实验12 探究二力平衡的条件-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.探究平衡的两个力是否作用在同一物体上:必须保持平衡力大小相等且方向相反，作用在同一直线上,让两个力不同时作用在同一物体上，观察物体是否处于平衡状态；17.实验一般选择物体在静止状态的原因：静止状态便于观察和操作；18.二力平衡的条件为:作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上；A组（中考真题感知）1.（2023·成都）如图所示，是探究“二力平衡的条件”实验，小车置于水平桌面，两端的轻质细绳绕过定滑轮挂有等重钩码。是小车受到的向左的拉力，是小车受到的向右的拉力，与在同一水平直线上。下列说法不正确的是（）。A.因为摩擦可忽略，小车在水平方向上只受到、作用B.增减钩码个数，是探究二力大小对小车平衡的影响C.、大小相等时，小车一定处于平衡状态D.将小车水平扭转90°时，、仍在同一直线上2.（2023·绥化）如图是“探究二力平衡条件”的实验装置。（1）把小车放在比较光滑的水平桌面上，用手按住小车不动，在两托盘中放入质量相等的砝码，放手后小车静止；在两托盘中放入质量不相等的砝码，放手后小车运动，这说明相互平衡的两个力______。用手按住小车不动，把两个托盘放在小车的同一侧，放入质量相等的砝码，放手后小车运动，这说明相互平衡的两个力______；（2）把小车放在水平桌面上，保持两托盘砝码质量相等，使小车静止，将小车扭转一个角度后释放，观察到小车______，这说明相互平衡的两个力作用在______；（3）实验中为了减小摩擦力对实验的影响，应选择质量较______的砝码进行实验。（选填“大”或“小”）3.（2022·江西省）疫情期间，停课不停学，某同学在妈妈的协助下，利用家中物品探究二力平衡的条件。【实验器材】晾衣架两个、相同的矿泉水瓶若干、小卡片若干、细线、水、剪刀等。【设计实验】如图1所示（1）将小卡片两侧各系一根细线，再把细线的另一端分别穿过晾衣架；（2）将两个矿泉水瓶分别绑在细线两端，请妈妈用两手各提起一个晾农架，按照以下步骤进行实验，观察并记录小卡片的受力及运动情况。【进行实验】（1）如图1所示，提起两个装有水量不等的矿泉水瓶；（2）如图2所示，提起两个装有水量相等的矿泉水瓶，再将其中一只手逐渐放低，使小卡片倾斜至如图3所示；（3）用剪刀把图3中的小卡片从中间剪断；（4）更换小卡片，重新组装，如图4所示，使小卡片扭转一定的角度。实验步骤小卡片所受二力情况小卡片的运动状态是否改变是否作用在同一物体上大小方向是否作用在同一直线上（1）是不等相反是是（2）是相等相反是否（3）否——————（4）是相等相反①是请将表格中①的内容补充到横线上：①______；【结论】上述实验表明，二力平衡的条件是：作用在同一物体上的两个力，必须大小______，方向相反，并作用在______上；【交流与评估】（1）本实验中的晾衣架起到了改变拉力的______的作用，它类似于简单机械中的______；（2）静止在水平桌面上的剪刀，它受到的______力和______力是一对平衡力。4.（2021·泸州）某实验小组探究二力平衡条件的实验装置如图所示，M为一轻薄塑料片，实验中所用的钩码均为100g，不计绳重及摩擦（g取10N/kg）。（1）在图甲的装置中滑轮的作用是_______。（2）当左右两端同时各挂1个钩码时，塑料片静止，其左端受到的拉力F1与右端受到的拉力F2的方向_______；当左端再挂上一个钩码时，如图乙所示，塑料片将做_______（选填“匀速”或“变速”）运动，此时塑料片受到的合力为_______N。（3）在图甲实验的基础上，用剪刀将塑料片从中间剪断，断开的塑料片向两边加速运动，说明不任同一物体上的两个力________平衡（选填“他”或“不能”）。5.（2021·衡阳）小华同学用下面的装置探究二力平衡的条件，具体操作如下：（1）如图甲所示，用直径略小于滑轮孔径的铁钉把三个滑轮、、分别钉在木板上，木板竖直挂起待用，用大号缝衣针把细线沿轻质塑料块的中心轴线穿过，并在紧靠塑料块的两侧各打一线结，使塑料块与细线固定在一起，且塑料块不与木板接触。将塑料块由静止开始运动，实验表明，作用在同一个物体上的两个力，方向相反，但___________不相等，则这两个力不平衡。（2）按住塑料块，把跨过轮的细线移到轮上，在两线端挂上相同质量的钩码，松手后塑料块由静止开始转动，如图乙所示。按住塑料块，把跨过轮的细线移到轮上，把塑料块转过，松手后塑料块由静止开始转动，如图丙所示。由此表明，作用在同物体上的两个力，如果仅仅大小相等，方向成某一角度或方向相反但___________，这两个力不平衡。（3）在探究同一问题时，另一同学将木块放在水平桌面上，设计了如图丁所示的实验，同学们认为小华的实验优于此实验，其主要原因是___________。A．塑料块容易扭转B．塑料块是比较容易获取的材料C．减少了摩擦力对实验结果的影响6.（2020·常德）在探究“二力平衡条件”的实验中，实验装置如图所示。（1）实验时，向左盘和右盘同时放入等重的砝码，这时木块保持静止，说明一对平衡力的_______________；但小明在实验时发现，若向左盘和右盘同时放入不等重的砝码时木块仍然保持静止，则产生这一现象的原因是：_______________。（2）现保持F1和F2相等，将木块换成小车，然后扭转一定角度，松手后，小车将_______________，设计这一步骤的目的是为了验证二力平衡时的两个力一定_______________。（3）如果将木块换成弹簧测力计，左右两盘各放入重5N的砝码，则弹簧测力计的示数为_______________。A.10NB.5NC.0N7.（2020·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________________________________。B组（限时针对训练）1．某实验小组探究二力平衡条件的实验装置如图所示，M为一轻薄塑料片，实验中所用的钩码均为100g，不计绳重及摩擦（g取10N/kg）。

（1）在图甲的装置中滑轮的作用是_______。（2）当左右两端同时各挂1个钩码时，塑料片静止，其左端受到的拉力F1

与右端受到的拉力F2

的方向_______；当左端再挂上一个钩码时，如图乙所示，塑料片将做_______（选填“匀速”或“变速”）运动，此时塑料片受到的合力为_______N。（3）在图甲实验的基础上，用剪刀将塑料片从中间剪断，断开的塑料片向两边加速运动，说明不在同一物体上的两个力________平衡（选填“能”或“不能”）。2.在“探究二力平衡的条件”实验中：(1)如图甲所示，甲同学将系于小卡片(重力可忽略不计)

两端的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向__________，两端所挂钩码质量相等时，小卡片才能保持静止，说明平衡的两个力大小____________；(2)当小卡片平衡时，甲同学将小卡片转过一个角度，松手后瞬间小卡片_______(选填“能”或“不能”)平衡，设计此实验步骤的目的是为了探究______________；(3)若乙同学在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度(如图乙所示)，你认为_____(选填“能”或“不能”)

用该装置进行实验；丙同学设计了如图丙所示实验方案，同学们认为该方案没有甲同学的好，主要原因是丙同学的实验___________。3.如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。（1）小华将系于小卡片两对角的线分别跨过左右支架上的滑轮，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个角度，松手后小卡片________（能/不能）平衡。设计此实验步骤的目的是为了探究二力平衡时，两个力必须满足___________________的条件；（3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，小华下一步的操作是

将卡片_________；（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，同学们认为小华的实验优于小明的实验，其主要原因是能减少木块受到的_____________对实验的影响；（5）小华在探究活动结束后想到物体的平衡状态包括静止和匀速直线运动状态，那如何探究物体做匀速直线运动时的二力平衡条件呢？小明提出了自己的实验方案：用弹簧测力计拉着钩码在________（水平方向/竖直方向/任意方向）做匀速直线运动，根据观察到弹簧测力计的读数________________的现象，可以得出结论：物体静止时的二力平衡条件同样适用于物体处于匀速直线运动状态。4.在探究“二力平衡的条件”的实验中，小明同学采用的实验装置如图甲所示。(1)实验时小明发现左右两侧悬挂砝码质量不等时木块也能平衡，其原因是______。(2)经过思考后，小明采用如图乙所示装置继续实验，该方案中由于_____，故小卡片的重力可以忽略不计。(3)为了验证“使物体平衡的两个力必须在同一直线上”，小明在图乙所示实验的基础上又分别进行了图丙、图丁所示操作，其中操作______（丙/丁/丙和丁都）是正确的。(4)小明最后将小卡片用剪刀剪断（分为左右两半），这是为了验证______。5.在探究“二力平衡的条件”的实验中，小燕同学采用的实验装置如图甲所示，小彤同学采用的实验装置如图乙所示。（1）当图甲中木块处于静止状态或_____________状态时，它受到的力是平衡的。（2）甲图中木块静止时，左右两盘总重_________相等（选填“可能”或“一定”），为了完成该实验，这两个实验装置中，你认为装置______（选填“甲”或“乙”）更科学，理由是_______。（3）在装置乙中，将小车旋转一定角度，松手后，发现小车旋转后又恢复原状．这说明两个力必须满足作用在同一__________上，物体才能平衡。6．利用如图所示器材“探究二力平衡的条件”。先将细线系于卡片对角的线分别跨过支架上的滑轮。（1）在线的两端分别挂上钩码，使作用在卡片上的两个拉力方向相反，且在一条直线上。当卡片平衡时，卡片两边所受的拉力______；（2）为观察不在同一直线上的两个力是否能平衡，可用手将卡片______（挤压/翻转/旋转），释放时观察其是否保持平衡；（3）在卡片平衡时，用剪刀将卡片从中间剪开，并观察随之发生的现象。由此可以得到二力平衡的又一个条件是______；（4）该实验在选择卡片时，选用较轻卡片的目的是______；（5）小明利用弹簧测力计代替图中的钩码进行了探究，发现两个力的大小还有较小的差异，你认为形成差异的原因是______。（写出一条即可）7.在“探究二力平衡条件”的活动中，通过探究力对物体的作用效果来实现探究目的．（1）如图，甲装置是探究二力平衡条件的一种方法，实验中通过改变砝码的__________来探究二力大小的关系；通过扭转小车松手后观察小车的状态，来探究二力是否________________________。（2）小明发现用图甲装置无法完成全部探究过程，又设计了图乙所示的装置．在卡片平衡时，用剪刀将卡片从中间剪开，并观察随之发生的现象，由此可以得到二力平衡的又一个条件_________________。把硬纸板支撑起来，不再与桌面接触的目的是________________________。8.如图甲是小明同学探究二力平衡条件时的实验情景。(1)小明在实验中选择小卡片的目的是为了忽略小卡片的对实验的影响。(2)要验证作用在小卡片的“两个大小相等、方向相反，但不作用在同一直线的力”是否平衡，实验中的操作是将小卡片（选填“翻转”或“扭转”），松手后观察小卡片是否平衡。(3)当小卡片处于平衡状态时，若用剪刀将小卡片剪成两半，再观察两半小卡片是否平衡，这样做是为了验证二力平衡时两个力必须。(4)在探究同一问题时，小华将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，老师认为还是小明的方案更好，小华的方案存在的缺陷是对实验的影响较大。9.某实验小组探究二力平衡条件的实验装置如图所示，M为一轻薄塑料片，实验中所用的钩码均为100g，不计绳重及摩擦（g取10N/kg）。（1）在图甲的装置中滑轮的作用是_______。（2）当左右两端同时各挂1个钩码时，塑料片静止，其左端受到的拉力F1与右端受到的拉力F2的方向_______；当左端再挂上一个钩码时，如图乙所示，塑料片将做_______（选填“匀速”或“变速”）运动，此时塑料片受到的合力为_______N。（3）在图甲实验的基础上，用剪刀将塑料片从中间剪断，断开的塑料片向两边加速运动，说明不在同一物体上的两个力________平衡（选填“能”或“不能”）。10.在“探究二力平衡的条件”实验中：(1)如图甲所示，甲同学将系于小卡片(重力可忽略不计)两端的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向__________，两端所挂钩码质量相等时，小卡片才能保持静止，说明平衡的两个力大小____________；(2)当小卡片平衡时，甲同学将小卡片转过一个角度，松手后瞬间小卡片_______(选填“能”或“不能”)平衡，设计此实验步骤的目的是为了探究______________；(3)若乙同学在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度(如图乙所示)，你认为_____(选填“能”或“不能”)用该装置进行实验；丙同学设计了如图丙所示实验方案，同学们认为该方案没有甲同学的好，主要原因是丙同学的实验___________。11.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，这样做可以探究的问题是_________________。(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为______；还能看出小车受非平衡力作用时，运动状态将______。12.如图甲所示是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。（1）实验中的研究对象是________（选填“卡片”或“钩码”），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个角度，松手后小卡片________（能/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）小红同学也对同一问题进行了探究，但他在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度（如图乙所示），你认为能否用小红的装置进行实验________（选填“能”或“不能”）。（5）在探究同一问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如图丙所示的实验，同学们认为小华的实验优于小明的实验。其主要原因是________。A．减少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13.如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。（1）小华将系于小卡片（重力