中考物理必考实验 专题实验09探究二力平衡的条件 9页

实验09探究二力平衡的条件 考点聚焦 探究课题：探究二力平衡的条件 实验装置 实验原理 小车受到几个力的作用, 小车处于静止状态或匀速直线运动状态, 那么这几个力相互平衡 探究过程 ‎1如图甲所示, 改变两端托盘中砝码的质量, 使其质量不同或相同, 从而改变力的大小, 放手后观察小车的运动状态；‎ ‎2.如图乙所示, 将右边托盘上的砝码放到左边托盘上, 从而使两个力的方向不同,放手后观察小车的运动状态；‎ ‎3.让小车在水平桌面上处于静止状态, 将小车扭转一个角度, 如图丙所示, 使两细线不在同一直线上 , 放手后观察小车的运动状态；‎ ‎4.如图丁所示, 两个力分别作用在两个小车上, 也就是说两个力作用在不同物体上, 放手后观察此时小车所处的状态；‎ ‎5.记录数据；‎ 记录表格 实验结论 二力平衡的条件: 作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上。‎ 9‎ 满分归纳——考点方向 器材作用 1. 本实验中选用了小车而不选用木块, 理由是: 因为小车有轮子, 滚动摩擦小于滑动摩擦，为了减小摩擦力的影响 注意事项 ‎1.定滑轮有什么作用：答：改变拉力的方向 ‎2.如何探究两个力在同一直线上：把纸板转动一个角度，然后松手，观察小车的运动状态 ‎3.把纸板转动一个角度的目的是：探究两个是否作用在同一直线上 ‎4.如何探究两个力作用在同一物体上？将纸板从中间剪开，观察纸板是否还处于平衡状态 ‎5.选择静止状态的原因：匀速运动状态不好控制 ‎6.进行多次实验的目的：得出普遍规律，避免偶然性 ‎7.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 经典例题 ‎1．（2019•铜仁市）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（1）左；（4）1.06；偏大 ‎【解析】（1）根据图甲所示。为使横梁在水平位置平衡，应将横梁右端的平衡螺母向 9‎ ‎（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。‎ 故答案为：。‎ ‎【分析】（1）做实验时滑动摩擦力大于滚动摩擦力，摩擦力对实验影响较大。 （2）在探究二力平衡的条件实验中，其中定滑轮的作用是改变力的方向； （3）分析实验现象可知，当两个力大小相等、方向相反时、作用在同一直线上、作用在同一物体上时，两个力平衡。 （4）力的作用效果为：可以改变物体的形状，也可以改变物体的运动状态。 【点评】明确二力平衡的条件，选择合适的实验探究方法；是解答此题的关键。‎ 突破联系 ‎2．（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 9‎ ‎【解析】（1）实验时使用小车而不使用木块，将滑动摩擦力变为滚动摩擦力，大大减小了摩擦，减小了摩擦对实验的影响；‎ ‎（2）小车向左运动过程中，左盘中砝码的质量不变，高度减小，重力势能将变小，砝码的速度增大，动能将变大；‎ ‎（3）当两个盘中分别放上两个相同的砝码后，由于砝码的重力相同，这两个力产生的拉力是一对平衡力，小车就能保持静止，说明彼此平衡的两个力大小相等。‎ ‎3．（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）消除或忽略卡片重力对实验的影响；（3）B ‎【解析】（1）实验中定滑轮的作用是改变力的方向；‎ ‎（2）卡片的重力相对于钩码大不大，因为卡片的重力远小于钩码的拉力，所以卡片的重力可忽略不计，影响不大。故选择轻质卡片的目的是消除或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力就不在同一直线上，因为小卡片此时不能保持平衡，然后由静止释放卡片，松手瞬间卡片旋转所以说明了不在同一直线上的两个力不能平衡，故选B；‎ ‎4．（2019•靖江市一模）在“探究二力平衡条件”的活动中，如图所示是可供选择的两种探究方案：‎ 9‎ ‎（1）小明选择了图a所示的探究方案，两滑轮　　（一定/不一定）要在同一水平高度，他将系于小卡片两对角的细线分别跨过左右支架上的滑轮后，再在两线另一端分别都挂上1个、2个、3个钩码，卡片都能平衡，由此　　（能/不能）得出使物体平衡的两个力必须大小相等。‎ ‎（2）探究活动中还要把处于平衡状态的小卡片转过一个角度，然后再松手，这样做的目的是用于探究　　的两个力对物体平衡的影响；‎ ‎（3）小华用图b装置进行实验，发现当向左盘和右盘同吋加人相等质量的砝码时，木块处于静止状态小明再把石盘中换成质量较大的砝码时，发现木块仍然处于静止状态，这时木块在水平方向受到的力　　（平衡/不平衡）。‎ ‎【答案】（1）不一定；不能；（2）不在同一直线上；平衡 ‎【解析】（1）两个滑轮是否在同一高度，是没有要求的，只要两个力在同一直线上即可。‎ 两线另一端分别都挂上1个、2个、3个钩码，卡片都能平衡，不能说明二力平衡时大小相等，必须要验证当物体两边受力不相等时，就不能静止时，才能做出判断，结论才具有普遍性。‎ ‎（2）探究活动中还要把处于平衡状态的小卡片转过一个角度，使两个力不在同一直线上，然后再松手，观察小卡片是否保持静止状态，这样做的目的是用于探究不在同一直线上的两个力对物体平衡的影响。‎ ‎（3）木块仍然处于静止状态，木块就受到平衡力的作用。‎ ‎5．（2019•六合区二模）在“探究二力平衡的条件”活动中：‎ ‎（1）小华同学不断改进并先后设计了三个实验方案，如图所示，从A到B方案这样的改进是为了减小　　对实验的影响。‎ 9‎ ‎（2）图C是最终确认的实验方案。此方案中，由于　　，卡片的重力可忽略不计。‎ ‎（3）当小卡片平衡时，小华将小卡片转过一定角度，松手后小卡片不能平衡。设计此实验步骤的目的是为了探究　　。‎ ‎（4）为了验证只有作用在同物体上的两个力才能平衡，在如图C所示情况下，小华下一步的操作是　　。‎ ‎【答案】（1）摩擦力；（2）卡片重力远小于钩码重力；（3）不在同一直线上的两个力是否平衡；（4）将卡片剪开，观察卡片的平衡情况 ‎【解析】（1）A图为滑动摩擦，B图为滚动摩擦，为了减小摩擦力对实验的影响，从A到B方案，这样的改进是为了减小摩擦对实验的影响；‎ ‎（2）C图只有滑轮间的摩擦，是最终确认的实验方案。此方案中，由于卡片的重力远小于钩码的重力，可以忽略不计；‎ ‎（3）当小卡片平衡时，小华将小卡片旋转过一个角度，松手后小卡片不能平衡，故此实验的目的是为了证明不在同一直线上的两个力是否平衡；‎ ‎（4）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，用剪刀把小卡片剪成两个更小的卡片，观察两个更小卡片是否平衡。‎ ‎6．（2019•桂林模拟）在研究“二力平衡的条件”实验中，老师鼓励同学们充分利用手边的器材设计实验，并建议让研究的对象处于静止状态。其中，小桂用木块设计了如图甲所示的实验，小林选用小车设计了如图乙所示的实验。‎ ‎（1）为了减小与桌面摩擦对实验的影响，则甲、乙两种方案中选择　　方案更佳。‎ ‎（2）在乙实验中，小车处于静止状态，此时将小车水平扭转一个角度，松手时，发现小车　　（选填“能”或“不能”）处于静止状态，这说明：相互平衡的两个力必须作用在　　。‎ ‎（3）小林还设计了如图丙所示实验，两小车静止，当他用剪刀将两小车间的连接线剪断后，小车　　（选填“会”或“不会”）保持平衡，可见：相不平衡的两个力必须作用在　　。‎ ‎（4）如图丁，小桂尝试在匀速直线运动状态下进行研究：在右边绳端挂1.0N重的钩码，然后通过弹簧测力计向左水平匀拉动木块，此时弹簧测力计的示数为1.2N，从而得出”相互平衡的两个 9‎ 力大小不相等”，这结论是　　（选填“正确”或“错误”）的；此时若让木块水平匀速向右运动，则弹簧测力计的示数应该为　　N。‎ ‎【答案】（1）乙；（2）不能；同一直线上；（3）不会；同一物体上；（4）错误；0.8‎ ‎【解析】（1）甲木块滑动，乙木块滚动摩擦力小于甲，故选择乙方案更佳；‎ ‎（2）实验乙中，小车处于静止状态，用手将小车扭转一个角度，松手后小车不能保持静止不动，设计此实验步骤的目的是为了证明相互平衡的两个力必须要作用在同一直线上；‎ ‎（3）当小卡片静止后，他用剪刀把小卡片从中间剪开，发现两侧钩码落下，说明相互平衡的二个力必须作用在同一物体上；‎ ‎（4）在右边绳端挂1.0N重的钩码，然后通过弹簧测力计向左水平匀拉动木块，此时弹簧测力计的示数为1.2N，说明木块与桌面之间的摩擦力为1.2N﹣1N＝0.2N，不能得出相互平衡的两个力大小不相等，此时若让木块水平匀速向右运动，则弹簧测力计的示数应该为1N﹣0.2N＝0.8N。‎ ‎7．（2020•宝应县一模）如图甲所示是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。‎ ‎（1）实验中的研究对象是　　（选填“卡片”或“钩码”），通过调整　　来改变拉力的大小。‎ ‎（2）当小卡片平衡时，小华将小卡片转过一个角度，松手后小卡片　　（能/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）小红同学也对同一问题进行了探究，但他在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度（如图乙所示），你认为能否用小红的装置进行实验　　（选填“能”或“不能”）。‎ ‎（5）在探究同一问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如图丙所示的实验，同学们认为小华的实验优于小明的实验。其主要原因是　　。‎ A．减少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 9‎ D．小卡片容易扭转 ‎【答案】（1）卡片；钩码的数量；（2）不能；不在同一直线上的两个力是否平衡；（3）用剪刀将卡片剪成两半；（4）能；（5）A ‎【解析】（1）图甲中的研究对象是小卡片，实验中拉力的大小是通过钩码的数量来反映的；‎ ‎（2）小卡片转过一个角度，小卡片两端的拉力就不在一条直线上，纸片就会转动，说明了不在同一直线上的两个力不能平衡；‎ ‎（3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，则小卡片上受到的两个拉力应分别作用在两个物体上，所以下一步的操作是：将卡片从中间剪开；‎ ‎（4）因为左右两侧各通过一个定滑轮，定滑轮的位置虽然不等高，但是当两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上，作用在同一个物体上时，小卡片还是处于静止状态，照样能完成实验；‎ ‎（5）小华实验用的小卡片重力小，悬在空中不受摩擦力影响；小明实验用的木块放在水平桌面上，木块和桌面之间存在摩擦力，摩擦力是不能消除的，实验要受到摩擦力影响。所以还是小华的实验方案好，故选A。‎ ‎8．（2020•通州区校级模拟）如图甲所示是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。‎ ‎（1）小华将系于纸质小卡片（重力可忽略不计）两端的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，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）当小卡片平衡时，小华将小卡片转过一个角度，松手后小卡片　　（选填“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，同学们认为小华的实验优于小明的实验，其主要原因是　　；‎ A．减少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 ‎（5）你对小明的实验装置提出的改进建议是　　。‎ 9‎ ‎【答案】（1）相反；钩码的数量；（2）不能；不在同一直线上的两个力能否平衡；（3）将卡片从中间剪开；（4）A；（5）给木块下面装轮子等 ‎【解析】（1）在线的两端挂上钩码的作用是使两个拉力的方向相反，可通过调整钩码的数量来改变拉力的大小；‎ ‎（2）小华将小卡片转过一个角度，两个拉力不在同一直线上，则松手后小卡片不能平衡，设计此实验步骤的目的是为了探究：不在同一直线上的两个力能否平衡；‎ ‎（3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，用剪刀把小卡片剪成两个更小的卡片，观察两个更小卡片是否平衡。‎ ‎（4）小华实验用的小卡片重力小，悬在空中不受摩擦力影响；小明实验用的木块放在水平桌面上，木块和桌面之间存在摩擦力，摩擦力是不能消除的，实验要受到摩擦力影响。所以还是小华的实验方案好，故选A。‎ ‎（5）为减小摩擦力对实验的误差，可将滑动摩擦改为滚动摩擦，给木块下面加轮子。‎ 9‎