【必考实验】一题到位 实验四 探究二力平衡的条件

经历探究二力平衡条件的实验过程，归纳、总结出结论。会利用二力平衡的知识分析解决实际问题。 二力平衡时，这两个力有什么特点？二力平衡的条件是什么？ 小车、棉线、钩码、滑轮、桌子、托盘等。 如下图，小车被放在光滑的水平桌面上时，在水平方向上只受到两个力F1和F2。实验时，我们从力的三要素，即力的大小、方向、作用点三方面去探究，力F1与F2在满足什么关系时，小车可以保持平衡。 1．将细绳分别系于小车的1、2两个挂钩上且保持两绳共线（如图甲所示），在两个托盘中放入砝码，第一次左盘中砝码质量较大，即F1>F2，观察小车的运动情况；第二次左、右两盘中砝码质量相同，即F1=F2，观察小车的运动情况；第三次左盘中砝码质量较小，即F1<F₂，观察小车的运动情况。比较三次实验现象，不难看出：只有F1和F2相等时，小车才能静止（如图乙所示）； 2．如图丙所示，把细绳分别系于小车的3、4两个挂钩上，在两个盘中各放一个质量相等的砝码后，观察到小车会发生转动，直到F1和F2，在同一直线上时，转动停止； 3．如图丁所示，把两吊盘上的细绳都系于一个挂钩上，两盘中的砝码质量相等，让两吊盘都向左拉小车，会发现小车将向左运动。 小车两边受力大小 小车两端受力方向 小车受力是否在同一条直线上 小车是否平衡 不相等 相反 是 否 相等 相反 是 是 相等 相反 否 否 相等 相同 是 否 当小车受到的两个力大小相等、方向相反、在同一直线上时，小车就处于平衡状态，而当不满足其中任何一个条件时，小车都不会平衡。 作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一直线上，这两个力就相互平衡。二力平衡的条件可简记为同体、等大、反向、共线。 控制变量法 探究平衡的两个力是否作用在同一物体上。 1．实验操作：如下图所示，我们用硬纸片作为研究物体，在两端分别放上质量相同砝码，硬纸片处于静止状态；用剪刀把硬纸片剪断，则两侧砝码拽着硬纸片运动； 2．实验结论：平衡的两个力必须作用在同一物体上。 1. 某实验小组利用如图甲所示的实验装置做“探究二力平衡的条件”实验时小海同学设计了如图乙所示的实验方案。 （1）比较图甲和图乙两种方案，______（选填“甲”或“乙”）方案更合理。原因是：______； （2）桌面两端定滑轮的作用是______； （3）实验中，通过调整左右两个托盘中砝码的______来改变力F1和F2的大小，小海发现当左盘和右盘加入的砝码相同时，小车处于静止状态，说明一对平衡力必须满足大小______、方向______的条件； （4）如图甲所示，当左右两端同时挂两个钩码时，小车静止，此时F1、F2的大小______，方向______； （5）某次实验中，当左盘放入稍大一点的砝码时，两个拉力大小不同，但小车仍处于静止状态，产生这一现象的原因可能是小车受到______的影响； （6）在图甲实验的基础上，将小车在水平桌面上扭转一个角度后释放，观察小车的运动状态，这样做的目的是为了探究两个平衡的力是否作用在______； （7）为了探究两个平衡的力是否作用在同一个物体上，小明用轻质硬纸片代替小车做实验，如下图所示，他将要对硬纸片进行的操作是______； （8）小明同学完成课本的实验后，提出了一个问题后猜想：只受一个力作用的物体也能保持平衡状态。为了验证猜想，他将一小球用一根细线悬挂起来，如下图所示，剪断细线后小球下落，由实验可知，小明的猜想是______（选填“正确”或“错误”）的。 2. 小明在“探究二力平衡条件”的实验巾，如图甲所示，此时轻质小卡片保持静止。 （1）实验中选择小卡片的目的是___________（选填“考虑”或“不考虑”）小卡片的重力； （2）小明将卡片旋转一定角度，如图乙所示。松手后发现卡片又恢复图甲原状，这说明两个力必须作用在___________； （3）为了验证（2）中小明的结论，小明同学将卡片往下拉到一定距离，如图丙所示。松手后发现卡片又恢复图甲原状，小明的方法___________（选填“能”或“不能”）得到结论。 3. 在探究“二力平衡的条件”的实验中，小海同学采用如图甲所示实验装置进行实验： 【进行实验与分析论证】 （1）桌面两端定滑轮的作用是______； （2）实验中，通过调整左右两个托盘中砝码的______来改变力F1和F2的大小，小海发现当左盘和右盘加入的砝码相同时，小车处于静止状态，说明一对平衡力必须满足大小______、方向______的条件； （3）保持F1和F2大小相等，将小车扭转一个角度，松手后观察小车的情况，这样做是为了探究作用在同一物体上但不在______上的两个力是否可以平衡； 【评估和拓展】 （4）小海同学还设计了如图乙所示的实验方案，比较图甲和图乙两种方案