探究二力平衡条件

实验目标

探究一个物体受到两个力作用时,二力平衡的条件。

实验仪器

铁架台、硬纸片、相同钩码若干、定滑轮两个、细线。

过程与方法

图15-1

实验方案

将两个定滑轮固定在铁架台上,在硬纸片上钻两个对称的小孔,并用笔将两个小孔连成一条直线,再用两条细线分别拴在两个小孔上,并穿过定滑轮,在线的一端分别挂上一定数量的钩码,如图15-1所示,观察纸片的运动情况。

实验过程

1.用手拿住纸片,在线的一端各挂一个钩码,再放开手,观察纸片是否平衡,将探究结果记在表中。

2.用手拿住纸片,在线的一端分别挂一个钩码和两个钩码,再放开手,观察纸片是否平衡,将探究结果记在下表中。

3.将纸片转过一个角度,在线的一端各挂一个钩码,使两个力的方向不在一条直线上,如图152所示,放开手后,观察纸片是否平衡,将探究结果记入表中。

图15-2

分析与结论

二力平衡的条件是:当一个物体受到两个力作用时,这两个力___________、_______________、____________。

反思与评价

1.物体的平衡状态是指________或________状态。

2.物体处于平衡状态时,它受到的合力是________。

3.用剪刀将纸片剪成两部分,纸片是否还平衡,为什么?

延伸与拓展

1.二力平衡与一对相互作用力有哪些相同点和不同点?

2.力和运动之间的关系是什么?

自我测验

1.如图15-3所示的各物体中,所受的两个力是一对平衡力的是( )。

图15-3

2.如图15-4所示,是利用每秒闪光10次的照相装置拍摄到的四个物体运动的闪光照片(提示:图中的黑点表示物体),其中可能受到平衡力作用的物体是( )。

图15-4

3.电灯通过电线挂在天花板上,与电灯受到的重力相平衡的力是( )。

A.电灯对电线的拉力B.电线对天花板的拉力

C.电线对电灯的拉力D.天花板对电线的拉力

4.一个小孩用水平方向的力推静止在地面上的小汽车,但车未动,则( )。

A.小孩对车的推力大于车受到的阻力

B.小孩对车的推力等于车受到的阻力

C.小孩对车的推力小于车受到的阻力

D.小孩对车的推力与车受到的阻力的大小关系不能确定

5.用大小不变的水平力拉木块在水平桌面上做匀速直线运动,如图15-5所示。木块在运动过程中,下列说法正确的是( )。

图15-5

A.木块对桌面的压力和木块受到的重力是一对平衡力

B.绳对木块的拉力和木块对绳的拉力是一对平衡力

C.绳对木块的拉力大于桌面对木块的摩擦力

D.木块受到的滑动摩擦力与绳对木块的拉力是一对平衡力

6.若物体处于静止或匀速直线运动状态,则物体( )。

A.一定不受任何外力的作用B.一定受到平衡力的作用

C.可能受到非平衡力的作用D.可能受平衡力的作用,也可能不受力

7.下列关于二力平衡的说法中错误的是( )。

A.一个物体只受到两个力的作用,若该物体处于匀速直线运动状态,这两个力一定是平衡力

B.一个物体只受到两个力的作用,若该物体处于静止状态,这两个力一定是平衡力

C.只要两个力的合力等于零,这两个力一定是平衡力

D.只要两个力的三要素完全相同,这两个力一定是平衡力

8.如图15-6所示,弹簧测力计及细绳重力和绳与滑轮之间的摩擦不计,钩码G重100N,静止时弹簧测力计的示数为( )。

图15-6

A.200N

B.100N

C.0

D.条件不足,无法确定

9.放在水平桌面上的粉笔盒,它受到的重力为G,桌面对它的支持力为F1,它对桌面的压力为F2,在这几个力中,属于互相平衡的两个力是________,属于相互作用的两个力是________。

10.在“探究二力平衡的条件”实验中,小明选择了如图157所示的装置,把小卡片两端用细线绕过滑轮,并挂上钩码。

(1)实验中选择小卡片的目的是________(选填“考虑”或“不考虑”)小卡片的重力,探究两个力大小关系时,应该观察细线两端所挂钩码的个数。

(2)为了探究两个力是否在同一条直线上,进行如下操作:________(选填“挤压”“翻转”或“旋转”)小卡片,松手后,观察小卡片是否平衡。

图15-7

(3)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距。你认为形成差距的原因是: ________________________________________________________(答出一条即可)。

11.探究二力平衡的条件:

猜想:小雨在探究二力平衡条件时,猜想两个力只要大小相等、方向相反且作用在同一条直线上,这两个力就彼此平衡。

过程:叶子姐姐认为小雨的猜想不对,于是设计了如图15-8所示的实验,向挂在轻质硬纸片两端的小盘(小盘质量相等)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分别向相反方向运动。

图15-8

通过上述现象,叶子姐姐得出结论:只有作用在________上的两个力,在大小相等、方向相反且作用在同一条直线上时,这两个力才能彼此平衡。从而证明小雨的猜想是错误的。这里运用了________法。

程序:提出问题—猜想—________—得出结论。

作图:请画出图中轻质硬纸片静止时的受力示意图。

答案与点拨

分析与结论

大小相等 方向相反 在同一直线上

反思与评价

1.物体处于匀速直线运动 静止 2.零 3.不平衡,因为拉力分别作用在两张纸片上

延伸与拓展

1.相同点:大小相等,方向相反,在同一直线上。不同点:(1)相互作用力分别作用在两个物体上,平衡力作用在同一个物体上。(2)相互作用力同时产生同时消失,平衡力没有作用时间关系。(3)相互作用力分别作用在两个物体上,一般产生不同作用效果,力的作用效果不可抵消;平衡力作用在同一个物体上,使物体保持平衡状态,力的作用效果相互抵消。 2.

自我测验

1.C 2.D 3.C 4.B 5.D 6.D 7.D 8.B 9.G、F1 F1、F2 10.(1)不考虑 (2)旋转(3)弹簧测力计未校零或两个滑轮的摩擦不同或读数有误差 11.过程: 同一物体 反证 程序:实验反驳 作图:如图15-9所示。

图15-9