实验12 探究二力平衡的条件-【实验攻略】备战2024年中考物理必考实验精讲练

实验12 探究二力平衡的条件（原卷版） 《探究二力平衡的条件》是力与运动关系的重点实验，通过实验探究使学生能正确、深入的认识二力平衡的概念，加深对运动和力的关系的理解。解答此考点试题的关键是熟悉二力平衡，不同的实验设计都是围绕二力平衡关系而展开，有了这一主要思路，对此类考题的解答也就不再是问题。 虽然在课标要求上，没有列出《探究二力平衡条件》，但此实验在中考试卷中也有出现，此实验所占分值一般在3-7分之间，题型大都是实验探究题。该实验应着重从实验方法、实验过程和实验结论和牛顿第一定律的得出等方面入手，了解实验的基本内容。 实验探究-二力平衡条件 【实验目的】探究二力平衡的条件 【设计实验】实验时，让小车在水平方向上只受到两个力F1和F2的作用，我们从力的大小、方向去探究在水平方向上F1和F2满足什么关系时，小车可以保持平衡，最后再验证二力平衡时需要作用在同一物体上这一条件。 【实验器材】滑轮两个、砝码若干（选最大的）、两个相同托盘（为了使两边拉力相等）、小车、细绳、光滑桌面（阻力小，以减小阻力对实验的影响）等。 【实验步骤】（1）将细绳分别系于小车的两个挂钩上且保持两根细绳在一条直线上（图甲），在两个托盘中放入砝码，第一次左盘中砝码质量大，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等，即F1=F2，观察小车运动情况；第三次左盘中砝码质量小，即F1<F2，观察小车运动情况。比较三次实验现象，可得只有当F1=F2，时小车才能静止。 （2）如图乙所示，在两个托盘中各放一个质量相等的砝码，将小车旋转一定角度，使两个拉力不在一条直线上，观察到小车会发生转动，最终直到F1和F2在同一条直线上时静止下来； （3）如图丙所示，把两个托盘上的细绳都系于一个挂钩上，两盘中的砝码质量相等，让两个托盘都向左拉小车时，会发现小车向左运动。 （4）如图丁所示，将两个相同的小车用细绳连接，分别系住一个托盘，保证两侧拉力大小相等、方向相反，作用在同一直线上，剪断连接的细绳后观察到左边的小车向左运动，右边小车向右运动。 【实验记录】 两个力的大小（相等或不相等） 两个力的方向（相同或不相同） 两个力是否在同一直线上 是否作用在同一物体上 小车是否平衡 操作（1） 不相等 相反 是 是 否 相等 相反 是 是 是 操作（2） 相等 相反 否 是 否 操作（3） 相等 相同 是 是 否 操作（4） 相等 相反 是 否 否 【分析论证】当作用在同一小车上的两个力大小相等、方向相反、在同一直线上时，小车处于平衡状态，当不满足其中任何一个条件时，小车都不能平衡。 【实验结论】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，这两个力就彼此平衡。二力平衡的条件可简记为：“同体、等大、反向、共线”。 改进实验：用卡片探究二力平衡的条件 为了消除小车和桌面之间的摩擦给实验带来的影响，也可以设计如图所示的实验，将系于轻质小卡片（重力可以忽略不计）两对角的细线分别跨过左右支架上的滑轮，在细线的两端挂上钩码，来探究二力平衡的条件。实验中的研究对象是小卡片，小卡片受到两边细线的拉力作用，拉力的大小等于钩码的重力。 《探究二力平衡条件》常考问题： 1.两边托盘必须相同的目的：为了使两边的拉力相同； 2.使用光滑桌面的目的：减小阻力对实验的影响； 3.我们为什么不用木块做这个实验呢？因为木块与桌面的摩擦力大，对实验结果影响大。我们之所以用小车进行实验，就是用滚动摩擦代替滑动摩擦，减小了小车与桌面的摩擦，从而减小对实验结果的影响。 4.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。 5.如何减小实验木块的不足之处：可以将物块改为小车或者使用更光滑的桌面。 6.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。 7.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。 8.定滑轮有什么作用：答：改变拉力的方向。 9.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。 10.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。 11.实验方法：控制变量法。 12.选择静止状态的原因：匀速运动状态不好控制。 13.进行多次实验的目的：得出普遍规律，避免偶然性。 14.探究平衡的两个力是否在同一直线上:必须保持研究物体两端受力相同，使研究物体转过一定角度，观察物体是否处于平衡状态； 15.探究平衡的两个力是否大小相同:必须保持两个力在同一条直线上，且两端托盘里的砝码质量不相等或两端钩码的数目不相同，观察物体是否处于平衡状态； 16.探究平衡