初中物理中考复习 专题14 探究二力平衡条件的实验题（解析版）

专题14 探究二力平衡条件的实验题

探究二力平衡实验需要学通的基础知识

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.你认为右图哪个实验更合理？答：甲，应为乙物体受到的摩擦力大，对实验效果影响大。

3.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．

4.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．

5.定滑轮有什么作用：答：改变拉力的方向

6.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。

7.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．

8.实验结论：二力平衡条件：同体、等大、方向、共线。

9.实验方法：控制变量法

10.选择静止状态的原因：匀速运动状态不好控制。

11.进行多次实验的目的：得出普遍规律，避免偶然性。

【例题1】（2019四川内江）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，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。

【例题2】（2020湖南常德）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状态，则产生这一现象的原因是________；

(2)现保持F1与F2相等，将木块换成小车，然后扭转一个角度，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______。

A．10N                   B.5N                   C.0N

【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，是因为木块与桌面之间有摩擦，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，则弹簧测力计所受的拉力为5N，所以其示数为5N，故B选项正确。

1. 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。
2．（2019河北）形状规则、质量分布均匀的物体，它的重心在它的　　上。图所示为质量分布均匀但形状不规则带有小孔的薄木板，请用细棉线、刻度尺、笔和铁架台来确定它的重心。

（1）操作方法：①                                  ；

②　                               。

（2）判断方法：　          　即为簿木板的重心。

（3）实验中没有利用到的物理知识：　    　（填写序号）

①二力平衡的条件

②重力的方向是竖直向下的

③重力的大小跟物体质量成正比

【答案】几何中心；

（1）用细棉线系住小孔将不规则的薄木板悬挂起来，当木板静止时，用笔和刻度尺在木板上画出重力的作用线AB；

②利用同样的方法再画出另一重力作用线CD；

（2）AB、CD的交点；

（3）③。

【解析】形状规则且质量分布均匀的物体，其重心才在物体的几何中心上。

（1）①用细棉线系住小孔将不规则的薄木板悬挂起来，当木板静止时，用笔和刻度尺在木板上画出重力的作用线AB；

②利用同样的方法再画出另一重力作用线CD；

（2）AB、CD的交点就是薄木板的重心。

（3）木板静止时，根据二力平衡知识可知，受到的拉力和重力是一对平衡力，作用在同一直线上，

由于重力的方向是竖直向下的，这样可保证重心一定在所画的线上，而两条线的交点就是重心的位置。

综上所述，本实验没有用到的物理知识的③。

3.在“探究二力平衡条件”的活动中，主要是通过探究力对物体的作用效果来实现探究目的。

⑴ 如图，甲装置是探究二力平衡条件的一种方法，实验中通过改变砝码的       来探究二力大小的关系；通过扭转小车松手后观察小车的状态，来探究二力是否             。

⑵ 小明发现用图甲装置无法完成全部探究过程，又设计了图乙所示的装置。在卡片平衡时，用剪刀将卡片从中间剪开，并观察随之发生的现象，由此可以得到二力平衡的又一个条件           。把硬纸板支撑起来，不再与桌面接触的目的是          。

【答案】（1）质量；相等。（2）两个力在同一只想上。只研究一对平衡力的平衡条件。

【解析】⑴ 甲装置实验中通过改变砝码的质量来探究二力大小的关系；通过扭转小车松手后观察小车的状态，来探究二力是否相等。

⑵ 小明发现用图甲装置无法完成全部探究过程，又设计了图乙所示的装置。在卡片平衡时，用剪刀将卡片从中间剪开，并观察随之发生的现象，由此可以得到二力平衡的又一个条件是两个力必须作用在一条直线上。把硬纸板支撑起来，不再与桌面接触的目的是研究水平方向的一对平衡力的条件，要注意本实验小卡片重力不计。

4.如图甲所示，是小华探究“二力平衡条件”的实验。

（1）装置中使用定滑轮是利用它能够__________的特点。

（2）当左、右两盘中的砝码质量__________（选填“相等”或“不相等”）时，桌面上的小车处于静止状态，此时小车受到__________对平衡力的作用。

（3）小车处于静止后，保持F1与F2的大小不变，将小车扭转到如图乙所示的位置，松手后，小车将___________（选填“保持静止”或“扭转回来”）。这一步骤说明二力平衡时，要满足二个力在__________上的条件。

【答案】（1）改变力的方向   （2）相等   两   （3）扭转回来   同一直线

【解析】（1）使用定滑轮的特点是可以改变力的发方向。

（2）当左、右两盘中的砝码质量相等时，绳对小车在水平方向的拉力相等，桌面上的小车处于静止状态，说明此时小车受到重力和桌面的支持力、水平方向两个力，小车受到两对平衡力的作用。

（3）小车处于静止后，保持F1与F2的大小不变，将小车扭转到如图乙所示的位置，松手后，小车将扭转回来。这一步骤说明二力平衡时，要满足二个力在同一直线上的条件。

5.如图所示，是小华同学探究二力平衡条件的实验情景。实验步骤如下：

（1）将系于小卡片（重力可忽略不计）两个对角的细线分别跨过支架上的滑轮，在细线的两端挂上钩码，使作用在小卡片的两个拉力方向相反。

（2）保持两个拉力在同一直线上，调整细线两端的钩码，当两端钩码的质量________时，小卡片平衡，如图A所示。

（3）将图A中的小卡片转过一个角度，并保持两个拉力方向相反，如图B所示，松开手后小卡片_____平衡（选填“能”或“不能”）。

（4）当小卡片平衡时，用剪刀沿虚线剪断小卡片（如图C所示），发现小卡片不能保持平衡．本实验采用的实验方法是：_________。

【答案】（2）相等（3）不能（4）控制变量法  反证法

【解析】（2）保持两个拉力在同一直线上，调整细线两端的钩码，当两端钩码的质量相等时，卡片受到向左和向右的两个拉力相等，小卡片平衡。

（3）将图A中的小卡片转过一个角度，并保持两个拉力方向相反，如图B所示，松开手后小卡片会转动，不会平衡。

（4）当小卡片平衡时，用剪刀沿虚线剪断小卡片（如图C所示），发现小卡片不能保持平衡．本实验采用的实验方法是控制变量法和反证法。

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