中考物理實(shí)驗(yàn)11 （考點(diǎn)精練）二力平衡（解析版）

實(shí)驗(yàn)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(jìn)行探究“二力平衡條件”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。（1）此實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是小車。（2）實(shí)驗(yàn)中選用較光滑的水平桌面的目的是減小摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。（3）實(shí)驗(yàn)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(gè)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(shí)，兩個(gè)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(shí)驗(yàn)中，研究對(duì)象是小車；（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，將小車放在光滑的水平桌面上，是為了減小摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；（3）通過扭轉(zhuǎn)小車、松手后觀察小車是否平衡，探究?jī)蓚€(gè)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(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)，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(gè)力是否在同一條直線上。（3）在卡片平衡時(shí)，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(shí)驗(yàn)時(shí)選擇較輕卡片的目的是減小卡片重力對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)，鉤碼對(duì)小卡片的拉力大小相等；（2）用手旋轉(zhuǎn)平衡的小卡片，此時(shí)兩個(gè)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(gè)力是否在同一條直線上；（3）當(dāng)小卡片平衡時(shí)，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(shuō)明二力平衡的又一個(gè)條件是必須在同一物體上；（4）實(shí)驗(yàn)中，用到了小卡片，是因?yàn)樾】ㄆ馁|(zhì)量很小，其重力遠(yuǎn)小于卡片受到的拉力，重力可以忽略，能減小卡片重力對(duì)實(shí)驗(yàn)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(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。3．圖甲是小華“探究二力平衡條件”的實(shí)驗(yàn).（1）小華將系于小卡片（重力可忽略不計(jì)）兩對(duì)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(gè)拉力方向相反，并通過改變鉤碼的數(shù)量來(lái)改變拉力的大小.（2）當(dāng)小卡片平衡時(shí)，小華將小卡片旋轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，松手后小卡片不能（選填“能”或“不能”）平衡.設(shè)計(jì)此實(shí)驗(yàn)步驟的目的是為了探究不在同一直線上的兩個(gè)力能否平衡.（3）在探究同一問題時(shí)，小華還設(shè)計(jì)了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置。在實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(duì)實(shí)驗(yàn)的影響.【解答】解：（1）要使兩個(gè)力平衡，力的方向應(yīng)相反，實(shí)驗(yàn)中通過調(diào)整鉤碼的數(shù)量來(lái)改變拉力的大??；（2）小華將小卡片轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，兩個(gè)力不在同一直線上，卡片不能平衡，設(shè)計(jì)此實(shí)驗(yàn)步驟的目的是為了探究不在同一直線上的兩個(gè)力能否平衡；（3）甲、乙裝置相比，甲更好些，因?yàn)榧讏D可減小摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)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(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。4．某物理學(xué)習(xí)小組在“探究二力平衡的條件”實(shí)驗(yàn)時(shí)，自制了一套如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，將系于小卡片兩對(duì)角的細(xì)線；分別跨過左右支架上的定滑輪。（1）本實(shí)驗(yàn)選取小卡片做為研究對(duì)象的理由是：忽略小卡片的重力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。（2）在細(xì)線的兩端掛上鉤碼，使作用在小卡片上的兩個(gè)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(lái)改變兩端拉力的大小。（3）若要探究不在同一直線的的兩個(gè)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(shí)驗(yàn)前左右兩個(gè)定滑輪沒有放在同一高度（不計(jì)摩擦），并觀察隨之發(fā)生的現(xiàn)象，這樣不會(huì)（選填“會(huì)”或“不會(huì)”）對(duì)實(shí)驗(yàn)探究造成影響。【解答】解：（1）實(shí)驗(yàn)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(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響；（2）小卡片兩端通過滑輪各掛一個(gè)鉤碼，兩個(gè)鉤碼由于重力通過繩子對(duì)小卡片施加了兩個(gè)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(gè)力是否能平衡，可用手將卡片旋轉(zhuǎn)一定角度，并保持兩個(gè)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?yàn)樽笥覂蓚?cè)各通過一個(gè)定滑輪，定滑輪的位置雖然不等高，但是當(dāng)兩個(gè)力大小相等、方向相反、作用在同一直線上、作用在同一個(gè)物體上時(shí)，小卡片還是處于靜止?fàn)顟B(tài)，照樣能完成實(shí)驗(yàn)。故答案為：（1）忽略小卡片的重力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響；（2）相反；大??；（3）旋轉(zhuǎn)；（4）不會(huì)。5．小強(qiáng)和小紅利用圖甲所示的裝置探究二力平衡條件。他們實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)分別往左、右兩盤放入質(zhì)量相等的鉤碼時(shí)，木塊A處于靜止?fàn)顟B(tài)，若再往右盤中增加一個(gè)鉤碼后，木塊A仍處于靜止?fàn)顟B(tài)；經(jīng)過思考，小強(qiáng)用小車B替換了木塊A再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如圖乙所示；同時(shí)，小紅用硬紙板C替換了木塊A再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如圖丙所示。（1）關(guān)于他們的改進(jìn)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(duì)實(shí)驗(yàn)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(jì)）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(gè)拉力方向相反，并通過調(diào)整鉤碼數(shù)量來(lái)改變拉力的大小。（3）當(dāng)小卡片平衡時(shí)，小華將小卡片扭轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，松手后小卡片不能（選填“能”或“不能”）平衡，此實(shí)驗(yàn)說(shuō)明兩個(gè)力使物體平衡時(shí)，這兩個(gè)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(dòng)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(shí)驗(yàn)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(gè)拉力的方向相反，可通過調(diào)整鉤碼的數(shù)量來(lái)改變拉力的大?。唬?）小華將小卡片扭轉(zhuǎn)一個(gè)角度，兩個(gè)拉力不在同一直線上，則松手后小卡片不能平衡，設(shè)計(jì)此實(shí)驗(yàn)步驟的目的是為了說(shuō)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(shí)的實(shí)驗(yàn)情景。（1）小軍將系于小卡片（重力可忽略不計(jì)）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(gè)拉力方向，并通過調(diào)整鉤碼個(gè)數(shù)來(lái)改變拉力的大小。（2）當(dāng)小卡片平衡時(shí)，小軍將小卡片轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，松手后小卡片不能（能/不能）平衡，設(shè)計(jì)此實(shí)驗(yàn)步驟的目的是為了探究不在同一直線上兩個(gè)力能否平衡。（3）為了驗(yàn)證只有作用在同一物體上的兩個(gè)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(duì)同一問題進(jìn)行了探究，但他在左右支架上裝配兩個(gè)滑輪時(shí)沒有安裝成相同高度（如圖乙所示），你認(rèn)為能否用小高的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)埽ㄟx填“能”或“不能”）。（5）在探究同一問題時(shí)，小明將木塊放在水平桌面上，設(shè)計(jì)了如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們認(rèn)為小軍的實(shí)驗(yàn)優(yōu)于小明的實(shí)驗(yàn)。其主要原因是減少摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)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(gè)鉤碼，兩個(gè)鉤碼由于重力通過繩子對(duì)小卡片施加了兩個(gè)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(gè)角度，小卡片兩端的拉力就不在一條直線上，紙片就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，說(shuō)明了不在同一直線上的兩個(gè)力不能平衡；設(shè)計(jì)此實(shí)驗(yàn)步驟的目的是為了探究不在同一直線上兩個(gè)力能否平衡；（3）為了驗(yàn)證只有作用在同一物體上的兩個(gè)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€(gè)卡片，觀察兩個(gè)小卡片是否處于靜止?fàn)顟B(tài)；（4）因?yàn)樽笥覂蓚?cè)各通過一個(gè)定滑輪，定滑輪的位置雖然不等高，但是當(dāng)兩個(gè)力大小相等，方向相反，作用在同一直線上，作用在同一個(gè)物體上時(shí)，小卡片還是處于靜止?fàn)顟B(tài)，照樣能完成實(shí)驗(yàn)；（5）小華的實(shí)驗(yàn)優(yōu)于小明的實(shí)驗(yàn)的原因是：在小明的實(shí)驗(yàn)中，木塊與桌面間的摩擦力會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響；而小華的實(shí)驗(yàn)中，紙片被懸掛，就消除了摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾。故答案為：（1）鉤碼個(gè)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(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。7．在“探究二力平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中：（1）兩位同學(xué)分別選擇木片和紙片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，效果如圖甲：正確的選擇是用b（選填“a”或“b”）圖裝置完成實(shí)驗(yàn)，理由是紙片的重力可以忽略不計(jì)。（2）探究活動(dòng)中還要求要把小卡片轉(zhuǎn)過一個(gè)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(gè)力是否可以平衡。當(dāng)小卡片平衡時(shí)，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(shuō)明二力平衡時(shí)，要滿足二個(gè)力作用在同一個(gè)物體上的條件。（3）在探究二力平衡條件時(shí)，小明設(shè)計(jì)了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)，他將一木塊放在水平桌面上，往左盤和右盤同時(shí)加入一個(gè)質(zhì)量相等砝碼時(shí)，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)。小明再將右盤中的砝碼換成一個(gè)質(zhì)量更大的砝碼時(shí)，發(fā)現(xiàn)木塊仍然處于靜止?fàn)顟B(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(shí)靜止木塊在水平方向受到的力平衡（選填“平衡”或“不平衡”）。【解答】解：（1）由于木片的重力較大，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果，紙片的重力可以忽略不計(jì)，所以應(yīng)選擇紙片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；（2）將小卡片轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，兩個(gè)拉力不在同一直線上，松手后紙片不能平衡，說(shuō)明兩個(gè)力必須滿足同一直線的條件；將小卡片從中間剪斷，這兩個(gè)拉力不在同一物體上，此時(shí)物體不能保持平衡，說(shuō)明二力平衡的兩個(gè)力需要滿足作用在同一物體上；（3）當(dāng)向左盤和右盤同時(shí)加入一個(gè)相等質(zhì)量的砝碼時(shí)，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)木塊在水平方向受到兩個(gè)力的作用，把右盤中的砝碼換成一個(gè)質(zhì)量較大的砝碼時(shí)，木塊受到向右的拉力大于向左的拉力，木塊有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，桌面給木塊一個(gè)向左的摩擦力，此時(shí)木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，受平衡力作用。故答案為：（1）b；紙片的重力可以忽略不計(jì)；（2）不在同一條直線上；作用在同一個(gè)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(lái)“探究二力平衡的條件”的實(shí)驗(yàn)裝置．（1）實(shí)驗(yàn)中選擇輕質(zhì)卡片的目的是消除或忽略卡片重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；（2）實(shí)驗(yàn)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(hào)）狀態(tài)，說(shuō)明這兩個(gè)拉力不是一對(duì)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(dá)到靜止（3）卡片平衡時(shí)，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(gè)物體上；（4）在“探究二力平衡的條件”時(shí)．小明設(shè)計(jì)了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)方案，同學(xué)們一致認(rèn)為前者的實(shí)驗(yàn)方案優(yōu)于后者，其主要原因是D（選填字母代號(hào)）．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(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響【解答】解：（1）卡片的重力相對(duì)于鉤碼不大，因?yàn)榭ㄆ闹亓h(yuǎn)小于鉤碼的拉力，所以卡片的重力可忽略不計(jì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)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(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；（2）該同學(xué)把卡片轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，則小卡片受到的兩個(gè)力就不在同一直線上，因此小卡片此時(shí)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(shuō)明了不在同一直線上的兩個(gè)力不能平衡，故選B；（3）當(dāng)小卡片平衡時(shí)，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(shuō)明二力平衡的又一個(gè)條件是必須在同一物體上；（4）甲實(shí)驗(yàn)用的小卡片重力小，懸在空中時(shí)繩子與滑輪間的摩擦力較??；乙實(shí)驗(yàn)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(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響較大；所以，甲的實(shí)驗(yàn)優(yōu)于乙的實(shí)驗(yàn)，其主要原因是減小了摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，故選D．故答案為：（1）消除或忽略卡片重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；（2）B；（3）作用在同一個(gè)物體上；（4）D．9．在探究“二力平衡的條件”的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙兩位同學(xué)采用的實(shí)驗(yàn)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(gè)小盤內(nèi)各放一個(gè)50g的砝碼，這是用于探究?jī)蓚€(gè)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(gè)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(xì)線拉力外，還受到摩擦力，此時(shí)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(shí)驗(yàn)裝置中采用輕小卡片的目的是減小其重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，在卡片平衡時(shí)，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(gè)條件是：相互平衡的兩個(gè)力作用在同一個(gè)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(shuō)明兩個(gè)力必須作用在同一條直線上，物體才能平衡。為了驗(yàn)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(qǐng)判斷并說(shuō)明判斷理由：不能，因?yàn)闆]有控制兩個(gè)力的方向相反。【解答】解：（1）兩個(gè)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?jī)蓚€(gè)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(gè)5g的小砝碼后，此時(shí)木塊受到右邊的拉力大于左邊的拉力，此時(shí)木塊相對(duì)于桌面有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，因此桌面對(duì)木塊產(chǎn)生了一個(gè)摩擦力，這個(gè)摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)造成了影響；木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，說(shuō)明小木塊水平