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。
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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。
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(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
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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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