、聪将一根橡皮筋左端固定在墙上，用弹簧测力计拉其右端来“探究两个分力与合（1）实验中使用的弹簧测力计如图甲所示，其分度值为 No（2）小聪用两个弹簧测力计一起沿相同方向作用于橡皮筋上拉到A点，此时两个弹簧测力计的示数分别为Fl=3.0N F2=4.0N；小聪只用一个弹簧测力计把橡皮筋也拉到A点，弹簧测力计的示数F=7.0N,如图乙所示。F的作用效果与Fl、F2共同作用的效果相同，即F为F1和F2的合力这种探究物理规律的方法是：（选填“控制变量法”或“等效替代法”）。（3）小聪在实验中突发奇想，将两弹簧测力计互相垂直作用在橡皮筋上拉到B点，记下两弹簧测力计的示数分别为F3=3.0N、F4=4.0N

10、；然后只用一个弹簧测力计把橡皮筋也拉到B点，如图丙所示，读出弹簧测力计的示数F=No根据你对合力与分力的理解，判断F （选填“是”或“不是）F3、F4的合力。【答案】 02 （2）等效替代法；（3） 5 （或5.0）；是。【解析】（1）弹簧测力计的刻度一大格是2N, 一大格有十小格，所以分度值是0.2N。（2） F的作用效果与Fl、F2共同作用的效果相同，可以用F代替Fl、F2,这种方法叫等效替代法。（3）弹簧测力计的分度值为0.2N,指针指在4-6N中间，所以示数是5N, F的作用效果与F3、F4共同作用的效果相同，即F是F3、F4的合力 。练习3： （2019铜仁）小明在探究“二力平衡”条

11、件的实验中，设计了如图所示的两种实验方案。（1）通过实验比较，小明发现采用方案乙，实验效果更好，原因是。（2）该实验装置中，木板两端的定滑轮的作用是。（3）保持两盘中祛码质量相等，把小车在水平桌面上扭转一个角度，放手后观察到小车转动，最后恢复到静止状态。这个实验现象说明：作用在同一物体上的两个力，大小相等，方向相反，并且，这两个力才能彼此平衡。（4）小明在探究完“二力平衡”条件的实验后，又利用该装置进行探究，剪断小车左边的细线后，小车由静止向右运动，此现象说明力可以改变物体的。【答案】（1）滚动摩擦力小于滑动摩擦力，减小了摩擦力对实验的影响；（2）能改变作用力的方向；（3）作用在同一条直线上；

12、（4）运动状态。【解析】通过实验比较，小明发现采用方案乙，实验效果更好，原因是滚动摩擦力小于滑动摩擦力，减小了摩擦力对实验的影响；该实验装置中，木板两端的定滑轮的作用是能改变作用力的方向；保持两盘磋码质量相等（即让两边的拉力相等）,把木块扭转一个角度，使拉力F1和F2不再同一条直线上，观察到木块发生转动，当木块重新恢复到原来的静止状态时，拉力F1和F2作用在同一条直线匕 这个实验现象说明：作用在同一物体上的两个力，大小相等，方向相反，并且作用在同一条直线上，这两个力才能彼此平衡。小明在探究完二力平衡条件的实验后，又利用该装置进行探究，剪断小车左边的细线后，小车由静止向右运动，小车受力不再平衡，

13、此现象说明力可以改变物体的运动状态。练习4： （2019 内江）如图所示，是探究“二力平衡条件”的实验装置图。（1）实验时使用小车而不使用木块，是因为小车与桌面间的 更小，从而减小对实验结果的影响。（2）在实验开始时，由于粗心只在左盘中放入祛码，小车立即向左运动，在运动过程中，左盘中法码的重力势能将，动能将 o （选填“变大”、“变小”或“不变”）（3）当两个盘中分别放上两个相同的祛码后，小车静止在桌面上，这说明二力平衡时，两个力的大小 O【答案】（1）摩擦力；（2）变小；变大；（3）相等。【解析】（1）实验时使用小车而不使用木块，是因为小车与桌面间的摩擦力更小，从而减小对实验结果的影响；（2

14、）在实验开始时，由于粗心只在左盘中放入祛码，小车立即向左运动，则在运动过程中，左盘中的祛码高度下降，速度增加，重力势能转化为动能，则祛码的重力势能将变小，动能将变大；（3）当两个盘中分别放上两个相同的祛码，即两细线对小车的拉力相等，小车静止在桌面上，这说明二力平衡时，两个力的大小相等。练习5： （2018-宿迁）如图所示，在“探究二力平衡的条件”实验中.消电滑超1办办。办（1）实验中定滑轮的作用是（2）选择轻质卡片的目的是（3）用手将卡片转过一个角度，使卡片受到的大小相等、方向相反的两个拉力不在同一条直线上，然后由静止释放卡片，根据 （选填字母）状态，能够说明这两个拉力不是一对平衡力.A.松手

15、前卡片静止 B.松手瞬间卡片旋转C.松手后卡片达到静止【答案（1）改变力的方向；（2）卡片的重力可忽略不计；（3） Bo【解析】（1）实验中定滑轮的作用是改变力的方向。（2）若卡片的重力远小于钩码的拉力，则卡片的重力可以忽略不计，选择轻质卡片的目的一是消除或者忽略卡片重力对实验的影响。（3）该同学把卡片转过一个角度，则小卡片受到的两个拉力就不在同一直线上，然后由静止释放卡片，松手瞬间卡片旋转，说明不在同一直线的两个力不能平衡，B正确。练习6： （2017 扬州）在“探究二力平衡的条件”活动中。甲（1）如果物体只受到两个力的作用，且处于一状态，说明这两个力是相互平衡的。由此，小明提出，能否利用如图甲所示的实验装置来探究二力平衡的条件？（2）小华认为，若采用小明的方案，必须测出物体所受的和的大小来进行比较。研究发现，在小明的方案中，只能根据相互作用的关系直接测出 的大小，在未知二力平衡条件的前提下，另一个力无法直接测量，所以这一方案