中考物理實驗11 （考點精練）二力平衡（解析版）

實驗11探究二力平衡條件1．小明利用小車、鉤碼、較光滑的水平桌面等器材進行探究“二力平衡條件”的實驗，實驗裝置如圖所示。（1）此實驗的研究對象是小車。（2）實驗中選用較光滑的水平桌面的目的是減小摩擦力對實驗的影響。（3）實驗中保持F1和F2大小相等，方向相反，用手把小車在水平桌面上扭轉(zhuǎn)一個角度后釋放，小車將不能在此位置平衡。這一步驟的目的是為了研究二力平衡時，兩個力必須滿足的條件之一是作用在同一直線上?！窘獯稹拷猓海?）在探究“二力平衡條件”的實驗中，研究對象是小車；（2）實驗時，將小車放在光滑的水平桌面上，是為了減小摩擦力對實驗的影響；（3）通過扭轉(zhuǎn)小車、松手后觀察小車是否平衡，探究兩個平衡力是否作用在同一條直線上；故答案為：（1）小車；（2）減小摩擦力對實驗的影響；（3）作用在同一直線上。2．小明利用圖示器材“探究二力平衡的條件”。（1）將卡片上的兩根線跨放在支架的滑輪上，并在兩線端分別掛上鉤碼。當(dāng)卡片平衡時，卡片兩邊所受的拉力大小相等。（2）用手旋轉(zhuǎn)平衡的小卡片，松手后觀察小卡片是否能保持平衡，這是為了探究使物體平衡的兩個力是否在同一條直線上。（3）在卡片平衡時，用剪刀將卡片從中間剪開，并觀察隨之發(fā)生的現(xiàn)象由此可以得到二力平衡的另一條件是在同一物體上。（4）實驗時選擇較輕卡片的目的是減小卡片重力對實驗的影響?！窘獯稹拷猓海?）將卡片上的兩根線跨放在支架的滑輪上，并在兩線端分別掛上鉤碼，當(dāng)卡片平衡時，鉤碼對小卡片的拉力大小相等；（2）用手旋轉(zhuǎn)平衡的小卡片，此時兩個力不在同一條直線上，松手后觀察小卡片是否能保持平衡，是為了探究使物體平衡的兩個力是否在同一條直線上；（3）當(dāng)小卡片平衡時，用剪刀剪斷小卡片，由于二力不在同一物體上，所以兩側(cè)鉤碼落下，說明二力平衡的又一個條件是必須在同一物體上；（4）實驗中，用到了小卡片，是因為小卡片的質(zhì)量很小，其重力遠小于卡片受到的拉力，重力可以忽略，能減小卡片重力對實驗的影響。故答案為：（1）相等；（2）是否在同一條直線上；（3）在同一物體上；（4）減小卡片重力對實驗的影響。3．圖甲是小華“探究二力平衡條件”的實驗.（1）小華將系于小卡片（重力可忽略不計）兩對角的線分別跨過左右支架的滑輪上，在線的兩端掛上鉤碼，使作用在小卡片上的兩個拉力方向相反，并通過改變鉤碼的數(shù)量來改變拉力的大小.（2）當(dāng)小卡片平衡時，小華將小卡片旋轉(zhuǎn)過一個角度，松手后小卡片不能（選填“能”或“不能”）平衡.設(shè)計此實驗步驟的目的是為了探究不在同一直線上的兩個力能否平衡.（3）在探究同一問題時，小華還設(shè)計了如圖乙所示的實驗裝置。在實驗時，甲、乙裝置相比，甲（選填“甲”或“乙”）更好些，其主要原因是減小摩擦力對實驗的影響.【解答】解：（1）要使兩個力平衡，力的方向應(yīng)相反，實驗中通過調(diào)整鉤碼的數(shù)量來改變拉力的大小；（2）小華將小卡片轉(zhuǎn)過一個角度，兩個力不在同一直線上，卡片不能平衡，設(shè)計此實驗步驟的目的是為了探究不在同一直線上的兩個力能否平衡；（3）甲、乙裝置相比，甲更好些，因為甲圖可減小摩擦力對實驗的影響；故答案為：（1）相反；鉤碼的數(shù)量；（2）不能；不在同一直線上的；（3）甲；減小摩擦力對實驗的影響。4．某物理學(xué)習(xí)小組在“探究二力平衡的條件”實驗時，自制了一套如圖所示的實驗裝置，將系于小卡片兩對角的細線；分別跨過左右支架上的定滑輪。（1）本實驗選取小卡片做為研究對象的理由是：忽略小卡片的重力對實驗結(jié)果的影響。（2）在細線的兩端掛上鉤碼，使作用在小卡片上的兩個拉力方向相反（選填“相同”或者“相反”），并通過調(diào)整鉤碼的數(shù)量來改變兩端拉力的大小。（3）若要探究不在同一直線的的兩個力能否平衡，應(yīng)該將圖中的卡片旋轉(zhuǎn)一定角度（選填“翻轉(zhuǎn)”或“旋轉(zhuǎn)”），觀察卡片能否平衡。（4）若在實驗前左右兩個定滑輪沒有放在同一高度（不計摩擦），并觀察隨之發(fā)生的現(xiàn)象，這樣不會（選填“會”或“不會”）對實驗探究造成影響?！窘獯稹拷猓海?）實驗中選擇小卡片，小卡片的重力很小，可以忽略小卡片的重力對實驗結(jié)果的影響；（2）小卡片兩端通過滑輪各掛一個鉤碼，兩個鉤碼由于重力通過繩子對小卡片施加了兩個向相反方向的拉力，拉力的大小等于鉤碼的重力，鉤碼的數(shù)量越多，拉力就越大；（3）為觀察不在同一直線上的兩個力是否能平衡，可用手將卡片旋轉(zhuǎn)一定角度，并保持兩個拉力方向相反，松開手后觀察小卡片能否平衡；（4）用定滑輪改變力的方向；因為左右兩側(cè)各通過一個定滑輪，定滑輪的位置雖然不等高，但是當(dāng)兩個力大小相等、方向相反、作用在同一直線上、作用在同一個物體上時，小卡片還是處于靜止狀態(tài)，照樣能完成實驗。故答案為：（1）忽略小卡片的重力對實驗結(jié)果的影響；（2）相反；大??；（3）旋轉(zhuǎn)；（4）不會。5．小強和小紅利用圖甲所示的裝置探究二力平衡條件。他們實驗時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)分別往左、右兩盤放入質(zhì)量相等的鉤碼時，木塊A處于靜止狀態(tài)，若再往右盤中增加一個鉤碼后，木塊A仍處于靜止狀態(tài)；經(jīng)過思考，小強用小車B替換了木塊A再進行實驗，如圖乙所示；同時，小紅用硬紙板C替換了木塊A再進行實驗，如圖丙所示。（1）關(guān)于他們的改進方案：用小車B及硬紙板C替換木塊A，是為了A。A．減少摩擦力對實驗結(jié)果的影響B(tài)．小卡片是比較容易獲取的材料C．容易讓小卡片在水平方向上保持平衡D．小卡片容易扭轉(zhuǎn)（2）小紅將系于小卡片（重力可忽略不計）兩端的線分別跨過左右支架上的滑輪，在線的兩端掛上鉤碼，使作用在小卡片上的兩個拉力方向相反，并通過調(diào)整鉤碼數(shù)量來改變拉力的大小。（3）當(dāng)小卡片平衡時，小華將小卡片扭轉(zhuǎn)過一個角度，松手后小卡片不能（選填“能”或“不能”）平衡，此實驗說明兩個力使物體平衡時，這兩個力要在作用在同一直線上?！窘獯稹拷猓海?）小卡片重力小，懸在空中不受摩擦力影響；小車與地面之間是滾動摩擦，摩擦較小，而木塊放在水平桌面上，木塊和桌面之間存在較大摩擦力，實驗要受到摩擦力影響，故選A；（2）在線的兩端掛上鉤碼的作用是使兩個拉力的方向相反，可通過調(diào)整鉤碼的數(shù)量來改變拉力的大??；（3）小華將小卡片扭轉(zhuǎn)一個角度，兩個拉力不在同一直線上，則松手后小卡片不能平衡，設(shè)計此實驗步驟的目的是為了說明：二力平衡的條件之一作用在同一直線上。故答案為：（1）A；（2）相反；鉤碼數(shù)量；（3）不能；作用在同一條直線上。6．如圖甲所示是小軍同學(xué)探究二力平衡條件時的實驗情景。（1）小軍將系于小卡片（重力可忽略不計）兩端的線分別跨過左右支架上的滑輪，在線的兩端掛上鉤碼，使作用在小卡片上的兩個拉力方向，并通過調(diào)整鉤碼個數(shù)來改變拉力的大小。（2）當(dāng)小卡片平衡時，小軍將小卡片轉(zhuǎn)過一個角度，松手后小卡片不能（能/不能）平衡，設(shè)計此實驗步驟的目的是為了探究不在同一直線上兩個力能否平衡。（3）為了驗證只有作用在同一物體上的兩個力才能平衡，在圖甲所示情況下，小軍下一步的操作是將卡片剪為兩半。（4）小高同學(xué)也對同一問題進行了探究，但他在左右支架上裝配兩個滑輪時沒有安裝成相同高度（如圖乙所示），你認為能否用小高的裝置進行實驗?zāi)埽ㄟx填“能”或“不能”）。（5）在探究同一問題時，小明將木塊放在水平桌面上，設(shè)計了如圖丙所示的實驗，同學(xué)們認為小軍的實驗優(yōu)于小明的實驗。其主要原因是減少摩擦力對實驗結(jié)果的影響?！窘獯稹拷猓海?）小卡片兩端通過滑輪各掛一個鉤碼，兩個鉤碼由于重力通過繩子對小卡片施加了兩個向相反方向的拉力，拉力的大小等于鉤碼的重力，鉤碼的數(shù)量越多，拉力就越大，即通過調(diào)整鉤碼數(shù)目可改變拉力的大??；（2）小卡片轉(zhuǎn)過一個角度，小卡片兩端的拉力就不在一條直線上，紙片就會轉(zhuǎn)動，說明了不在同一直線上的兩個力不能平衡；設(shè)計此實驗步驟的目的是為了探究不在同一直線上兩個力能否平衡；（3）為了驗證只有作用在同一物體上的兩個力才能平衡，在圖甲所示情況下，把小卡片一剪為二，變?yōu)閮蓚€卡片，觀察兩個小卡片是否處于靜止狀態(tài)；（4）因為左右兩側(cè)各通過一個定滑輪，定滑輪的位置雖然不等高，但是當(dāng)兩個力大小相等，方向相反，作用在同一直線上，作用在同一個物體上時，小卡片還是處于靜止狀態(tài)，照樣能完成實驗；（5）小華的實驗優(yōu)于小明的實驗的原因是：在小明的實驗中，木塊與桌面間的摩擦力會對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響；而小華的實驗中，紙片被懸掛，就消除了摩擦力對實驗的干擾。故答案為：（1）鉤碼個數(shù)；（2）不能；在同一條直線上；（3）將卡片剪為兩半；（4）能；（5）減少摩擦力對實驗結(jié)果的影響。7．在“探究二力平衡條件”的實驗中：（1）兩位同學(xué)分別選擇木片和紙片進行實驗，效果如圖甲：正確的選擇是用b（選填“a”或“b”）圖裝置完成實驗，理由是紙片的重力可以忽略不計。（2）探究活動中還要求要把小卡片轉(zhuǎn)過一個角度，然后再松手。這樣做的目的是用于探究不在同一條直線上的兩個力是否可以平衡。當(dāng)小卡片平衡時，用剪刀剪斷小卡片，發(fā)現(xiàn)小卡片不能保持平衡，這一步驟說明二力平衡時，要滿足二個力作用在同一個物體上的條件。（3）在探究二力平衡條件時，小明設(shè)計了如圖乙所示的實驗，他將一木塊放在水平桌面上，往左盤和右盤同時加入一個質(zhì)量相等砝碼時，木塊處于靜止狀態(tài)。小明再將右盤中的砝碼換成一個質(zhì)量更大的砝碼時，發(fā)現(xiàn)木塊仍然處于靜止狀態(tài)，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是木塊受到向左的摩擦力，此時靜止木塊在水平方向受到的力平衡（選填“平衡”或“不平衡”）?！窘獯稹拷猓海?）由于木片的重力較大，會影響實驗效果，紙片的重力可以忽略不計，所以應(yīng)選擇紙片進行實驗；（2）將小卡片轉(zhuǎn)過一個角度，兩個拉力不在同一直線上，松手后紙片不能平衡，說明兩個力必須滿足同一直線的條件；將小卡片從中間剪斷，這兩個拉力不在同一物體上，此時物體不能保持平衡，說明二力平衡的兩個力需要滿足作用在同一物體上；（3）當(dāng)向左盤和右盤同時加入一個相等質(zhì)量的砝碼時，木塊處于靜止狀態(tài)，此時木塊在水平方向受到兩個力的作用，把右盤中的砝碼換成一個質(zhì)量較大的砝碼時，木塊受到向右的拉力大于向左的拉力，木塊有向右運動的趨勢，桌面給木塊一個向左的摩擦力，此時木塊處于靜止狀態(tài)，受平衡力作用。故答案為：（1）b；紙片的重力可以忽略不計；（2）不在同一條直線上；作用在同一個物體上；（3）木塊受到向左的摩擦力；平衡。8．如圖甲所示是小明用來“探究二力平衡的條件”的實驗裝置．（1）實驗中選擇輕質(zhì)卡片的目的是消除或忽略卡片重力對實驗的影響；（2）實驗過程中，小明用手將卡片轉(zhuǎn)過一定角度，然后由靜止釋放卡片，根據(jù)B（選填字母代號）狀態(tài)，說明這兩個拉力不是一對平衡力；A．松手前卡片靜止B．松手瞬間卡片旋轉(zhuǎn)C．松手后卡片達到靜止（3）卡片平衡時，用剪刀將卡片從中間剪開，并觀察隨之發(fā)生的現(xiàn)象，由此可以得到二力平衡的另一條件是作用在同一個物體上；（4）在“探究二力平衡的條件”時．小明設(shè)計了如圖乙所示的實驗方案，同學(xué)們一致認為前者的實驗方案優(yōu)于后者，其主要原因是D（選填字母代號）．A．小卡片是比較容易獲取的材料B．容易讓小卡片在水平方向上保持平衡C．小卡片容易扭轉(zhuǎn)D．減少了摩擦力對實驗結(jié)果的影響【解答】解：（1）卡片的重力相對于鉤碼不大，因為卡片的重力遠小于鉤碼的拉力，所以卡片的重力可忽略不計，對實驗影響不大，故選擇輕質(zhì)卡片的目的是消除或忽略卡片重力對實驗的影響；（2）該同學(xué)把卡片轉(zhuǎn)過一個角度，則小卡片受到的兩個力就不在同一直線上，因此小卡片此時不能保持平衡，然后由靜止釋放卡片，松手瞬間卡片旋轉(zhuǎn)所以說明了不在同一直線上的兩個力不能平衡，故選B；（3）當(dāng)小卡片平衡時，用剪刀迅速剪斷小卡片，由于二力不在同一物體上，所以兩側(cè)鉤碼落下，說明二力平衡的又一個條件是必須在同一物體上；（4）甲實驗用的小卡片重力小，懸在空中時繩子與滑輪間的摩擦力較小；乙實驗用的木塊放在水平桌面上，木塊和桌面之間的摩擦力較大，摩擦力對實驗結(jié)果的影響較大；所以，甲的實驗優(yōu)于乙的實驗，其主要原因是減小了摩擦力對實驗結(jié)果的影響，故選D．故答案為：（1）消除或忽略卡片重力對實驗的影響；（2）B；（3）作用在同一個物體上；（4）D．9．在探究“二力平衡的條件”的實驗中，甲、乙兩位同學(xué)采用的實驗裝置分別如圖甲、乙所示。（1）甲同學(xué)在探究過程中左、右兩個小盤內(nèi)各放一個50g的砝碼，這是用于探究兩個力的大小和方向?qū)ξ矬w平衡的影響。接著，他在右邊小盤內(nèi)又加入一個5g的小砝碼，發(fā)現(xiàn)小木塊仍然靜止，其原因是：小木塊在水平方向上除了受到左右兩細線拉力外，還受到摩擦力，此時小木塊水平方向上受到的力平衡（選填“平衡”或“不平衡”）；（2）乙同學(xué)的實驗裝置中采用輕小卡片的目的是減小其重力對實驗的影響，在卡片平衡時，用剪刀將卡片從中間剪開，并觀察隨之發(fā)生的現(xiàn)象。由此可以得到二力平衡的一個條件是：相互平衡的兩個力作用在同一個物體上；（3）在裝置乙中，將卡片旋轉(zhuǎn)一定角度（如圖丙所示），松手后，發(fā)現(xiàn)卡片旋轉(zhuǎn)后又恢復(fù)原狀。這說明兩個力必須作用在同一條直線上，物體才能平衡。為了驗證上述結(jié)論，能否采用“將卡片往下拉過一定距離（如圖丁所示）”的操作方式，請判斷并說明判斷理由：不能，因為沒有控制兩個力的方向相反?！窘獯稹拷猓海?）兩個砝碼質(zhì)量相等掛在左右兩邊，所以拉力也相等，方向相反，這是探究兩個力的大小及方向?qū)ξ矬w的平衡是否產(chǎn)生影響；在右邊小盤內(nèi)又加入一個5g的小砝碼后，此時木塊受到右邊的拉力大于左邊的拉力，此時木塊相對于桌面有向右運動的趨勢，因此桌面對木塊產(chǎn)生了一個摩擦力，這個摩擦力對實驗造成了影響；木塊處于靜止狀態(tài)，說明小木塊水平