探究二力平衡的条件

一、 核心实验精讲

1. 实验目的

(1) 知道物体的平衡状态；

(2) 理解二力平衡的条件。

2. 实验方法

控制变量法。

3. 实验器材

托盘 2 个、砝码若干、小车 2 个、细线、定滑轮 2 个、光滑桌面。

4. 实验装置

5. 实验步骤

1. 探究二力平衡时两个力的大小的特点：将小车放在光滑的桌面上，先使两个托盘里的砝码质量不相等，观察小车能否静止，然后使两个托盘里的砝码质量相等，再观察小车能否静止。
2. 探究二力平衡时两个力的方向的特点：将两个托盘里质量相等的砝码都挂在小车同侧，放手后观察小车能否静止。
3. 探究二力平衡时两个力是否在同一直线上：使两个托盘里的砝码质量相等，把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放，观察小车能否静止。
4. 探究二力平衡时两个力是否作用在同一物体上：使两个托盘里的砝码质量相等，分别挂在小车的两侧，放手后观察两个小车能否静止。

6. 实验数据记录表格

6. 实验结论与拓展延伸

• 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（简记：同体、等大、反向、共线）。
• 拓展延伸：实验中小车与桌面存在摩擦力，如果小车受到桌面的摩擦力（实验中有误差），在拉力不相等的时候小车也会静止，导致实验结论不准确。
• 实验改进：为了减小摩擦力对实验的影响，可用小卡片代替小车来做二力平衡的实验（卡片重力可忽略不计，两侧的细绳分别跨过左右支架上的定滑轮，挂上钩码）。

🚩 命题角度（真题嫁接）

1. 实验中干扰因素（摩擦力）的影响；
2. 运用控制变量法分析实验步骤；
3. 实验器材的选择；
4. 选择静止作为研究状态的原因；
5. 定滑轮的作用；
6. 实验方案的评估和改进。

📝 经典真题及变式

如图13-1所示，是小华同学探究二力平衡条件的实验情景。

(1) 将系于小卡片（重力可忽略不计）两个对角的细线分别跨过支架上的滑轮，在细线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向 ______。

(2) 保持两个拉力在同一直线上，调整细线两端的钩码，当两端钩码的质量 ______ 时，小卡片平衡。如图甲所示，如果将小卡片换成弹簧测力计，每个钩码重力是 2 N，则弹簧测力计示数为 ______ N。

(3) 将图甲中的小卡片转过一个角度，并保持两个拉力方向相反，如图乙所示，松手后小卡片 ______（选填“能”或“不能”）平衡。本实验采用的方法是 ______。

(4) 当小卡片平衡时，用剪刀沿虚线剪开小卡片（如图丙所示），发现小卡片不能保持平衡。本实验采用的方法是 ______。

(5) 实验中定滑轮的作用是 ______。

(6) 由上述实验可得：作用在同一物体上的两个力，如果 ______，并且作用在同一直线上，这两个力就彼此平衡。

(7) 利用图 13-2 的装置 ______（选填“能”或“不能”）探究二力平衡条件。

(8) 小明在探究“二力平衡”条件的实验中，设计了如图 13-3 所示的两种实验方案。通过实验比较，小明发现采用方案乙，实验效果更好，原因是 ______。

(对应原书第72页图13-3：甲为滑动摩擦小车实验，乙为滚动摩擦小车实验)

(9) 在图 13-3 乙实验中为了减小摩擦力对实验的影响，应选择质量较 ______（选填“大”或“小”）的砝码进行实验。