实验07探究二力平衡条件实验解析版.docx

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实验07探究二力平衡条件实验解析版

实验07,探究二力平衡条件实验（解析版）

　　实验七、探究二力平衡条件　【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①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。

　　②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、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。

　　实验剖析　

　　　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：

通过改变砝码的个数，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。

　　　　如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景：

（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____________________。

　　（3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图甲所示情况下，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　　　。

　　A．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经典母题　

　　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（5）为了减小（4）中小明的问题，可以采取的措施是：

　。

（举一个例子即可）（6）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，如果将右侧两个砝码取下，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　　　　。

　　（8）实验完成后，请你帮小华总结一下二力平衡的条件：

　　　。

　　【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；　（4）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11：

（2020·常德）在探究“二力平衡条件”的实验中，实验装置如图所示。

（1）实验时，向左盘和右盘同时放入等重的砝码，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砝码时木块仍然保持静止，则产生这一现象的原实验剖析　

　　因是：

　　　　　　。

（2）现保持F1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　　。

　　（3）如果将木块换成弹簧测力计，左右两盘各放入重5N的砝码，则弹簧测力计的示数为　　。

　　　【答案】

（1）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）B。

　　【解析】

（1）左盘和右盘同时放入等重的砝码，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，放入左右盘的砝码并不等重，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。

（2）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的砝码，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22：

　　：

（2020·泸州）小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“探究两个分力与合力的关系”　

（1）实验中使用的弹簧测力计如图甲所示，其分度值为　　N。

（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F1=、F2=；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=，如图乙所示。

F的作用效果与F1、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=、F4=；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’=　　N。

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】

（1）；

（2）等效替代法；（3）5（或）；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。

（2）F的作用效果与F1、F2共同作用的效果相同，可以用F代替F1、F2，这种方法叫等效替代法。

　　（3）弹簧测力计的分度值为，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33：

（2019·铜仁）小明在探究“二力平衡”条件的实验中，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）保持两盘中砝码质量相等，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；（4）运动状态。

　　【解析】

（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）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；（3）保持两盘砝码质量相等（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作用在同一条直线上；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。

　　（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，小车受力不再平衡，此现象说明力可以改变物体的运动状态。

　　练习44：

　　（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砝码，小车立即向左运动，在运动过程中，左盘中砝码的重力势能将　　，动能将　　。

（选填“变大”、“变小”或“不变”）（3）当两个盘中分别放上两个相同的砝码后，小车静止在桌面上，这说明二力平衡时，两个力的大小　。

　　【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）在实验开始时，由于粗心只在左盘中放入砝码，小车立即向左运动，则在运动过程中，左盘中的砝码高度下降，速度增加，重力势能转化为动能，则砝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砝码，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55：

　　：

（2018·宿迁）如图所示，在“探究二力平衡的条件”实验中．　

（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）B。

　　【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66：

　　：

（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　　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？

2·1·c·n·j·y　

（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，所以这一方案无法实施下去。

　　（3）为此，两位同学不断改进并先后设计了三个实验方案，如图乙所示，请你判断出他们改进的先后顺序：

（用字母表示），这样的改进是为了减小　　对实验的影响。

　　21世纪教育网　乙　　　　丙（4）如图丙，是最终确认的实验方案。

此方案中，由于　　，故卡片的重力可忽略不计。

　　【答案】

（1）静止；

（2）重力；拉力；拉力；（3）BAC；阻力；（4）卡片的重力远小于钩码的重力。

　　【解析】

（1）如果物体只受到两个力的作用，且处于静止状态，说明这两个力是相互平衡的。

（2）若采用小明的方案，必须测出物体所受的重力和拉力的大小来进行比较。

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拉力的大小，在未知二力平衡的前提下，另一个力无法直接测量，所以这一方案无法实施下去。

　　（3）两位同学改进实验是为了减小阻力对实验的影响，所以他们改进的先后顺序是：

BAC。

　　（4）图丙是最终确认的实验方案，测方案中，由于卡片的重力远小于钩码的重力，故卡片的重力可以忽略不计。

　　练习77：

在“探究二力平衡的条件”活动中。

　　如果物体只受到两个力的作用，且处于静止或匀速直线运动状态，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?

（1）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，所以这一方案无法实施下去。

（2）为此,两位同学不断改进并先后设计了三个实验方案,如图乙所示,请你判断出她们改进的先后顺序：

　　　　（用字母表示），这样的改进是为了减小　　对实验的影响。

　　（3）图丙所示是最终确认的实验方案。

此方案中，由于　...