11探究二力平衡条件

实验十一 探究二力平衡条件

一、实验介绍

考纲要求：学会探究二力平衡条件。确定实验目的和器材；确定实验方案；选定实验器材，能根据实验现象即数据，分析归纳得出二力平衡条件。

实验目的：探究二力平衡的条件

实验器材：木板、细绳、钩码、弹簧测力计(2个规格相同)、剪刀。

实验步骤：

1. 将一块贴有白纸的木板放在水平桌面上，在板上固定两枚图钉。用两个弹簧测力计分别拉木板上的这两枚图钉，观察并描述木板的运动情况，木板静止时，记录两弹簧测力计的示数。

2．用两个弹簧测力计不在同一直线反向拉木板，观察并描述木板的运动情况，当薄木板转动到静止时，观察并记录两测力计的读数，并画出此时的力的图示。

3．用两弹簧测力计拉一块木板，观察并描述木板的运动情况，木板静止时，记录两弹簧测力计的示数。

4．剪断木板后，观察并描述木板的运动情况，记录两弹簧测力计的示数。

5．用两个弹簧测力计在同一直线同向拉木板，观察并描述木板的运动情况，记录两弹簧测力计的示数。

6．在弹簧测力计下面挂一个质量为100克的钩码，计算出其重力，并用手提着弹簧测力计使它静止，观察挂重物的悬线，及弹簧测力计的示数，将结果填入记录数据表。

7．用手提着弹簧测力计使它尽可能缓缓向上(或向下)做匀速直线运动，观察挂重物的悬线，及弹簧测力计的示数，将结果填入记录数据表。

8．突然向上提、向下移弹簧测力计时，观察挂重物的悬线，及弹簧测力计的示数，将结果填入记录数据表。

9．整理器材。

记录数据：

实验

序号 是否作用在

同一物体上 F1(牛) F1的方向 F2(牛) F2的

方向 作用线的

位置关系 物体的状态

1

2

3

4

5

6

7

8

数据处理：观察比较两个力的大小、方向、作用线的位置关系，及物体的运动状态。找出物体在平衡状态时，两个力满足的条件。

实验结论：物体受两个力而静止或做匀速直线运动时，两个力大小相等，方向相反、作用在同一直线上。

实验中可能出现的问题：

1．弹簧测力计没有调零，读出的力有误差。

2．弹簧测力计没有沿竖直方向拉钩码，读出的力不准确。

3．没有做到匀速直线拉动钩码，读出的力不准确。

4．物体不在平衡状态时，读出的力不准确。

必须明确的问题：

1．两个力必须作用在同一个物体上。

2．物体必须处于静止或匀速直线运动状态。 3．二力平衡的条件：①作用在同一物体上，②大小相等，③方向相反，④作用在同一直线上。四个条件必须同时满足，缺一不可。

4．多次实验的目的是为了从不同情况归纳出普遍规律。

二、考情分析

近几年来上海市的中考实验题中没有单独考查过“探究二力平衡的条件”实验题，在各区县的中考模拟卷中考查过，用二力平衡的条件判断现象、力的大小关系，是否平衡力等考查较多。

三、立即冲刺

基础题

1．放在水平桌面上的课本，静止时受到的平衡力是( )

A．课本对桌面的压力和桌面对课本的支持力

B．课本对桌面的压力和课本受到的重力

C．课本受到的重力和桌面对课本的支持力

D．课本对桌面的压力和课桌受到的重力

2．在“探究二力平衡的条件”实验中，应保持物体处于________或________状态进行研

究。在图中，符合实验目的的是__________(选填“(a)”或“(b)”)。

(a) (b)

第2题图

3．为了探究二力平衡的条件，某小组同学利用定滑轮、钩码、细线、正方形轻质薄板、铁架台做了如图中实验，图(a)为正方形轻质薄板在两个水平方向的拉力作用下向左运动；在图(b)和(c)中，正方形轻质薄板静止；用手将正方形轻质薄板放置在图(d)中所示位置，松手后，正方形轻质薄板顺时针旋转。

第3题图

(1)由图中(a)与(b)(或(a)与(c))所示情况可知：一个物体受到两个同一直线上力的作用，要保持静止状态，这两个力必须________________________________________________________________________；

(2)由图中(c)与(d)所示情况可知：一个物体受到两个力的作用，要保持静止状态，这两个力必须________________________________________________________________________。

4．某同学通过实验研究物体运动与受力的关系。在光滑水平桌面上放一小车，其两端通过细绳悬挂重力相等的两个钩码，物体静止，如图(a)所示。在同样的受力情况下，小车也可向左做匀速直线运动，如图(b)所示。当小车向左做匀速直线运动时，用手竖直向上托住左侧的钩码后，发现小车将继续向左运动一段距离，如图(c)所示。

(1)分析比较图(a)(b)可以得到：当一个物体只受两个力的作用，且这两个力大小相等、方向相反并作用在同一条直线上时，__________________________________。

(2)分析比较图________________可以得到：物体具有保持原来运动状态的性质。

第4题图

提高题

1．如图所示，将木块放在粗糙程度相同的水平桌面上，小明沿直线水平匀速拉动木块，在木块运动过程中，以下叙述中的两个力属于一对平衡力的是(

)

第1题图

A．木块对桌面的压力和木块受到的重力

B．木块受到的摩擦力和木块受到的重力

C．绳对木块的拉力和木块对绳的拉力

D．绳对木块的拉力和桌面对木块的摩擦力

2．某同学通过实验探究“物体运动状态与受力情况之间的关系”，他在弹簧测力计下悬挂一个3牛的钩码(如图所示)，钩码的运动状态与弹簧测力计的读数记录如下表所示。

实验

序号 钩码的运动状态

弹簧测力计读数(N)

1 静止 3.0

2 匀速向上运动 3.0

3 匀速向下运动 3.0

4 加速向上运动 4.2

5 加速向下运动 2.0

6 减速向上运动 2.4

7 减速向下运动 3.6

第2题图

(1)由①②③可知：_______________________________________________________________；

(2)由④⑤⑥⑦可知：____________________________________________________________。

拓展题

1．某同学用如图所示的装置研究匀速提起重物时，重物所受拉力的特点。他每次都用电动机匀速提起同一重为2牛的小球，并用弹簧测力计测出小球所受的拉力大小。请仔细观察图中的现象和测量结果，然后归纳得出初步结论。

(1)观察图(a)或(b)可知：____________________________________________________________；

(2)比较图(a)和(b)可知：_____________________________________________________________。

第1题图

2.某同学用木板、细绳、钩码、弹簧测力计(2个规格相同)、剪刀等实验器材“探究二力平衡的条件”，并将实验现象及力的情况记录在表格中。

实验

序号 是否作

用在同

一物体

上 F1(牛) F1的方向 F2(牛) F2的方向 作用线的

位置关系 物体的

状态

1 是 2 水平向左 2 水平向右 在同一直线 静止

2 是 4 水平向右 4 水平向左 在同一直线 匀速直线运动

3 是 3 水平向左 3 水平向右 互相平行 转动

4 否 2 水平向左 2 水平向右 在同一直线 加速直线运动

5 是 5 水平向右 5 水平向右 在同一直线 加速直线运动

6 是 4 竖直向上 2 竖直向下 在同一直线 加速直线运动

7 是 1 水平向左 3 水平向右 在同一直线 减速直线运动

8 是 2 竖直向上 2 竖直向下 在同一直线 静止

(1)分析比较实验序号1与4中的数据及相关条件可知：当两个力大小相等、方向相反，作用在同一直线上时，必须________________，才能使物体处于平衡状态。

(2)分析比较实验序号2与3，或________________中的数据及相关条件可知：当作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反时，必须__________________，才能使物体处于平衡状态。

(3)分析比较实验序号6与8，或________________________________________________________________________

中的数据及相关条件可知：当作用在同一物体上的两个力方向相反、作用在同一直线上时，必须__________________，才能使物体处于平衡状态。

(4)分析比较实验序号2与5，或__________________________中的数据及相关条件可知：当作用在同一物体上的两个力大小相等、作用在同一直线上时，必须__________，才能使物体处于平衡状态。