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重点实验10探究二力平衡的条件

【设计和进行实验】

1.实验器材：小桌、小车、托盘、砝码

2.实验步骤：

（1）探究两个力的大小关系：

①在两端的托盘里分别放上质量不相等的砝码，观察小车的运动情况；

②在两端的托盘里分别放上质量相等的砝码，观察小车的运动情况。

（2）探究两个力的方向关系：

①将两托盘放在小车的同侧，并放上质量相等的砝码，使两个力的方向相同，观察小车的运动情况。

②把小车扭转一个角度，使两个力不在同一直线上，再释放，观察小车的运动情况；

（3）探究两个力的作用点关系：把方向相反的力分别施加在两个小车上，观察小车的运动情况。

【分析论证】

当小车受到大小相等、方向相反、并且作用在同一直线上的两个力作用时，其运动状态不变，即保持静止状态，处于平衡状态。

当小车所受力的大小不同或所受力的方向相同或两个力不在同一直线上时，小车的运动状态都会发生变化，不再处于平衡状态。

【设计与进行实验】

(1)本实验选用小车和硬纸片而不选用木块的原因是减小摩擦对实验的影响.

(2)定滑轮的作用是改变力的方向.

(3)控制变量法的应用:

①探究相互平衡的两个力是否大小相等时,保证作用在小车上的两个力在一条直线上,改变小车两边托盘中所放砝码的个数;

②探究相互平衡的两个力是否在同一直线上时,保证作用在小车上的两个力大小相等,将小车扭转一定的角度后释放;

③探究相互平衡的两个力是否作用在同一物体上时,用硬纸片替换小车,保证作用在硬纸片上的两个力在一条直线上并且大小相等,用剪刀剪开硬纸片.

4.【交流与反思】

(1)本实验中多次测量的目的是:得出普遍规律,避免实验结论的偶然性.

(2)本实验设计的优点是:可以不考虑物体的重力对实验的影响.

(3)实验中,桌面必须水平,否则小车的重力会影响实验.

(4)实验中,如果两侧的砝码个数不相等但小车仍然处于静止状态,则原因是小车受到桌面的静摩擦力.

【实验结论】

二力平衡的条件：作用在同一物体上的两个力大小相等，方向相反，并且作用在同一直线上。

满分归纳——考点方向

（1）本实验中选用了小车而不选用木块，理由是什么？

答：为了减小摩擦给实验带来的误差。

（2）定滑轮有什么作用是什么?

答：改变拉力的方向。

（3）如何探究一对平衡力作用在同一直线上？

答：将小车扭转一个角度，释放小车，观察小车的运动情况。

（4）把纸板转动一个角度的目的是什么？

答：没有作用在同一直线上的两个力是否能够平衡。

（5）如何探究两个力作用在同一物体上？

答：将两个大小相等，方向相反的力分别作用在两辆小车上，观察小车的运动情况。

（6）选择静止状态的原因？

答：选择静止状态是为了让小车处于平衡状态。

（7）进行多次实验的目的是什么？

答：让实验结论更具有普遍性

（8）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。实验中，甲、乙两方案对比：乙方案通过滚动摩擦代替滑动摩擦的方式减小了与小车与接触面之间的摩擦；乙、丙两方案对比：丙方案进一步减小因摩擦带来的实验误差。同时较甲、乙两方案，丙方案能够更方便探究一对平衡力与作用物体的关系。

甲乙丙

【实验方法】

控制变量法：

（1）探究平衡的两个力是否大小相等：保持两个力在同一直线上、方向相反，改变两端砝码质量，观察小车或纸片是否处于平衡状态；

（2）探究平衡的两个力是否在同一直线上：保持两边砝码质量相同，扭动小车或纸片，观察小车或纸片是否处于平衡状态；

（3）探究平衡的两个力是否在同一物体上：保持两个力作用在同一直线上，两边砝码质量相同，用剪刀剪下纸片，观察纸片是否处于平衡状态。

【例1】在“探究二力平衡条件”实验中,主要是通过探究力对物体的作用效果来实现探究目的的.

甲乙丙

(1)如图甲所示的探究方案中,研究对象是小卡片.

(2)小明选择图甲所示的实验方案进行探究,在该方案中,是通过调整钩码的数量来改变拉力的大小的.

(3)小明将系于小卡片两对角的细线分别跨过左右支架上的滑轮后,在线的左右两端挂上数量不同的钩码,然后观察小卡片的运动状态,小明这样做是为了探究大小不相等的两个力是否为一对平衡力.

(4)小明又在线的左右两端挂上数量相同的钩码,使小卡片处于平衡状态,然后把小卡片转过一个角度再松手.这样做是为了探究不在同一直线上的两个力是否为一对平衡力.

(5)接下来,小明想探究没有作用在同一物体上的力是否为一对平衡力,则小明应如何操作:在线的左右两