实验题20探究二力平衡条件原卷版冲刺2021年中考物理实验专题精做精练通用版

实验题20探究“二力平衡条件”（原卷版）-冲刺2021年中考物理实验专题精做精练（通用版）一．实验：探究二力平衡的条件提出问题：二力平衡时，它们的大小、方向、作用点应该有什么关系猜想：物体在两个平衡力作用下静止或匀速直线运动，因此二力平衡时，两个力应该大小相等，方向相反，作用在同一物体上。设计实验：（一）实验器材：小车、线、定滑轮2、等质量小盘2、砝码多个。（二）实验方法：1、在细线的两端悬挂质量相同的钩码，木块能否静止？2、在细线的两端悬挂质量不同的钩码，木块能否静止？3、把木块扭转一下，使两个力的作用线不在同一直线上，木块能否静止？重新平衡后，两力的方向有啥特点？（三）记录实验现象分析论证：（1）两边砝码相同时，小车受到的拉力大小相等，方向相反，在一条直线上。小车应静止。（2）两边砝码不相同时，小车受到的拉力大小不等，方向相反，在一条直线上。小车运动（3）两边砝码不相同时，小车受到的拉力大小不等，方向相反，不在一条直线上。小车转动结论：二力平衡的条件作用在同一个物体上的两个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上，即合力为零。二．真题精练1.（2020年泸州）小聪将一根橡皮筋左端固定在墙上，用弹簧测力计拉其右端来“探究两个分力与合力的关系”。（1）实验中使用的弹簧测力计如图甲所示，其分度值为________N；（2）小聪用两个弹簧测力计一起沿相同方向作用于橡皮筋上拉到A点，此时两个弹簧测力计的示数分别为F1=3.0N、F2=4.0N；小聪只用一个弹簧测力计把橡皮筋也拉到A点，弹簧测力计的示数F=7.0N，如图乙所示。F的作用效果与F1、F2共同作用的效果相同，即F为F1和F2的合力，这种探究物理规律的方法是________（选填“控制变量法”或“等效替代法”）；（3）小聪在实验中突发奇想，将两弹簧测力计相互垂直作用在橡皮筋上拉到B点，记下两弹簧测力计的示数分别为F3=3.0N、F4=4.0N；然后只用一个弹簧测力计把橡皮筋也拉到B点，如图丙所示，读出弹簧测力计的示数F＇=________N。根据你对合力与分力的理解，判断F＇________（选填“是”或“不是”）F3、F4的合力。【答案】（1）0.2（2）等效替代法（3）5（或5.0）；是【解析】【解答】(1)弹簧测力计的刻度一大格是2N，一大格有十小格，所以分度值是0.2N。(2)F的作用效果与F1、F2共同作用的效果相同，可以用F代替F1、F2，这种方法叫等效替代法。(3)弹簧测力计的分度值是0.2N，指针指在4～6N中间，所以示数是5N。F＇的作用效果与F3、F4共同作用的效果相同，即F＇是F3、F4的合力。【分析】（1）测力计中最小的刻度间表示的力是分度值；（2）合力的作用效果和多个分力的作用效果相同，合力代替分力是等效替代法；（3）根据测力计指针位置读取力的大小，当作用效果相同时，合力表示分力的大小。2.（2020年常德）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状态，则产生这一现象的原因是________；（2）现保持F1与F2相等，将木块换成小车，然后扭转一个角度，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.0N【答案】（1）大小相等；木块与桌面间存在摩擦力（2）转动回来；在同一直线上（3）B【解析】【解答】(1)左盘和右盘同时放入等重的砝码，则木块左右两边所受的拉力的大小相等，能处于静止状态，所以能说明一对平衡力的大小相等。小明在实验时，放入左右盘的砝码并不等重，但木块仍能保持静止，是因为木块与桌面之间有摩擦，所以木块所受的左右两个拉力大小不等，但由于摩擦力的影响，还是能处于平衡状态。(2)将木块换成小车后，小车与桌面的摩擦力较小，小车所受的两个拉力大小虽然相等，但两个拉力的方向不在同一直线上，于是两个拉力让小车转回原位，所以二力平衡时，两个力大小要相等，方向也需要在同一直线上。(3)把木块换成弹簧测力计后，在左右盘中放入5N的砝码，则弹簧测力计所受的拉力为5N，所以其示数为5N，B选项正确。【分析】（1）水平面上静止的物体，受到平衡力的作用，若两侧的拉力大小不相等，是因为受到摩擦力的作用；（2）二力平衡时，力的作用在同一直线上；（3）弹簧测力计示数是作用在弹簧测力计挂钩上的力。三．模拟演练1.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】【解答】解：（1）实验时使用小车而不使用木块，将滑动摩擦力变为滚动摩擦力，大大减小了摩擦，减小了摩擦对实验的影响；（2）小车向左运动过程中，左盘中砝码的质量不变，高度减小，重力势能将变小，砝码的速度增大，动能将变大；（3）当两个盘中分别放上两个相同的砝码后，由于砝码的重力相同，这两个力产生的拉力是一对平衡力，小车就能保持静止，说明彼此平衡的两个力大小相等。故答案为：（1）摩擦力；（2）变小；变大；（3）相等。【分析】（1）探究二力平衡实验中选择实验器材需要注意问题（探究水平方向拉力的大小关系时，尽可能减小摩擦力对实验过程的影响）及实验中的一些重要步骤，牢固掌握二力平衡的四个条件（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），用好控制变量法是关键.（2）动能大小的影响因素：质量、速度.质量越大，速度越大，动能越大；重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度.2.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】【解答】解：（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。故答案为：（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。【分析】（1）减小有害摩擦的方法：(1)使接触面光滑和减小压力；(2)用滚动代替滑动；(3)加润滑油；(4)利用气垫.（5）让物体之间脱离接触（如磁悬浮列车）.（2）探究二力平衡实验中选择实验器材需要注意问题（探究水平方向拉力的大小关系时，尽可能减小摩擦力对实验过程的影响）及实验中的一些重要步骤，牢固掌握二力平衡的四个条件（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），用好控制变量法是关键.3.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；等于；小于（2）作用在同一物体上但不在同一直线上的两个力，能否平衡？（3）大小相等；运动状态将改变【解析】【解答】解：（1）根据二力平衡的条件可知，图甲小车静止，此时F1、F2的方向相反，大小相等；图乙小车仍静止，此时F3等于F4；图丙当右端再挂上一个钩码时，小车做变速运动，此时F5小于F6．（2）图甲实验的基础上，将小车扭转一个角度，力的方向不在一条直线上，松手后小车会发生转动，这样做可以探究作用在同一物体上但不在同一直线上的两个力，能否平衡？（3）对比甲、乙、丙三次实验可知，当小车静止时，水平方向上受到两个力的大小相等；由图丙可知，小车受非平衡力作用时，运动状态将改变．故答案为：（1）相反；相等；等于；小于；（2）作用在同一物体上但不在同一直线上的两个力，能否平衡？（3）大小相等；运动状态将改变．【分析】（1）先判断物体的运动状态，再根据运动状态判断力的大小，物体如果在两个力的作用下静止或匀速直线运动，那么这两个力平衡，大小相等、方向相反、作用在同一直线上．（2）小车片转过一个角度，不满足二力平衡的条件，不能平衡；设计此实验步骤的目的是探究平衡力是否在同一直线上；（3）二力平衡条件：大小相等、方向相反、在同一直线上、作用在同一物体上．4.在探究二力平衡条件的实验中：（1）图1所示，水平放置的实验装置中，将系于小车两端的线挂上钩码，分别跨过两定滑轮，使作用在小车上的两个拉力方向相反，并通过调整________来改变拉力的大小．当小车平衡时，将小车水平转过一个角度，松手后小车不能保持平衡，这样的操作是为了探究相互平衡的二力是否________（2）图2所示，A、B小车内装有电磁铁，电磁铁的通、断电可遥控实现，当通电时，A、B小车吸合成一体．为了探究二力平衡时，二力是否作用在同一物体上，在图中所示情况下，下一步的操作是________（3）本实验用带轮的小车为研究对象，是因为滚动摩檫比滑动摩擦________【答案】（1）钩码的个数；作用在同一直线上（2）遥控实现电磁铁断电（3）小【解析】【解答】解：（1）实验中通过调整钩码的个数来改变拉力的大小．当小车平衡时，将小车水平转过一个角度，这样两个力不在同一直线上，这样的操作是为了探究相互平衡的二力是否在同一直线上；（2）探究二力平衡时，二力是否作用在同一物体上，可通过遥控断开电源，使电磁铁失去磁性，这样两个小车便会成为两个物体；（3）滚动摩擦远小于滑动摩擦力，实验中用小车代替木块，可减小摩擦力对实验的影响．故答案为：（1）钩码的个数；作用在同一直线上；（2）遥控实现电磁铁断电；（3）小【分析】（1）实验中通过调整钩码的个数来改变拉力的大小；要探究二力是否在同一直线上，需使两个力不在同一直线上，看是否能够平衡；（2）要探究一对平衡力是否作用在同一物