实验题专训二-2024-2025学年八年级下学期物理期末复习

2024——2025年八年级物理模期末复习卷之十 实验题专训二 ①探究二力平衡的条件； ②探究杠杆平衡条件； ③探究同一直线上二力的合成 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，请问： (1)实验时应选择较 （选填“光滑”或“粗糙”）的实验桌面； (2)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，这样做的目的是探究两个平衡的力是否作用在 ； (3)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图乙所示，他将要对硬纸片进行的操作是 ； (4)小明同学完成以上的实验后，提出了一个问题后猜想：受一个力作用的物体也能保持平衡状态。为了验证猜想，他将一个小球用一根细线悬挂起来，如图丙所示；剪断细线后小球下落，如图丁所示。由实验可知，小明的猜想是 （选填“正确”或“错误”）的。 2．如图所示是实验小组做“探究二力平衡条件”的实验情景。 (1)在装置的左右盘中放上砝码，使作用在木块上的两个拉力方向 （选填“相同”或“相反”），并通过改变 来改变两端拉力的大小； (2)如图甲所示，实验时小军发现在左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码时，木块处于静止状态，此时再将一个质量较小的砝码轻轻放在右盘后，观察到木块仍然处于静止状态，经过同学们分析讨论，认为是 对实验结果产生了影响； (3)同组的小红选用钩码并利用轻质小卡片替换小车进行实验，在一张轻质小卡片的对角位置打孔，并在两孔之间画一条直线，改进的实验装置如图丙所示： ①选择轻质小卡片的目的是 ； ②保持细线两端所挂钩码均为不变，将小卡片转至如图丁所示位置，松手后小卡片 （选填“转动”或“静止”），设计此实验步骤是为了探究 。 (4)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图丙所示情况下，下一步的操作是 。 3．请完成下列填空。 (1)如图1所示，小强在探究树荫下的光斑时，在一块硬纸板上挖出边长为4.5mm的正方形孔，把这块挖有正方形孔的纸板对准太阳光，当纸板和地面相距较远时，在地面上能观察到 （选填“正方形”或“圆形”）光斑； (2)如图2所示是某景区的等高线图，图中的数值表示海拔。小明从A地走到B地的过程中，他的重力势能 （选填“变大”“变小”或“不变）； (3)小秦同学利用支架、钩码、小车等器材探究“二力平衡的条件”，实验中，在小车两端的细绳上挂等重的钩码后出现如图3所示的情况，此时小车 （选填“是”或“不是”）平衡状态。随后小秦将小车换成任意形状的轻质卡片，他 （选填“能”或“不能”）完成所有探究活动。 4．某小组用如图所示装置探究“二力平衡的条件”，每个钩码质量均为50g。 （1）如图甲所示，小明同学在左边和右边各挂一个钩码，这时木块保持静止，说明相互平衡的两个力大小 ，方向 。细心的小明在实验时发现，若如图乙左边挂一个钩码，右边挂两个钩码时，木块仍然保持静止状态。经过讨论，同学们发现产生这一现象的原因是 ，这时木块在水平方向受到的力 （选填“平衡”或“不平衡”），你判断的依据： 。 （2）经过思考与交流后，实验小组决定改进实验设计，小明同学设计了如图丙所示实验装置，小丽同学设计了如图丁所示实验装置，你认为 （“丙”或“丁”）装置更好，原因是 。 （3）如图丁所示装置中，在左边和右边各挂一个钩码后，将小卡片转动一小角度，松手后，小卡片旋转后又恢复原状，这表明相互平衡的两个力需要作用在 上。 （4）为了探究猜想“只有作用在同一物体上的两个力才能平衡”，如果利用如图丁所示装置进行实验，下一步的操作是 。 5．在探究“二力平衡的条件”实验中，小刚用木块进行实验（如图甲所示），小华则用小车进行实验（如图乙），木块和小车均在水平桌面保持静止。 (1)你认为甲、乙两个设计中， （选填“甲”或“乙”）更科学，理由是： ； (2)在甲、乙实验中，将木块或小车旋转一定角度，松手后，都能发现它们又恢复到原来的位置。这说明：两个力必须作用在 上，物体才能平衡； (3)小明又设计了如图丙所示的实验，两小车均静止，当他用剪刀将两小车间的连接线剪断时，发现两小车不会继续保持静止。这个实验可以验证：互相平衡的两个力必须作用在 。 6．某小组用如图所示装置探究“二力平衡的条件”，每个钩码质量均为50g。 (1)如图甲所示，小组同学在左边和右边各挂一个钩码，这时木块保持静止，说明相互平衡的两个力方向 ，大小相等。细心的小明在实验时发现，若左边挂一个钩码，右边挂两个钩码时，木块仍然保持静止状态，经过讨论，同学们发现产生这一现象的原因是木块受到了摩擦力的作用，这时木块在水平方向受到的力 （选填“平衡”或“不平衡”）。 (2)实验小组决定改进实验设计，小明同学设计了如图乙所示实验装置，这个装置相比甲图实验装置的优点是 。 (3)经过讨论，又设计出了如图丙所示装置，要求卡片 （选填“硬度要大”、“弹性要好”或“质量要小”）。在图丙装置左边和右边各挂一个钩码后，将小卡片转动一小角度，松手后，小卡片旋转后又恢复原状，这表明相互平衡的两个力需要作用在 上。 (4)为了探究猜想“只有作用在同一物体上的两个力才能平衡”，如果利用如图丙所示装置进行实验，下一步的操作是 （选填“剪开左侧绳子”、“剪开右侧绳子”或“剪开卡片”）。 (5)实验结束后，小组通过总结，得到二力平衡的条件。小明用弹簧测力计在桌面上拉动木块做匀速直线运动，如图丁所示，木块受到 对平衡力的作用。 7．如图所示是某实验小组探究“杠杆的平衡条件”的实验装置（杠杆刻度均匀，每个钩码重0.5N）。 (1)挂钩码前，杠杆如图甲所示，此时正确的操作是向 （选填“左”或“右”）调节杠杆 两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是便于测量 (2)在图乙中杠杆平衡时，若在A、B两处再各加挂一个相同的钩码，则杠杆的 （选 填“左”或“右”）侧会下降。 (3)如图丙所示，在A′ 点悬挂4个钩码，在B′ 点用弹簧测力计竖直向下拉，使杠杆在水平位 置再次平衡，则拉力的大小为 N 。若保持杠杆平衡状态不变，将弹簧测力计  由竖直方向缓慢转动到图中所示方向的过程中，其示数将变大，原因是 (4)通过多次实验，可以得到杠杆的平衡条件是 （用字母表示）。 8．如图是“探究杠杆平衡的条件”的几个实验情景。 (1)杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆 （选填“是”或“不是”）处于平衡状态。为了使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 调节。 (2)在图乙所示操作的基础上进行实验，获得数据如下表，可得杠杆的平衡条件： 。 次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 1 1.0 10.0 0.5 20.0 2 1.0 20.0 2.0 10.0 3 2.0 15.0 1.5 20.0 (3)如图丙所示，在杠杆右侧改用测力计拉，由竖直方向逐渐转到图示位置，杠杆保持水平平衡，则此过程中测力计的示数 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 (4)《墨经》最早记载了杠杆原理，如图丁所示。“权”“重”表示力，“标”“本”表示 。“重”增大时，要使杆秤保持水平平衡，应把“权”向 移。 9．在探究杠杆平衡条件的实验中： (1)实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，则此时杠杆处于 （选填“平衡”或“不平衡”）状态。要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 调节； (2)图乙所示。在A位置上挂两个相同钩码，应该在B位置挂上 个同样的钩码，才能使杠杆在水平位置平衡； (3)小聪认为：影响杠杆平衡的因素是力的大小和支点到力的作用点的距离； 小明认为：影响杠杆平衡的因素是力的大小和支点到力的作用线的距离。 为判断谁的观点正确，同学们利用图丙中水平平衡的杠杆进行实验，保持B处悬挂钩码的个数和位置不变。 ①把处悬挂的钩码改挂在处，发现杠杆不再平衡； ②把处悬挂的钩码改挂在处，发现杠杆仍保持平衡； ③由此初步判断 的观点是正确的。接着进行完实验，数据填入下表： 实验次数 动力 动力赞 阻力 阻力臂 1 1.0 10 2.0 5 2 1.5 5 0.5 15 3 2.0 15 1.5 20 分析数据可知，杠杆平衡的条件是 （填字母）； (4)有个小组的同学在操作时弹簧测力计倾斜，示数和夹角如图丁所示，当杠杆在水平位置平衡时，若，则 （选填“大于”“小于”或“等于”）。 10．某物理实验小组利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件，实验中每个钩码重力相等，杠杆刻度均匀。 (1)在实验过程中，将杠杆在水平位置调节平衡，目的是： 。 (2)如图甲所示，小高调节杠杆水平平衡后，在杠杆左右两侧挂钩码，调节杠杆平衡，并记录三组数据如下表所示。分析表中的数据，小高得出杠杆的平衡条件是： 。 实验次数 动力F₁/N 动力臂L1/m 阻力F₂/N 阻力臂L2/m 1 1.0 0.15 1.0 0.15 2 1.5 0.20 0.5 0.60 3 2.0 0.30 1.5 0，40 (3)如图乙所示，若在杠杆的左侧C点处悬挂上钩码，用弹簧测力计拉着杠杆绕D点按如图所示方向顺时针旋转至虚线处，使杠杆在水平位置保持平衡，则弹簧测力计示数变化为： 。请画出弹簧测力计旋转前拉力的力臂l。 (4)同组的小强想根据得出的杠杆平衡条件测量金属块B的密度，他选用刻度尺和一个直硬棒进行实验如下： ①用细线系在O点吊起，硬棒在水平位置平衡。然后将金属块B挂在硬棒左端C处，另外找一个重物A挂在硬棒右端E处，此时硬棒再次在水平位置平衡，如图所示。 ②用刻度尺测出OE的长度L1。 ③把金属块B浸没在水中，把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡。 ④ 则；= 。（用和所测得的物理量表示） 11．小张利用杠杆开展相关实验探究： (1)安装好杠杆，将其放到水平位置后松手，发现杠杆右端下沉，如图甲所示。则应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，直到杠杆在水平位置平衡；实验中调节杠杆在水平位置平衡的目的是 ； (2)如图乙所示，在A点挂3个重力均为0.5N的钩码，在点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使其在水平位置平衡，弹簧测力计的示数为 ； (3)始终垂直于杠杆向下拉弹簧测力计，使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度，如图丙所示。此过程中，弹簧测力计拉力的力臂 （选填“变大”、“变小”或“不变”，下同），拉力的大小 ； (4)实验中小明发现用图丁所示的方式悬挂钩码，杠杆也能在水平位置平衡，但老师建议不宜采用这种方式，其主要原因为________； A．一个人无法独立操作 B．不方便测量力臂 C．力和力臂数目过多，不易得出结论 D．杠杆不平衡 12．四个小组在“验证杠杆平衡条件”的实验中： (1)实验时，应将杠杆调至水平位置平衡，目的是为了消除杠杆自重的影响和便于 ；若杠杆右端上翘，需将平衡螺母向 （左/右）侧调； (2)小组一实验中获得三组数据如下表所示，分析可得，杠杆的平衡条件是 （用表中所给的字母表示）； 序号 动力 动力臂 阻力 阻力臂 ① 1 20 2 10 ② 2 15 1.5 20 ③ 3 5 1 15 (3)小组二实验情景如图甲，发现要使杠杆在水平位置平衡，测力计向下的拉力要超过测力计的量程。为完成实验，下列操作可行的是___________； A．向左移动钩码的悬挂点 B．向右移动测力计的悬挂点 C．向左移动平衡螺母 D．向右移动平衡螺母 (4)小组三实验后发现动力和动力臂成反比，造成此结果的原因是实验时未改 ； (5)小组四进一步利用图乙装置估测一根质量分布不均匀的金属棒的重心位置。此时金属棒在水平位置保持平衡，金属棒上A点下方的细线上悬挂一质量为m的小球，支点O到A点距离为，需用天平测出 ，便能通过表达式 （用m、及所测物理量符号表示）计算出金属棒重心到支点O的距离。 13．【探究名称】探究杆秤的平衡条件 【问题】杆秤是我国最古老的称量工具，具有悠久的历史文化。小明想自制一杆秤，为此设计实验对杆秤的平衡条件进行了探究。 【证据】 （1）小明将杠杆的中点O悬挂在支架上，松手后观察到没挂钩码的杠杆绕O点迅速顺时针转动，如图甲所示，接下来应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）端调节，使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是 。 （2）调节杠杆水平平衡后，小明在杠杆左侧悬挂不同数量的钩码并移动钩码的位置，在右侧不同位置用校零后的弹簧测力计拉动杠杆，每次都使杠杆保持在 位置平衡，如图乙所示。弹簧测力计的拉力视为动力，钩码的拉力视为阻力，记录数据如表所示。 实验次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂 1 1 10 2 5 2 2 10 1 20 3 2 15 3 10 4 3.2 15 3 15 【解释】 （1）分析表格中前3组实验数据可得出杠杆平衡的条件是 。 （2）第4组实验测得的数据与其余3组数据略有不同，小明操作过程中可能存在的问题是 。 【交流】 （1）实验结束后，有同学提出了新的问题：若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？于是他们利用如图丙所示的方式进行探究，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于水平平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符，原因是 。 （2）探究结束后，小明根据所得结论制作了如图丁所示的杆秤，但是经测试发现能测得的物体的最大质量太小。为了使杆秤所能测的最大质量变大，可进行的改进措施是 （填一种即可）。 14．在探究杠杆平衡条件的实验中。 （1）为了便于直接从杠杆上读出力臂，实验开始时应调节杠杆在 位置平衡，若杠杆静止时的位置如图甲所示，应将杠杆的平衡螺母向 移动； （2）如图乙，在A点挂4个钩码，在B点应挂 个钩码，可使杠杆在此位置平衡； （3）如图丙所示，用弹簧测力计代替杠杆右侧的钩码，改变拉力P的作用点和方向，使杠杆平衡，拉力F与其力臂L1的关系图像如图丁，从图丁中的图像分析可知拉力F与其力臂L1乘积为 N·cm，若每个钩码重为0.25N，则OA的长度为 cm。 15．在“探究杠杆的平衡条件”实验中，小明使用可绕O点自由转动、刻度均匀的杠杆，以及多个重为0.5N的钩码进行了以下操作： （1）不挂钩码时，杠杆在图中所示的位置静止。小明将杠杆左边的螺母调至最左端，发现杠杆右侧还略向下倾斜，此时小明应向 （选填“左”或“右”）调节杠杆右边的螺母，使杠杆水平并静止，达到平衡状态； （2）给杠杆两侧挂上不同数量的钩码，设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1，左侧钩码对杠杆施的力为阻力F2；测出杠杆水平平衡时的动力臂和阻力臂；多次实验并把数据填入下表； 实验次数 动力F1/N 动力臂/m 阻力F2/N 阻力臂/m 1 0.5 0.2 1.0 0.1 2 1.0 0.15 1.5 0.1 3 0.1 3.0 2.0 0.15 4 2.0 0.15 1.5 0.2 … 小明分析表格中的数据发现，第 次实验数据有误，剔除这一组数据后，初步得出杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂； （3）第4次实验结束后，小明撤去右侧钩码，改用弹簧测力计继续实验。如图所示，他在左侧A点悬挂三个钩码，再用弹簧测力计（未画出）在B点拉杠杆。杠杆重新在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数可能为 （选填序号）。 ①2.0N        ②2.5N        ③3.0N        ④3.5N （4）筷子是中国传统餐具，体现了我国古代劳动人民的智慧。用筷子夹东西时，所属的杠杆类型与第 次实验时的杠杆类型相同； （5）小明选用质量分布均匀但两端粗细不同的筷子玩“托筷子”游戏时，用一根筷子把另一根筷子MN水平托起来，图为筷子稳定时的俯视图，筷子MN的重心在O′点，此时 （选填“MO′”或“O′N”）段更重一些； 【拓展】如图所示，小明在一根均匀硬质细杆上挖出等间距的5道细凹槽，将细杆分成6等份，并分别在细杆两端和凹槽处标记出“0、1、2、3、4、5、6”，然后在两端对称安装合适的螺母。支架（未画出）支撑在任一标记处时，都要重新调节螺母，使细杆不挂物体时在水平位置平衡。现把重为2N的物体悬挂在标记“6”处，仅在其他标记处放置支架和悬挂最大容积为800mL、重为1N的小桶，通过改变支架支撑的位置和小桶悬挂的位置，并调整小桶内的水量，可以有 种方案使细杆在水平位置平衡。水的密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg。 16．如图所示，是某同学在探究同一直线上的两个力的合成实验中出现的情景，根据该情景，回答下列各题： (1)从图（a）、（b）、（c）可以看出：力F的作用效果和力 的共同作用效果相比较是 （填“相同”或“不同”）的，所以力F可以说是它们的合力； (2)由图（a）、（b）、（c）可知这名同学是在探究同一直线上、方向 （选填“相同”或“相反”）的两个力的合力与这两个力的大小关系； (3)该实验中所用的科学研究方法主要是 法。 17．如图所示是某小组同学在探究同一直线上两个力的合成的实验情景。（每个钩码重1N） （1）如图（a）所示，将一根橡皮筋悬挂在支架上，记录此时橡皮筋下端到达的位置。 （2）如图（b）所示，橡皮筋在两个方向相同的力和的共同作用下伸长到位置。 （3）如图（c）所示，使橡皮筋在两个方向相反的力和的共同作用下仍伸长到位置。 （4）如图（d）所示，撤去力、后，将力F作用在橡皮筋上，使橡皮筋也伸长到位置O'。 经过实验，将实验结果记录在下表中： 实验序号 ① ② ③ 力的大小 力的方向 竖直向下 竖直向下 竖直向下 (1)请将表格空白处补充完整； (2)根据实验结果得出结论； 结论一： ； 结论二： ； (3)在探究同一直线上两个力的合力与两个力的大小及方向关系的实验中，用两个力拉橡皮筋和单独用一个力拉橡皮筋时，都要将橡皮筋的自由端拉到同一位置，这样做的目的是使这个单独作用的力与那两个力的 。 18．某同学为探究作用在同一物体同一直线上两个力的合力与这两个力之间的关系，利用橡皮筋（原长为AB）、弹簧测力计等器材进行实验，实验时先将橡皮筋A点固定，再用两个弹簧测力计同时作用在B点，按图（a）所示的方式将橡皮筋从B点拉伸到C点，记下此时两个弹簧测力计的示数F1和F2，接着用一个弹簧测力计作用在B点，依然将橡皮筋拉伸到C点，如图（b）所示，记下此时弹簧测力计示数F，按上述的操作重复三次实验，实验数据如表所示。 实验序号 拉力F1/N 拉力F2/N 拉力F/N 1 3.0 1.0 4.0 2 2.6 1.4 4.0 3 1.8 2.2 4.0 （1）实验前，应将弹簧测力计沿水平方向 ； （2）实验中，该同学“…重复三次实验”的目的是： ； （3）根据表中的实验数据及相关条件，可归纳得出的初步结论是：作用在同一物体同一直线上方向相同的两个力的合力大小等于 ，合力方向为 ； （4）实验过程中运用的科学方法为 ； （5）若要研究作用在同一物体同一、直线方向相反两个力的合力与这两个力的大小关系，该如何进行实验操作，请写出主要步骤： 。 19．甲、乙两组同学合作探究“同一直线上二力的合力”，他们将橡皮筋的一端固定，另一端与小圆环相连。如图所示，把两个弹簧测力计分别通过细绳与小圆环相连后，甲组同学沿同方向、乙组同学沿反方向拉橡皮筋至O点，记录F1、F2的大小。然后用一个弹簧测力计拉橡皮筋也至O点，记录F合的大小。他们改变O点的位置多次实验，记录的数据如表一、表二所示。 表一甲组 序号 F1/N F2/N F合/N 1 1.5 0.5 2.0 2 2.0 1.0 3.0 3 2.5 1.5 4.0 表二乙组 序号 F1'/N F2'/N F合'/N 1 5.0 3.0 2.0 2 7.0 4.0 3.0 3 9.0 5.0 4.0 (1)实验中通过 使F合的作用效果与F1、F2共同的作用效果相同； (2)比较图中橡皮筋伸长的长度可知，此实验采用的科学方法是 ； (3)分析比较表一的数据及相关条件可初步得出：同一直线上方向相同的两个力，合力的大小 ； (4)分析比较表二的数据及相关条件可初步得出：同一直线上方向相反的两个力，合力的大小 。 20．如图，实验先把白纸用图钉固定在水平木板上，再用图钉将带有两个细绳套的橡皮筋的一端也固定在木板上。 (1)用两个弹簧测力计分别钩住橡皮筋上的两个细绳套，用适当的力朝同一个方向将橡皮筋拉到某一位置O，在白纸上记下O的位置并记录两个力的大小和，换用一个弹簧测力计将橡皮筋朝同一个方向也拉到O点，记录下弹簧测力计的拉力大小为F，通过实验可知：F ，合力的方向跟这两个力的方向 。 (2)实验中两个拉动橡皮筋的力的方向不要产生夹角，应保持在 直线上，并且保持测力计拉杆与木板平行。 (3)完成试验后，同学们交流讨论如果把一个重为2N的苹果竖直向上抛出，苹果在空中受到重力和空气阻力的作用，若苹果在上升和下降过程中所受合力的大小分别为、，则 。（选填“一定大于”“一定小于”或“一定等于”） 21．小华将一根橡皮筋的左端固定在墙上，用弹簧测力计拉其右端来探究两个分力与合力的关系。 (1)实验中使用的弹簧测力计如图甲所示，该弹簧测力计的一大格刻度是2N，一大格之间有10个刻度均匀的小格，则其分度值为 N； (2)如图乙所示，当使用弹簧测力计拉动橡皮筋之前，应该在 方向对弹簧测力计进行校零； (3)小华用两个弹簧测力计一起沿水平相同方向作用于橡皮筋上使其拉到A点，此时两个弹簧测力计的示数分别为，；小华只用一个弹簧测力计把该橡皮筋也水平拉到A点，弹簧测力计的示数，如图乙所示。F的作用效果与、共同作用的效果相同，即F为和的合力，这种探究物理规律的方法是 （选填“转换”或“等效替代”）法； (4)小华在实验中突发奇想，将两弹簧测力计相互垂直作用在橡皮筋上拉到B点，记下两弹簧测力计的示数分别为、；然后只用一个弹簧测力计把该橡皮筋也拉到B点，如图丙所示，读出弹簧测力计的示数。根据你对合力与分力的理解，判断 （选填“是”或“不是”）、的合力，你的判断理由是、的合力的 与的相同。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．(1)光滑 (2)同一直线 (3)用剪刀将小卡片从中间剪开 (4)错误 【详解】（1）“探究二力平衡的条件”实验时，由于摩擦力大小与接触面粗糙程度有关，选光滑桌面时，能减小摩擦力对实验的影响，所以实验时应选择较光滑的实验桌面。 （2）扭转小车角度，是让两个力不在同一直线，所以这样做的目的是探究两个平衡的力是否作用在同一直线上。 （3）探究两个平衡的力是否作用在同一物体，那让两个力不作用在同一物体上后看是否能平衡，因此操作是用剪刀将硬纸片从中间剪开，将一个纸片变成两个纸片，观察剪开后纸片是否还能平衡。 （4）剪断细线后小球只受重力，加速下落，不是平衡状态，所以小明“受一个力作用的物体也能保持平衡状态”的猜想错误。 2．(1) 相反 砝码数量 (2)摩擦力 (3) 减小重力对实验的影响 转动 作用在不同直线上的两个力是否平衡 (4)将纸片剪开成两个小卡片，观察两个小卡片是否平衡 【详解】（1）[1][2]实验中，在装置的左右盘中放上砝码，砝码由于重力通过绳子对两个向相反方向的拉力；拉力的大小等于砝码的重力，砝码的数量越多，拉力就越大，通过调整砝码的数量可以改变拉力的大小。 （2）在装置的左右盘中放上砝码，由于左右砝码的质量相等，故木块两边所受的拉力相等；再将一个质量较小的钩码轻轻放在右盘后，发现木块仍然处于静止状态，所以木块还受平衡力的作用；此时木块有向右运动的趋势，桌面对木块有向左的摩擦力，向左的拉力、向左的摩擦力与向右的拉力这三个力平衡；摩擦力对实验结果产生了影响。 （3）①[1]利用轻质小卡片替换小车进行实验，小卡片几乎悬在空中，实验受摩擦力影响很小，且卡片重力小，可忽略其重力对实验的影响。 ②[2][3]如图丁，将卡片扭转一个角度，放手后卡片将转回原来的平衡位置，说明大小相等，方向相反、不在同一直线上的两个力不是平衡力，所以可以探究验证不在同一条直线上的两个力能否平衡。 （4）探究二力平衡时，验证两个力需要作用在同一个物体上，可以把小卡片分成两半变成两个物体；因此验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，可以用剪刀把小卡片剪成两个更小的卡片，观察两个更小卡片是否平衡。 3．(1)圆形 (2)变小 (3) 是 能 【详解】（1）太阳光通过硬纸板上很小的正方形小孔，在地面上将观察到一个圆形的光斑，这个圆斑是太阳的实像，这是小孔成像现象，小孔所成的像的形状与物的形状有关，与孔无关，所以在地面上能观察到圆形光斑。 （2）右图2可知，A点高度比B点高，小明在两点的质量相等，所以小明从A地走到B地的过程中，他的重力势能变小。 （3）[1]平衡状态包括静止状态和匀速直线运动状态，图中小车处于静止状态，所以此时小车是平衡状态。 [2]将小车换成任意形状的轻质卡片，同样可以通过在卡片两端挂等重的钩码来探究二力平衡的条件，如探究两个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在同一个物体上时物体是否平衡等，所以能完成所有探究活动。 4． 相等 相反 木块与桌面间存在摩擦力 平衡 木块仍然保持静止状态 丁 可以避免摩擦力对实验的影响 同一直线上 把卡片从中间剪开，观察两卡片的运动情况 【详解】（1）[1][2]如图甲所示，小明同学在左边和右边各挂一个钩码，这时木块保持静止，木块处于平衡状态，水平方向上分别受到左端和右端绳子对它的拉力，两个力是一对平衡力，相互平衡的两个力大小相等，方向相反。 [3]若左边挂一个钩码，右边挂两个钩码即木块两端拉力大小不相等时，木块仍然保持静止状态，这是由于木块和桌面之间存在摩擦力对实验产生了影响。 [4][5]当物体静止时处于平衡状态受到平衡力的作用，这时木块在水平方向受到的力平衡，依据：木块仍然保持静止状态。 （2）[6][7]乙中桌面还是会对小车产生摩擦力，而丙中卡片在水平方向上只受到细线的拉力，没有受到其他的力。故丙装置更科学一些。原因是：可以避免摩擦力对实验的影响。 （3）[8]当将卡片转动一个角度后，细线对卡片的拉力不在同一直线上，此时卡片不能保持静止状态，说明两个相互平衡的力必须作用在一条直线上。 （4）[9]要验证只有作用在一个物体上的两个力才能平衡，根据实验原理，应该将这两个力分别作用在两个物体上，看这两个物体是继续处于平衡状态，故应该把卡片从中间剪开，观察两卡片的运动情况。 5．(1) 乙 见解析 (2)同一条直线 (3)同一物体上 【详解】（1）[1][2]在探究 “二力平衡的条件” 实验中，要尽量减小摩擦力对实验结果的影响。甲图中木块与桌面间是滑动摩擦，摩擦力较大；乙图中小车与桌面间是滚动摩擦，摩擦力较小，所以乙设计更科学，能减小摩擦力对实验的干扰。 （2）将木块或小车旋转一定角度，此时两个力不在同一直线上，松手后它们又恢复到原来位置，说明当两个力不在同一直线上时物体不能平衡，只有两个力作用在同一直线上，物体才能平衡。 （3）图丙中，剪断两小车间的连接线前，两小车整体处于平衡状态，剪断后两小车不再保持静止，说明原来作用在两个小车上的力不再能使它们平衡，验证了互相平衡的两个力必须作用在同一物体上。 6．(1) 相反 平衡 (2)减小了摩擦力对实验的影响 (3) 质量要小 同一直线 (4)剪开卡片 (5)2 【详解】（1）[1]如图甲所示，小组同学在左边和右边各挂一个钩码，这时木块保持静止，木块处于平衡状态，受到平衡力作用，说明相互平衡的两个力方向相反，大小相等。 [2]若左边挂一个钩码，右边挂两个钩码时，木块仍然保持静止状态，木块处于平衡状态，受到平衡力作用，此时木块和桌面之间的摩擦力对实验产生了影响。 （2）图乙代替图甲，滚动摩擦代替滑动摩擦，可以减小摩擦力。 （3）[1]为了减小重力对实验的影响，应选择质量较小的卡片。 [2]将小卡片转动一小角度，两个力不在同一直线上，松手后，小卡片旋转后又恢复原状，说明相互平衡的两个力需要作用在同一直线上。 （4）为了探究猜想“只有作用在同一物体上的两个力才能平衡”，此时把小卡片从中间剪开，使小卡片变成两个小卡片，观察两个小卡片的运动情况。 （5）弹簧测力计显示拉力大小，当弹簧测力计水平拉着木块做匀速直线运动，拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，竖直方向上重力和支持力是一对平衡力，木块受到2对平衡力的作用。 7．(1) 右 力臂 (2)左 (3) 3 力臂变小 (4)F1l1=F2l2 【详解】（1）[1][2]图甲中，右端上扬，左端下沉，为了让杠杆在水平位置平衡，便于直接读出力臂的大小，需要将平衡螺母向右调节。 （2）设每个钩码重力为G，杠杆上每小格长度为l，图乙中若在A、B两处下方各加一个钩码，则A端的力与力臂乘积为 B端的力与力臂乘积为 ，所以左端会下沉。 （3）[1]A点挂4个钩码，与第二小问同理，根据杠杆的平衡条件得 则拉力大小为 [2]当力垂直于杠杆时，动力臂沿着杠杆，动力臂最大，拉力最小，所以由垂直于杠杆改成斜着拉，动力臂会变小，阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件可得，拉力会变大。 （4）多次实验可得杠杆的平衡条件为动力臂与动力的乘积等于阻力臂与阻力的乘积，即F1l1=F2l2 8．(1) 是 右 (2)F1×l1=F2×l2 (3)变大 (4) 力臂 A端 【详解】（1）[1][2]实验前，杠杆在如图甲所示位置静止时是处于杠杆平衡状态；杠杆的左端下沉，说明杠杆的重心在支点左侧，为了使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆右侧的平衡螺母向右调节。 （2）三次实验获得的数据如下表所示，因 1.0N×0.100m=0.5N×0.200m 1.0N×0.200m=2.0N×0.100m 2.0N×0.150m=1.5N×0.200m 分析可得杠杆的平衡条件是F1×l1=F2×l2。 （3）当弹簧测力计逐渐倾斜时，拉力的力臂变小，阻力和阻力臂不变，所以拉力变大，故弹簧测力计示数变大。 （4）[1][2]由图可知“标”“本”表示力臂，“权”“重”表示力，根据杠杆平衡条件知：权×标=重×本，增大“重”时，“权”和“本”不变，由“权×标=重×本”知，“标”会增大，所以把“权”向A端移。 9．(1) 平衡 左 (2)3 (3) 小明 F1L1=F2L2 (4)小于 【详解】（1）[1]杠杆平衡是指杠杆处于静止状态或匀速转动状态，在实验前，杠杆静止在图甲所示位置，满足杠杆平衡的条件，所以此时杠杆处于平衡状态。 [2]由图甲可知，杠杆右端下沉，为了使杠杆在水平位置平衡，根据杠杆平衡原理，应将平衡螺母向左调节，从而使杠杆平衡。 （2）设一个钩码的重力为G，杠杆上一格的长度为L。根据杠杆平衡条件，有 解得，即应该在B位置挂上3个同样的钩码。 （3）[1]在实验中，把 A 处悬挂的钩码改挂在 C 处，此时支点到力的作用点的距离不变，但杠杆不再平衡；把 A 处悬挂的钩码改挂在 D 处，支点到力的作用线的距离不变，杠杆仍保持平衡。这说明杠杆是否平衡与支点到力的作用线的距离有关，而不是支点到力的作用点的距离，所以小明的观点是正确的。 [2]分析表格中的数据，对于第一次实验 第二次实验 第三次实验 可以得出杠杆平衡的条件是。 （4）根据杠杆平衡条件，当杠杆在水平位置平衡时，阻力和阻力臂不变，因为，所以。由图可知，对应的夹角为α，对应的夹角为β，力臂越小，对应的夹角越小，所以α小于β。 10．(1)便于测量力臂 (2) (3) 先变小后变大 (4) 用刻度尺测量出OD的长度 【详解】（1）当在杠杆上挂物体时，杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂。 （2）分析表中数据， 故可得杠杆的平衡条件是 （3）[1]弹簧测力计绕D点顺时针旋转时，力臂先变大后变小，根据杠杆平衡条件可知，弹测力计示数先变小后变大。 [2]延长拉力作用线，过点O作拉力作用线的垂线，并标明垂足和力臂。如图所示： （4）[1][2]设B物体的体积为V，密度为，由丁图可知，硬棒平衡时， ……① 用刻度尺测量出OD的长度，把金属块B浸没在水中，硬棒再次在水平位置平衡时，有 ……② 由①②可得 11．(1) 左 便于测量力臂 (2)2 (3) 不变 变小 (4)C 【详解】（1）[1]图甲中，杠杆右端下沉，应向左端调节平衡螺母，直至杠杆在水平位置平衡。 [2]调节杠杆在水平位置平衡，则力臂与杠杆重合，方便测量力臂。 （2）图乙中，设杠杆每小格的长度为L，据杠杆平衡条件有 解得，弹簧测力计的示数F=2N。 （3）[1][2]图丙中，弹簧测力计的拉力方向始终与杠杆垂直，则支点到力的作用线的大小不变，测力计拉力的力臂不变。但钩码对应的力臂变小，钩码对杠杆的作用力大小不变，即阻力不变，阻力臂变小，动力臂不变，据杠杆的平衡条件知，动力变小，即测力计拉力大小变小。 （4）实验中小明的实验方式，杠杆支点左侧钩码数量过多，每个钩码对杠杆的拉力对应了每个拉力的力臂，力和力臂数目过多，不易得出结论，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 12．(1) 测量力臂 右 (2) (3)B (4)阻力和阻力臂/ (5) 金属棒的质量 【详解】（1）[1][2]如果杠杆倾斜，力臂不方便测量，故实验时，应将杠杆调至水平位置平衡，目的是为了消除杠杆自重的影响和便于测量力臂。若杠杆右端上翘，因为左侧的重力与力臂的乘积大于右侧，故需将平衡螺母向右侧调，相当于增加力臂。 （2）根据表格中的数据可以得出结论，杠杆的平衡条件是动力×动力臂 = 阻力×阻力臂，用表中所给的字母表示就是 。 （3）小组二实验中，要使杠杆在水平位置平衡，测力计向下的拉力要超过测力计的量程。为完成实验，意味着力要减少，力臂需要增大，悬挂点需要向右移动，故ACD不符合题意，B符合题意。 （4）小组三实验后发现动力和动力臂成反比，根据杠杆的平衡条件，造成此结果的原因是实验时未改变阻力和阻力臂或者乘积不变，导致动力和动力臂的乘积保持不变。 （5）小组四利用图乙装置估测金属棒的重心位置。金属棒在水平位置保持平衡，金属棒上A点下方的细线上悬挂一质量为m的小球，支点O到A点距离为l。根据杠杆平衡条件，我们可以得到以下等式 由于金属棒的重力未知，我们可以通过测量小球的质量和悬挂点到支点的距离来计算，我们需要知道金属棒的总质量（可以通过天平测量），故金属棒的长度为 这样，我们就可以计算出金属棒重心到支点O的距离L。 13． 左 便于测量力臂（或便于直接在杠杆上读取力臂） 水平 F1l1=F2l2 没有沿竖直方向拉动弹簧测力计 杠杆自重对杠杆平衡有影响 增加秤砣的质量（或“增大秤杆的长度”、“提纽向秤杆左端移动”等） 【详解】【证据】（1）[1][2]在没有挂钩码时，松手后杠杆绕O点迅速顺时针转动，会使左端偏高右端偏低，此时杠杆没有水平平衡，为使得杠杆在水平位置平衡接下来应将平衡螺母向左端调节，这样做是为了便于直接在杠杆上读取力臂（便于测量力臂）。 （2）[3]杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，这样便于直接在杠杆上测量力臂大小，杠杆的重心通过支点，可以消除杠杆自重对杠杆平衡的影响，使实验简单化，便于探究，所以每次实验时都要使杠杆处于水平位置平衡。 【解析】（1）[4]分析表格中前3组实验数据可知，动力×动力臂=阻力×阻力臂，即 ​ （2）[5]第4组实验测得的数据与其余3组数据略有不同，出现这种情况可能的原因是小明操作过程中弹簧测力计没有竖直向下拉，导致动力臂偏小，而动力偏大。 【交流】（1）[6]若支点不在杠杆的中点，如图丙可知此时杠杆的重心在杠杆支点的左边，由于杠杆自身有重力，导致弹簧测力计的拉力并大等钩码的总重力，即弹簧测力计的示数变大，而阻力和阻力臂不变，所以测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。 （2）[7]杆秤的提纽相当于杠杆的支点，秤砣相当于动力，被测物重相当于阻力，秤杆相当于杠杆，被测物重一定，秤砣重一定，当阻力臂一定时，动力臂越长，秤砣离支点越远，杆秤示数越大，称的质量越大，所以为了使杆秤所能测的最大质量变大，可进行的改进措施是：增加秤砣的质量（或增大秤杆的长度''、提纽向秤杆左端移动''等）。 14． 水平 左 6 6 6 【详解】（1）[1]重力的方向是竖直向下的，为了便于直接从杠杆上读出力臂，实验开始时应调节杠杆在水平位置平衡。 [2]由图甲可知，杠杆此时向右侧偏，应将杠杆的平衡螺母向左移动。 （2）[3]根据杠杆平衡条件 F1L1=F2L2 在图乙A点挂4个钩码，由图乙可知OA∶OB=3∶2，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂6个相同的钩码。 （3）[4]由图丁中的图像分析可知拉力F与其力臂L1成反比，其乘积不变 3N×2cm=6N·cm [5]若每个钩码重为0.25N，则4个钩码的重为1N，根据杠杆平衡条件 15． 左 3 ②③④ 4 O′N 11 【详解】（1）[1]由图可知，杠杆在图中所示的位置静止，则左端下沉。将杠杆左边的螺母调至最左端，发现杠杆右侧还略向下倾斜，此时小明应继续向左调节杠杆右边的螺母，使杠杆水平并静止，达到平衡状态。 （2）[2]根据表格数据可知，钩码的重力均为0.5N，而第三次的动力大小为0.1N，故第3次实验数据有误。 （3）[3]当拉力的方向为竖直向上方向时，拉力的力臂最大，拉力的大小最小，为 当拉力不在竖直方向时，拉力的力臂变短，拉力将变大，故②③④符合题意，①不符合题意。 故选②③④。 （4）[4]用筷子夹东西时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，根据表格数据可知，第4次实验中，动力臂小于阻力臂，故所属的杠杆类型与第4次实验时的杠杆类型相同。 （5）[5]由图可知，MO′比O′N更长，MO′侧重心的位置更远，O′N侧重心的位置更近，则根据可知，O′N段更重一些。 【拓展】[6]由题意可知，桶内最多盛水的重力为 则桶子和水最大总重力为 根据可知， 则 支点可以在1、2、3、4、5处，的范围为1N~9N，当支点在1时，弹簧测力计的示数为 0.4N＜1N，不符合题意； 同理，当支点在2时 符合题意； 不符合题意； 当支点在3时 符合题意； 符合题意； 不符合题意； 当支点在4时 符合题意； 符合题意； 符合题意； 符合题意； 当支点在5时 不符合题意； 符合题意； 符合题意； 符合题意； 符合题意； 综上所述，弹簧测力计共有11种情况。 16．(1) 与 相同 (2)相同 (3)等效替代 【详解】（1）[1][2]如果一个力作用在物体上产生的效果跟几个力共同作用在物体上产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，而那几个力就叫做这个力的分力。弹簧在力F作用下伸长的长度与在F1、F2共同作用下伸长的长度相等，这说明力F的作用效果和F1、F2共同作用的效果是相同的，力F可以说是它们的合力。 （2）由图（a）、（b）、（c）可知，这三个力的方向是相同的，探究的是同一直线上、方向相同的两个力的合力与这两个力的大小关系。 （3）该实验中，用一个力F等效替代两个力F1​和F2​的共同作用，使弹簧产生相同的形变效果，所用的科学研究方法主要是等效替代法。 17．(1)4N，竖直向上，3N，竖直向下 (2) 同一直线上方向相同的两个力，合力的大小等于二力之和，合力方向与二力方向相同 同一直线上方向相反的两个力，合力的大小等于二力之差，合力方向与较大力的方向相同 (3)作用效果相同 【详解】（1）[1]根据实验数据①可知，橡皮筋伸长到位置时，需要施加的拉力为 实验过程中，始终使橡皮筋伸长到位置，序号②中据图可知，F2=1N，方向竖直向上，根据力的合成可知， 方向竖直向下。 [3]根据上述分析可知，使橡皮筋伸长到位置时，需要施加的力为3N，且方向竖直向下，因此序号③中F=3N。 （2）[1][2]根据表格数据分析可知，同一直线上方向相同的两个力，合力的大小等于二力之和，合力方向与二力方向相同；同一直线上方向相反的两个力，合力的大小等于二力之差，合力方向与较大力的方向相同。 （3）用两个力拉橡皮筋和单独用一个力拉橡皮筋时，都要将橡皮筋的自由端拉到同一位置，目的是使单独作用的力与那两个力的作用效果相同。 18． 调零 见解析 两分力大小之和 与两个分力方向相同 等效替代法 见解析 【详解】（1）[1]弹簧测力计沿水平方向使用前，将弹簧测力计沿水平方向调零（校零）。 （2）[2]为了使实验结论具有普遍性，避免偶然性，实验中，该同学“… 重复三次实验”。 （3）[3][4]根据表中的实验数据，比较F和F1、F2的大小方向之间的关系，归纳得出：同一直线上方向相同的两个力的合力大小等于二力之和，合力方向与二力方向相同。 （4）[5]实验过程中，合力的作用效果与两个分力的作用效果相同，这里应用的科学方法为等效替代法。 （5）[6]用两个弹簧测力计同时作用在橡皮筋的B点，沿直线相反方向拉伸到C点，记下此时两个弹簧测力计的示数F1和F2；接着用一个弹簧测力计作用在B点，依然将橡皮筯拉伸到C点，记下此时弹簧测力计示数F；按上述的操作重复三次实验，记录实验数据。 19．(1)橡皮筋伸长的长度相同 (2)等效替代法 (3)等于这两个力大小之和 (4)等于这两个力大小之差 【详解】（1）实验中通过将橡皮筋拉伸到同一位置O点，使F合的作用效果与F1、F2共同的作用效果相同。因为力可以使物体发生形变，当橡皮筋拉伸到同一位置时，说明力的作用效果相同。 （2）比较图中橡皮筋伸长的长度可知，此实验采用的科学方法是等效替代法。用一个力F合替代两个力F1、F2，且作用效果相同，这就是等效替代法。 （3）分析比较表一的数据及相关条件，甲组同学沿同方向拉橡皮筋，序号1中：F1=1.5N，F2=0.5N，F合=2.0N，F合=F1+F2；序号2中：F1=2.0N，F2=1.0N，F合=3.0N，F合=F1+F2；序号3中：F1=2.5N，F2=1.5N，F合=4.0N，F合=F1+F2。可初步得出：同一直线上方向相同的两个力，合力的大小等于这两个力大小之和。 （4）分析比较表二的数据及相关条件，乙组同学沿反方向拉橡皮筋，序号1中：F1′=5.0N，F2′=3.0N，F合′=2.0N，F合′=F1′-F2′；序号2中：F1′=7.0N，F2′=4.0N，F合′=3.0N，F合′=F1′-F2′；序号3中：F1′=9.0N，F2′=5.0N，F合′=4.0N，F合′=F1′-F2′。可初步得出：同一直线上方向相反的两个力，合力的大小等于这两个力大小之差，且合力方向与较大力的方向相同。 20．(1) = 相同 (2)同一 (3)一定大于 【详解】（1）[1][2]通过实验和力的合成知识可知，两次拉的位置相同，两次力的作用效果相同，说明两次力的大小相同，即F=，合力的方向跟这两个力的方向相同。 （2）根据力的三要素知识，若要使力的作用效果相同，则力的作用点、大小和方向都要相同，故实验中两个拉动橡皮筋的力的方向不要产生夹角，应保持在同一直线上，并且保持测力计拉杆与木板平行。 （3）苹果在上升时受到竖直向下的重力和竖直向下的空气阻力，合力的大小为两个力之和，方向向下；在下降过程中受到竖直向下的重力和竖直向上的空气阻力，合力的大小为两个力之差，方向向下，因此一定大于。 21．(1)0.2 (2)水平 (3)等效替代 (4) 是 作用效果 【详解】（1）该弹簧测力计的一大格刻度是2N，一大格之间有十个刻度均匀的小格，则其分度值为0.2N。 （2）因为需要测量水平方向上拉力的大小，所以实验前首先应按水平方向对弹簧测力计进行调零，即测力前要使指针对准零刻度线。 （3）实验中，F的作用效果与F1、F2共同作用的效果相同，即F为F1和F2的合力，该实验方法为等效替代法。 （4）[1][2]由图可知，F3、F4的合力的作用效果与 F'的力的作用效果相同，所以F'是F3、F4的合力。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$