中考物理必考实验07探究二力平衡条件的实验.docx
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中考物理必考实验07探究二力平衡条件的实验
实验七、探究二力平衡条件的实验
【实验目的】:
探究当物体只受两个力作用而处于平衡状态时,这两个力必须满足的条件。
【实验器材】:
弹簧测力计、一张硬纸板、细绳、剪刀等。
【实验步骤】:
探究当物体处于静止时,两个力的关系;探究当物体处于匀速直线运动状态时,两个力的关系
如图 a所示,作用在同一物体上的两个力,在大小相等、方向相反的情况下,它们还必须在同一直线,这二力才能平衡。
如图 b、c所示,两个力在大小相等、方向相反且在同一直线上的情况下,它们还必须在同一物体上,这二力才能平衡。
【实验结论】:
二力平衡的条件:
1.大小相等(等大)2.方向相反(反向)
3.同一直线(共线)4.同一物体(同体)
【考点方向】:
1、在探究究二力平衡问题时,什么因素影响实验结果?
答:
。
2、如何减小如图乙所示的不足之处:
。
3、你认为右图哪个实验更合理?
答:
。
4、如何判断物体是否处于平衡状态?
。
5、实验中如何改变拉力的大小?
答。
6、定滑轮有什么作用:
答:
。
7、如何探究两个力作用在同一物体上?
答:
。
8、如何探究两个力在同一直线上:
答:
。
9、实验结论:
二力平衡条件:
。
10、实验方法:
。
11、选择静止状态的原因:
。
12、进行多次实验的目的:
。
【创新母题】:
如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景:
(1)小华将系在小卡片(重力可忽略不计)两对角上的细线分别跨过左右支架上的滑轮,并在细线的两端挂上钩码,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)当小卡片时,说明小卡片处于平衡状态;卡片平衡后,小华将小卡片转过一个角度,松手后小卡片_______(填“能”或“不能”)平衡,设计此实验步骤的目的是为了探究_________________________________。
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,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.容易让小卡片在水平方向上保持平衡D.小卡片容易扭转
(5)为了减小(4)中小明的问题,可以采取的措施是:
。
(举一个例子即可)
(6)利用图丙装置(选填“能”或“不能”)探究二力平衡的条件。
(7)如图丙实验时,如果将右侧两个砝码取下,替换为弹簧测力计,使其竖直向下拉。
发现弹簧测力计的示数和左侧两个钩码的重力不相等,其可能的原因是。
(8)实验完成后,请你帮小华总结一下二力平衡的条件:
。
练习1:
(2019·铜仁)小明在探究“二力平衡”条件的实验中,设计了如图所示的两种实验方案。
(1)通过实验比较,小明发现采用方案乙,实验效果更好,原因是。
(2)该实验装置中,木板两端的定滑轮的作用是。
(3)保持两盘中砝码质量相等,把小车在水平桌面上扭转一个角度,放手后观察到小车转动,最后恢复到静止状态。
这个实验现象说明:
作用在同一物体上的两个力,大小相等,方向相反,并且,这两个力才能彼此平衡。
(4)小明在探究完“二力平衡”条件的实验后,又利用该装置进行探究,剪断小车左边的细线后,小车由静止向右运动,此现象说明力可以改变物体的。
练习2:
(2019·内江)如图所示,是探究“二力平衡条件”的实验装置图。
(1)实验时使用小车而不使用木块,是因为小车与桌面间的 更小,从而减小对实验结果的影响。
(2)在实验开始时,由于粗心只在左盘中放入砝码,小车立即向左运动,在运动过程中,左盘中砝码的重力势能将 ,动能将 。
(选填“变大”、“变小”或“不变”)
(3)当两个盘中分别放上两个相同的砝码后,小车静止在桌面上,这说明二力平衡时,两个力的大小 。
练习3:
在“探究二力平衡的条件”活动中。
如果物体只受到两个力的作用,且处于静止或匀速直线运动状态,说明这两个力是相互平衡的。
由此,小明提出,能否利用如图甲所示的实验装置来探究二力平衡的条件?
(1)小华认为,若采用小明的方案,必须测出物体所受的___和___的大小来进行比较。
研究发现,在小明的方案中,只能根据相互作用的关系直接测出___的大小,在未知二力平衡条件的前提下,另一个力无法直接测量,所以这一方案无法实施下去。
(2)为此,两位同学不断改进并先后设计了三个实验方案,如图乙所示,请你判断出她们改进的先后顺序:
___(用字母表示),这样的改进是为了减小___对实验的影响。
(3)图丙所示是最终确认的实验方案。
此方案中,由于___,故卡片的重力可忽略不计。
练习4:
在探究“二力平衡的条件”的实验中,小明采用的实验装置如图所示。
(1)实验时,小明向左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码时,木块两边所受的拉力(填“相等”或“不相等”),木块处于静止状态。
小明再把右盘中的砝码换成一个质量较大的砝码时,发现木块仍然处于静止状态,出现这种现象的原因是,于是他把木块换成小车,并选择较(填“光滑”或“粗糙”)的实验桌面,继续完成实验。
(2)在左右两盘放入质量相等的砝码,再将小车水平,松手后,观察小车运动状态,这样做的目的是为了探究不在的两个力是否能平衡。
(3)小明用轻质硬纸片代替图中的木块,两端的小盘中加质量相等的砝码时,硬纸片保持静止,用剪刀将硬纸片从中间剪开,发现分开后的硬纸片向相反方向运动,由此可以得到二力平衡的又一个条件:
。
练习5:
(2017哈尔滨)实验小组要探究二力平衡条件.实验中每个钩码重力相同,摩擦力忽略不计.
(1)如图甲装置,当左右两端同时各挂两个钩码时,小车静止,此时F1、F2的方向__________,大小__________;当左右两端同时取下一个钩码时,如图乙,小车仍静止,此时F3_____F4;当右端再挂上一个钩码时,如图丙,小车将做变速运动,此时F5_____F6.
(2)在图甲实验的基础上,将小车扭转一个角度,松手后,观察小车的情况,这样做可以探究什么问题?
(3)对比甲、乙、丙三次实验,当小车静止时,水平方向上受到两个力的大小关系如何?
还能看出小车受非平衡力作用时,运动状态将怎样?
实验七、探究二力平衡条件的实验
解析版
【实验目的】:
探究当物体只受两个力作用而处于平衡状态时,这两个力必须满足的条件。
【实验器材】:
弹簧测力计、一张硬纸板、细绳、剪刀等。
【实验步骤】:
探究当物体处于静止时,两个力的关系;探究当物体处于匀速直线运动状态时,两个力的关系
如图 a所示,作用在同一物体上的两个力,在大小相等、方向相反的情况下,它们还必须在同一直线,这二力才能平衡。
如图 b、c所示,两个力在大小相等、方向相反且在同一直线上的情况下,它们还必须在同一物体上,这二力才能平衡。
【实验结论】:
二力平衡的条件:
1.大小相等(等大)2.方向相反(反向)
3.同一直线(共线)4.同一物体(同体)
【考点方向】:
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、如何减小如图乙所示的不足之处:
可以将物块改为小车或者使用更光滑的桌面。
6、你认为右图哪个实验更合理?
答:
甲,应为乙物体受到的摩擦力大,对实验效果影响大。
4、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.
5、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.
6、定滑轮有什么作用:
答:
改变拉力的方向。
7、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。
8、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.
9、实验结论:
二力平衡条件:
同体、等大、反向、共线。
10、实验方法:
控制变量法。
11、选择静止状态的原因:
匀速运动状态不好控制。
12、进行多次实验的目的:
得出普遍规律,避免偶然性。
【创新母题】:
如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景:
(1)小华将系在小卡片(重力可忽略不计)两对角上的细线分别跨过左右支架上的滑轮,并在细线的两端挂上钩码,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)当小卡片时,说明小卡片处于平衡状态;卡片平衡后,小华将小卡片转过一个角度,松手后小卡片_______(填“能”或“不能”)平衡,设计此实验步骤的目的是为了探究_________________________________。
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,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.容易让小卡片在水平方向上保持平衡D.小卡片容易扭转
(5)为了减小(4)中小明的问题,可以采取的措施是:
。
(举一个例子即可)
(6)利用图丙装置(选填“能”或“不能”)探究二力平衡的条件。
(7)如图丙实验时,如果将右侧两个砝码取下,替换为弹簧测力计,使其竖直向下拉。
发现弹簧测力计的示数和左侧两个钩码的重力不相等,其可能的原因是。
(8)实验完成后,请你帮小华总结一下二力平衡的条件:
。
【答案】:
(1)相反;钩码个数;
(2)静止;不能;不在同一直线上的二力能否平衡;
(3)把小卡片剪为两半;(4)A;(5)将小木块改为小车或者选择相对光滑的桌面;(6)能;
(7)弹簧自身重力的影响;(8)当同一物体受到等大、反向、在同一条直线上的两个力时,该物体就处于二力平衡状态。
【解析】:
(1)钩码因为重力的作用,会对小卡片施加一个拉力的作用,左端的钩码对小卡片施加一个向左的拉力,右端的钩码对小卡片施加了一个向右的拉力,拉力的大小等于钩码的重力;
(2)当物体处于静止或者匀速直线运动状态时,称之为平衡状态;小卡片转过一个角度,小卡片上受到的两个拉力就不在一条直线上,是验证不在同一直线上两个力是否平衡;
(3)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;
(4)小明将木块放在水平桌面上,木块在水平桌面上静止或运动都可能受到摩擦力的作用,就会影响实验效果;
(5)为了减小木块与桌面之间的摩擦,可以用滚动摩擦代替滑动摩擦,或者减小接触面的粗糙程度。
(6)只要能到达平衡力的四个条件,就可以研究。
(7)由于弹簧测力计正常使用时是竖直向上拉,当竖直向下拉时,由于弹簧测力计自身的重力,会使得测量的数据小于真实的数据。
(8)当同一物体受到等大、反向、在同一条直线上的两个力时,该物体就处于二力平衡状态。
练习1:
(2019·铜仁)小明在探究“二力平衡”条件的实验中,设计了如图所示的两种实验方案。
(1)通过实验比较,小明发现采用方案乙,实验效果更好,原因是。
(2)该实验装置中,木板两端的定滑轮的作用是。
(3)保持两盘中砝码质量相等,把小车在水平桌面上扭转一个角度,放手后观察到小车转动,最后恢复到静止状态。
这个实验现象说明:
作用在同一物体上的两个力,大小相等,方向相反,并且,这两个力才能彼此平衡。
(4)小明在探究完“二力平衡”条件的实验后,又利用该装置进行探究,剪断小车左边的细线后,小车由静止向右运动,此现象说明力可以改变物体的。
【答案】:
(1)滚动摩擦力小于滑动摩擦力,减小了摩擦力对实验的影响;
(2)能改变作用力的方向;(3)作用在同一条直线上;(4)运动状态。
【解析】:
(1)通过实验比较,小明发现采用方案乙,实验效果更好,原因是滚动摩擦力小于滑动摩擦力,减小了摩擦力对实验的影响;
(2)该实验装置中,木板两端的定滑轮的作用是能改变作用力的方向;
(3)保持两盘砝码质量相等(即让两边的拉力相等),把木块扭转一个角度,使拉力F1和F2不再同一条直线上,观察到木块发生转动,当木块重新恢复到原来的静止状态时,拉力F1和F2作用在同一条直线上;这个实验现象说明:
作用在同一物体上的两个力,大小相等,方向相反,并且作用在同一条直线上,这两个力才能彼此平衡。
(4)小明在探究完“二力平衡”条件的实验后,又利用该装置进行探究,剪断小车左边的细线后,小车由静止向右运动,小车受力不再平衡,此现象说明力可以改变物体的运动状态。
练习2:
(2019·内江)如图所示,是探究“二力平衡条件”的实验装置图。
(1)实验时使用小车而不使用木块,是因为小车与桌面间的 更小,从而减小对实验结果的影响。
(2)在实验开始时,由于粗心只在左盘中放入砝码,小车立即向左运动,在运动过程中,左盘中砝码的重力势能将 ,动能将 。
(选填“变大”、“变小”或“不变”)
(3)当两个盘中分别放上两个相同的砝码后,小车静止在桌面上,这说明二力平衡时,两个力的大小 。
【答案】:
(1)摩擦力;
(2)变小;变大;(3)相等。
【解析】:
(1)实验时使用小车而不使用木块,是因为小车与桌面间的摩擦力更小,从而减小对实验结果的影响;
(2)在实验开始时,由于粗心只在左盘中放入砝码,小车立即向左运动,则在运动过程中,左盘中的砝码高度下降,速度增加,重力势能转化为动能,则砝码的重力势能将变小,动能将变大;
(3)当两个盘中分别放上两个相同的砝码,即两细线对小车的拉力相等,小车静止在桌面上,这说明二力平衡时,两个力的大小相等。
练习3:
在“探究二力平衡的条件”活动中。
如果物体只受到两个力的作用,且处于静止或匀速直线运动状态,说明这两个力是相互平衡的。
由此,小明提出,能否利用如图甲所示的实验装置来探究二力平衡的条件?
(1)小华认为,若采用小明的方案,必须测出物体所受的___和___的大小来进行比较。
研究发现,在小明的方案中,只能根据相互作用的关系直接测出___的大小,在未知二力平衡条件的前提下,另一个力无法直接测量,所以这一方案无法实施下去。
(2)为此,两位同学不断改进并先后设计了三个实验方案,如图乙所示,请你判断出她们改进的先后顺序:
___(用字母表示),这样的改进是为了减小___对实验的影响。
(3)图丙所示是最终确认的实验方案。
此方案中,由于___,故卡片的重力可忽略不计。
【答案】:
(1)重力;拉力;拉力;
(2)C、A. B;摩擦力;(3)卡片的重力远小于钩码的重力。
【解析】:
(1)小华认为,若采用小明的方案,必须测出物体所受的拉力和重力的大小来进行比较;研究发现,在小明的方案中,只能根据相互作用的关系直接测出拉力的大小,在未知二力平衡条件的前提下,另一个力无法直接测量,所以这一方案无法实施下去;
(2)C图为滑动摩擦,A图为滚动摩擦,B图只有滑轮间的摩擦,为了减小摩擦力对实验的影响,他们改进的先后顺序:
C.A. B;这样的改进是为了减小摩擦对实验的影响;
(3)如图丙,是最终确认的实验方案。
此方案中,由于卡片的重力远小于钩码的重力,卡片的重力可忽略不计。
练习4:
在探究“二力平衡的条件”的实验中,小明采用的实验装置如图所示。
(1)实验时,小明向左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码时,木块两边所受的拉力(填“相等”或“不相等”),木块处于静止状态。
小明再把右盘中的砝码换成一个质量较大的砝码时,发现木块仍然处于静止状态,出现这种现象的原因是,于是他把木块换成小车,并选择较(填“光滑”或“粗糙”)的实验桌面,继续完成实验。
(2)在左右两盘放入质量相等的砝码,再将小车水平,松手后,观察小车运动状态,这样做的目的是为了探究不在的两个力是否能平衡。
(3)小明用轻质硬纸片代替图中的木块,两端的小盘中加质量相等的砝码时,硬纸片保持静止,用剪刀将硬纸片从中间剪开,发现分开后的硬纸片向相反方向运动,由此可以得到二力平衡的又一个条件:
。
【答案】:
(1)相等;桌面与木块有摩擦力;光滑;
(2)扭转一个角度;同一直线;(3)两个力必须作用在同一物体上。
【解析】:
(1)由于左盘和右盘中砝码的质量相等,故木块两边所受的拉力相等;小明再把右盘中的砝码换成一个较重的砝码时,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;为减小摩擦力对实验的影响,当把木块换成小车,应选择较光滑的实验桌面,继续完成实验。
(2)用手将小车扭转一个角度,两个力不在同一直线上,已知两个力的大小相等,方向相反,所以可以探究二力平衡时,两个力必须满足在同一直线上的条件。
(3)当小卡片平衡时,用剪刀从中间剪断小卡片,由于二力不在同一物体上,所以两侧砝码落下,说明二力平衡的又一个条件是:
两个力必须作用在同一物体上。
练习5:
(2017哈尔滨)实验小组要探究二力平衡条件.实验中每个钩码重力相同,摩擦力忽略不计.
(1)如图甲装置,当左右两端同时各挂两个钩码时,小车静止,此时F1、F2的方向__________,大小__________;当左右两端同时取下一个钩码时,如图乙,小车仍静止,此时F3_____F4;当右端再挂上一个钩码时,如图丙,小车将做变速运动,此时F5_____F6.
(2)在图甲实验的基础上,将小车扭转一个角度,松手后,观察小车的情况,这样做可以探究什么问题?
(3)对比甲、乙、丙三次实验,当小车静止时,水平方向上受到两个力的大小关系如何?
还能看出小车受非平衡力作用时,运动状态将怎样?
【答案】:
(1)相反;相等;=(或等于);小于(或小于)
(2)同时作用在小车上、不在同一条直线上的两个力,能否平衡?
(3)大小相等;运动状态改变
【解析】:
(1)定滑轮不省力但能改变力的方向,两边所挂钩码相同,则拉力大小相等,方向相反,两边所挂钩码不同,则F5<F6,小车将向右加速运动,
(2)小车扭过一个角度,F1和F2将不在同一条直线上,松手后,小车转动,说明不在同一条直线上的两个力不能平衡。
(3)小车静止时,受平衡力,受非平衡力时小车的运动状态将改变。
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- 中考 物理 必考 实验 07 探究 平衡 条件
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