探究实验17 探究二力平衡的条件-【中考得高分】2026年中考物理实验与探究

中考得高分物理实验与探究 探究实验7探究二力平衡的条件 国知识回顾⊙ 一、实验装置 二、实验方法 控制变量法 三、实验关键 1.尽量降低卡片重力对本实验的影响. 2.拉力的大小等于钩码的重力.通过改变钩码的个数来改变拉力的大小 3.探究“彼此平衡的两个力是否作用在同一条直线上”的方法：把卡片转过一定角度，然后松 手，观察卡片状态的变化. 四、要点探究 1.实验中，滑轮的作用是什么？ 提示：改变力的方向 2.实验中，为什么选择静止状态作为研究状态？ 提示：因为匀速直线运动状态不易保持。 3.实验中，如何判断卡片是否处于平衡状态？ 提示：平衡状态有两种情况，即静止状态和匀速直线运动状态.当卡片保持静止或匀速直线 运动状态时，说明卡片处于平衡状态 4.把卡片转过一定角度，这一操作的目的是什么？ 提示：探究两个力不在同一条直线上时对物体状态的影响 Q示例典范。 某实验小组利用如图甲所示的实验装置探究二力平衡的条件，实验时小海同学又设计了如图 乙所示的实验方案 小车 木块 硬纸片 第一部分教材实验 (1)比较图甲和图乙两种方案，图 （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F,和F2的大小.同学们发现 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)某次实验中，当左盘放入更多的砝码时，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. (5)在图甲实验的基础上，将小车在水平桌面上扭转一定角度后释放，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 (6)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 图丙所示，他将要对硬纸片进行的操作是 (7)小明完成实验后，提出了一个猜想：只受一个力作用的物体也能保持平衡 itiilt Liiiiu 状态.为了验证猜想，他将一个小球用一根细线悬挂起来，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 O列下落 误”)的 入 幽提分训练营⊙ 1.如图甲所示是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景， 甲 乙 丙 (1)小华将系于小卡片（重力可忽略不计）两个对角上的细线分别跨过左右支架上的滑轮，并在线 的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向 ,并通过调整 来 改变拉力的大小 (2)当小卡片平衡时，小华将小卡片转过一定角度，松手后小卡片 （选填“能”或“不能”) 平衡，设计此实验步骤的目的是探究 (3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在如图甲所示的情况下，小华下一步的 操作是： (4)在探究同一问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，同学们都认为小 华的实验优于小明的实验，其主要原因是 A.减小了摩擦力对实验结果的影响 B.小卡片是比较容易获取的材料 C.小卡片容易在水平方向上保持平衡 D.小卡片容易扭转 71通 中考得高分物理实验与探究 (5)图乙中，若左边挂2N的钩码，右边挂3N的钩码时，木块保持静止，则此时木块受到的摩擦 力大小为 N;若再在右边增加2N的钩码时，木块恰好向右做匀速直线运动，在此基 础上若要使木块向左做匀速直线运动，则左边所挂钩码的总重力为 N. (6)利用图丙装置 (选填“能”或“不能”)探究二力平衡的条件， 2.在“探究二力平衡条件”的活动中，小强设计了如图甲所示的探究方案.在该方案中他把分别拴有 一个托盘的两根细线通过支架上的滑轮系在小木块的两端 (1)探究过程中他分别在左、右两个托盘内各放一个50g的砝码，发现小木块静止，接着他在右边 托盘内又加入一个10g的砝码，发现小木块仍然静止，其原因是 力对实验有影响. (2)后来小强对方案进行了改进，选择质量约为10g的纸质卡片为研究对象，实验装置如图乙所 示，为使小卡片静止，并使小卡片受到的两个拉力方向相反，小强应选择两个规格为 (选填“20”或“100”)g的钩码进行实验. (3)当小卡片平衡时，小强将小卡片转过一定角度，松手后小卡片 (选填“能”或“不能”) 平衡，设计此实验步骤的目的是探究 (4)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，小强下一步的操作是： 3.物理兴趣小组的同学们利用如图甲所示的装置进行“二力平衡条件”的探究 小车 小卡片 弹簧测力计 砝码 多 乙 丙 (1)将相同质量的砝码放在左右两盘后，把小车转过一定角度，然后松手，观察到小车转动一定角 度后恢复到静止状态，说明两个力必须作用在 时才能平衡， (2)某次实验中，当左盘中砝码质量大于右盘中砝码质量时，小车受到的两个拉力大小 (选填“相等”或“不相等”)，但小车仍处于静止状态，此时小车受到的 (选填“是”或 “不是”)平衡力，产生这一现象的原因可能是小车受到 的影响 (3)为尽量减小上述影响，小敏提出将小车换成小卡片，如图乙所示.为了验证只有作用在同一物 体上的两个力才能平衡，小敏下一步操作是 A.左右两盘中各加一个砝码 B.把小卡片剪成两半 C.把小卡片扭转一定角度 第一部分教材实验 (4)如果将小车换成轻质弹簧测力计，如图丙所示，在左右两盘中各放入重为4N的砝码，忽略盘 重和绳重，则弹簧测力计的示数为 N. 4.如图甲所示是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。 A B 77 (1)小华将系于小卡片（重力可忽略不计）两个对角上的细线分别跨过左右支架上的滑轮，并在线 的两端挂上两个物体，当两端多次挂上重力相等的物体时，发现小卡片都静止，而挂上重力不 相等的物体时，小卡片不能静止，说明二力平衡时，两个力必须 (2)当小卡片平衡时，小华将小卡片转过一定角度，松手后小卡片（选填“能”或“不能”) 平衡，说明二力平衡时，两个力必须 (3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在如图甲所示的情况下，小华下一步的 操作是： (4)当图甲中A物体重力为8N,B物体重力为3N时，A着地前，绳子对A的拉力 （选 填“大于”“等于”或“小于”)8N,B对绳子的拉力 (选填“大于”“小于”或“等于”)3N; A着地后，B先做 (选填“加速”“匀速”或“减速”)运动（小卡片、B都未与滑轮接触， 不考虑空气阻力和滑轮的摩擦力) (5)利用图乙装置 (选填“能”或“不能”)探究二力平衡的条件 。中考新考法。 (生活实践)小李善于利用日常物品做科学小实验，在探究二力平衡条件时，设计了如图甲所示 的实验装置.图甲中，木块两侧各系一根细线，把细线的另一端分别穿过晾衣架，将两个矿泉水 瓶分别绑在细线上，小李发现该装置不合理，于是把木块换成轻质卡片进行实验， (1)小李认为图甲装置不合理的理由是 (2)如图乙所示，可通过增、减矿泉水瓶中水的 来改变拉力的大小，从而探究二力平衡 时的拉力关系 (3)如图丙所示，若将卡片旋转一定角度，松手后，发现卡片 (选填“保持静止”或“恢复 原位”)，这说明两个力必须作用在同一 上才能平衡. (4)小李将其中一只手放低，如图丁所示，此时 (选填“能”或“不能”)完成二力平衡条 件的探究。 73次实验中它们对木板的压力相同，分别用甲鞋鞋底和乙鞋鞋 底与木板接触，改变接触面的粗糙程度，再进行实验探究. 探究实验17探究二力平衡的条件 【示例典范】 (1)甲滚动摩擦小于滑动摩擦，题图甲方案可减小摩擦力对实 验结果的影响(2)改变力的方向(3)数量相等相反 (4)摩擦力(5)同一条直线上(6)将硬纸片剪开(7)错误 解析：(1)题图甲方案中的小车受到的是滚动摩擦力，题图乙方 案中的木块受到的是滑动摩擦力，滚动摩擦小于滑动摩擦，实 验时应该尽量诚小摩擦力，故该实验用题图甲方案更合理. (2)定滑轮的作用是改变力的方向.(3)实验中，托盘和砝码的重 力大小等于小车受到的拉力大小，控制砝码的重力就可控制拉 力的大小，则通过调整左右两个托盘中砝码的数量可以改变F 和F。,当左盘和右盘加入的砝码相同时，F,和F,的大小相等， 方向相反，因而可以说明一对平衡力必须满足大小相等、方向 相反的条件.(4)实验中，当左盘放入更多的砝码时，小车仍处于 静止状态，此时小车有向左运动的趋势，桌面对小车有向右的 静摩擦力，即小车受到摩擦力的影响才仍处于静止状态.(5)把 小车转过一定角度，然后松手，观察到小车转动，最后恢复到静 止状态，说明小车受到的两个拉力在同一条直线上时才能平 衡，故这样做的目的是探究两个平衡的力是否作用在同一条直 线上.(6)为了探究两个平衡的力是否作用在同一个物体上，应 用剪刀将硬纸片剪开，然后观察硬纸片能否保持平衡状态， (7)实验中剪开细线，小球只受到重力作用，开始下落，运动状态 发生了改变，所以小明的猜想是错误的. 【提分训练营】 1,(1)相反钩码数量(2)不能不在同一直线上的两个力 能否平衡(3)把小卡片剪为两半(4)A(5)18(6)能 解析：(1)两边的钩码通过绳子对小卡片施加了两个方向相 反的拉力：拉力的大小等于钩码的重力，钩码的数量越多，拉 力就越大.(2)小卡片转过一定角度，小卡片两端的拉力就不 在一条直线上，小卡片就会转动，说明了不在同一直线上的 两个力不能平衡.(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个 力才能平衡，应该用剪刀把小卡片剪成两半，观察小卡片是 否平衡.(4)小明将木块放在水平桌面上，木块受到的滑动摩 擦力较大，会影响实验效果，A正确.(5)题图乙中，左、右两边 的砝码的重力分别为2N和3N时，木块保持静止，此时木 块除了受到左、右两边的拉力外，由于木块有向右运动的趋 势，所以木块还受到水平向左的摩擦力，则F=F左十∫，此 时木块受到的摩擦力f=F右一F左=3N一2N=1N;若再 在右边增加2N的钩码时，木块恰好向右做匀速直线运动， 此时木块受到水平向左的滑动摩擦力，且木块处于平衡状 态，则F右=F左十f',所以此时木块受到的摩擦力f'=F右- F左=3N+2N一2N=3N,如果木块要向左做匀速直线运 动，受到的滑动摩擦力水平向右，木块仍处于平衡状态，木块 对水平桌面的压力和接触面的粗糙程度不变，则滑动摩擦力 17 大小不变，即F右十'=F左，所以左边钩码的总重力G= F=F右+f'=2N+3N+3N=8N.(6)因为小卡片很轻， 重力可忽略不计，且小卡片受到的两个力能满足大小相等， 方向相反，作用在同一物体，作用在同一直线上的条件，所以 能完成实验. 2.(1)摩擦(2)100(3)不能不在同一直线上的两个力能 否平衡(4)用剪刀把小卡片剪开，观察小卡片能否平衡 解析：(1)在右边托盘内又加入一个10g的砝码后，木块受到 的右边的拉力大于左边的拉力，此时木块相对于桌面有向右 运动的趋势，因此桌面对木块有向左的摩擦力作用，这个摩 擦力对实验造成了影响.(2)小强应选择重力较大的钩码进行 实验，这样可以减小小卡片重力对实验的影响，即用两个规 格为100g的钩码进行实验.(3)小卡片转过一定角度，小卡 片受到的两个拉力就不在同一条直线上，小卡片就会转动， 此实验步骤是为了探究不在同一直线上的两个力能否平衡. (4)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，应 该用剪刀把小卡片剪开，观察小卡片能否平衡. 3.(1)同一条直线上(2)不相等是摩擦力(3)B(4)4 解析：(1)把小车转过一定角度，然后松手，观察到小车转动， 最后恢复到静止状态，说明小车在水平方向上受到的两个力 作用在同一条直线上时才能平衡.(2)实验中，当左盘中砝码 质量更大时，小车受到的两个拉力大小不相等，小车仍处于 静止状态，说明小车受平衡力的作用，此时小车有向左运动 的趋势，桌面对小车有向右的摩擦力，即小车受到摩擦力的 影响.(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平 衡，应用剪刀把小卡片剪成两半，观察小卡片是否平衡，B符 合题意.(4)如果将小车换成轻质弹簧测力计，忽略盘重和绳 重，在左右两盘中各放入重为4的砝码，则弹簧测力计两 端受到的拉力为4N,弹簧测力计的示数为4N. 4.(1)大小相等(2)不能在同一直线上(3)用剪刀将小卡 片从中间剪开，观察小卡片的状态(4)小于大于减速 (5)能解析：(1)实验时，当两端多次挂上重力相等的物体 时，发现小卡片都静止，而挂上重力不相等的物体时，小卡片 不能静止，说明二力平衡时，两个力必须大小相等，(2)小卡片 转过一定角度，松手后小卡片就会转动，不能保持平衡，说明 二力平衡时，两个力必须在同一直线上.(3)为了验证二力平 衡时两个力作用在同一物体上，下一步的操作是：用剪刀将 小卡片从中间剪开，观察小卡片的状态.(4)当题图甲中A物 体重力为8N,B物体重力为3N时，A着地前，A、B均受非 平衡力作用，B向上加速运动，A向下加速运动，所以绳子对 A的拉力小于8N,绳子对B的拉力大于3N,根据力的作用 是相互的可知，B对绳子的拉力大于3N:A着地后，B在自 身重力的作用下先做减速运动.(5)题图乙中，小卡片很轻，两 个定滑轮虽然不等高，但仍能使小卡片所受的两个力大小相 等，方向相反，作用在同一直线上，作用在同一个物体上，小 卡片仍能平衡，能完成实验探究. 【中考新考法】 (1)木块的重力太大(2)质量（重力）(3)恢复原位直线 (4)能解析：(1)题图甲装置不合理的理由是木块的重力太大， 不能忽略，对实验有影响.(2)由于重力的作用，左端的矿泉水瓶 对卡片施加一个向左的拉力，右端的矿泉水瓶对卡片施加了 个向右的拉力，拉力的大小等于矿泉水瓶的重力，由此可知，增 减矿泉水瓶中水的质量可改变拉力的大小，从而探究实验中二 力平衡时的拉力关系.(3)若将卡片旋转一定角度，松手后，发现 卡片恢复原位，此操作是为了验证两个力必须作用在同一直线 上时才能平衡.(4)题图丁中，两个晾衣架虽然不等高，但是卡片 受到的两个力仍能满足大小相等、方向相反、作用在同一直线 上、作用在同一个物体上的条件，同样能完成实验. 探究实验18探究阻力对物体运动的影响 【知识回顾】 控制变量理想实验同一高度小越大保持初速度 【示例典范】 (1)高度速度(2)远增大(3)匀速直线改变(4)理想 实验探究真空不能传声的实验(5)水平面的粗糙程度阻 力对物体运动的影响情况(6)如图所示(7)=(8)bc 年y G G 棉布表面 解析：(1)由控制变量法可知，在实验中应让小车从同一斜面的 同一高度由静止滑下，目的是使小车在滑到水平面时速度相同. (2)实验中发现小车在毛巾表面上滑行的距离最短，在木板表面 上滑行的距离最远，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越 慢，运动得越远；雨雪天时驾驶汽车应适当增大汽车之间的距 离.(3)进一步推理可知，若水平面绝对光滑，即小车在水平方向 不受摩擦力，小车将做匀速直线运动，说明运动的物体不需要 力来维持，力是改变物体运动状态的原因.(4)本探究主要应用 的科学研究方法除了控制变量法和转换法还利用了理想实验 法，通过推理得出结论；物理学中还利用了这种方法的是探究 真空不能传声的实验.(5)实验中通过改变水平面的粗糙程度来 改变小车所受阻力的大小；“小车在水平面上运动的距离”反映 的是阻力对物体运动的影响情况.(6)小车在斜面上时受到重 力、斜面的支持力和摩擦力：小车静止在水平面上时受到重力 和水平面对它的支持力.(7)小车在毛巾、棉布表面上克服阻力 做的功分别为W1、W2,因为小车克服阻力做的功由小车的重力 势能转化而来，由于两种情况中小车的重力势能相等，小车在 斜面上克服摩擦力做的功相等，则小车在水平面上克服摩擦力 做的功也相等，故W,=W:.(8)小球由A点释放，沿光滑的弧形 轨道AB运动到B点时，小球在B点时的速度是水平向右的， 由于惯性和重力作用，小球将一边向前运动，一边下落，即沿b 轨迹运动；若此时小球所受外力突然全部消失，则小球将保持B 点时的速度做匀速直线运动，即沿c轨迹运动. 【提分训练营】 1.(1)B(2)远(3)静止(4)等于(5)C解析：(1)将小车 从斜面上A处滑下，小车滑出木板掉落下去，说明小车到达 水平面时的速度较大，所以为让小车不滑出木板，可以换一 个更长的木板，或者将小车从高度较低处滑下，或者减小斜 面的倾角，不可行的方法是增大斜面的倾角，小车仍从斜面 上A处滑下，B符合题意.(2)由题图乙可知，小车受到的阻力 越小，小车的速度减小得越慢，运动的路程越远.(3)秋千荡到 最高点时，速度为零，如果所受的力忽然全部消失，则秋千将 静止.(4)由题意可知，小车从斜面上同一高度处滑下，所以小 车到达水平面时的速度相等，而且小车最后在水平面上都会 停下来，速度变为零，则小车在毛巾表面运动过程中的速度 变化量等于小车在木板表面运动过程中的速度变化量.(5)上 述实验结论是在分析实验现象的基础上，经过科学推理得出 的，所用的方法是理想实验法：在探究影响压力作用效果的 因素时用到了控制变量法和转换法，A不符合题意；在用压 强计探究液体内部的压强时用到了控制变量法和转换法，B 不符合题意；在探究声音能否在真空中传播时用到了理想实 验法，C符合题意；在探究合力与分力的关系时用到了等效替 代法，D不符合题意. 2.(1)慢(2)不需要=(3)B(4)静止解析：(1)小车在 较粗糙的毛巾上所受阻力最大，运动的距离最短，小车在较 光滑的木板上所受阻力最小，运动的距离最长，由此可知小 车运动时受到的阻力越小，速度减小得越慢.(2)第三次实验 中小车在木板上滑行时滑出了最右端，不需要重新做实验， 也可以得出小车在木板上运动得最远：小车刚到达水平面时 动能相同，小车停止运动时动能为零，则小车在毛巾表面和 棉布表面运动的过程中克服摩擦力做的功相等.(3)本实验运 用了转换法，“小车在水平面上运动的距离”反映阻力对小车 运动的影响.(4)如果摆球在C点时所受的力忽然全部消失， 根据牛顿第一定律可知，摆球将保持原来的运动状态，即摆 球将保持静止， 3.(1)相等摩擦力(2)越远(3)不同相同解析：(1)探 究阻力对物体运动的影响时，需要控制小车到达水平面时的 速度相同，所以应使小车从相同高度滑下：小车在水平面上 运动时受到水平面对它的摩擦力作用，这个摩擦力就是阻力. (2)由题图可知，小车受到的阻力越小，小车运动的路程越远. (3)若要探究速度对动能大小的影响，由控制变量法可知，需 要改变小车的速度，即将小车从斜面的不同高度由静止滑 下，比较小车在相同水平面上滑行的距离. 【中考新考法】 1.(1)同一(2)31.20(3)不需要(4)速度②解析：(1)实 验时固定斜面，每次要让小车从斜面上同一高度由静止释放， 控制小车到达水平面时的速度相同，改变水平面的粗糙程度， 测量小车在水平面上滑行的距离并记录测量结果.(2)由题图 甲可知，刻度尺的分度值为1mm,则小车滑行的距离为 31.20cm.(3)第三次实验中，小明发现小车在木板表面上滑