专题7探究二力平衡的条件实验专项突破（专题过关）-八年级物理下学期期中期末考点大串讲（人教版）

专题7探究二力平衡的条件实验专项突破1．（2023春•雨花区校级月考）如图所示是小华探究“二力平衡条件”时的实验情景。（1）小华将系于小车两端的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，通过调整钩码的数量来改变拉力的大小；（2）当小车平衡时，将小车扭转一个角度，松手后，小车将无法在此位置平衡。实验中设计这一步骤的目的是为了探究二力平衡时，两个力要作用在同一条直线上；（3）小明同学在进行（2）实验时，将“扭转”错误理解为“翻转”，将车轮朝上放置了，结果小车保持此位置静止，在此基础上他又将小车正确扭转了一定角度，小车仍然静止，则此时小车受的力是平衡力（选填“是”或“不是”）。【考点】探究二力平衡的条件．【解答】解：（1）小车两端通过滑轮各挂一个钩码，两个钩码由于重力通过绳子对小车施加了两个向相反方向的拉力，拉力的大小等于钩码的重力，钩码的数量越多，拉力就越大；因此，通过调整钩码的个数可改变拉力的大小；（2）当小车平衡时，将小车转过一个角度，松手后小车不能平衡，设计此实验步骤的目的是为了探究一对平衡力是否必须在一条直线上；（3）若将小车扭转一定角度，松手后小车静止，小车仍然静止，则此时小车受的力是平衡力，此时两边拉力不在同一直线上，二力不平衡，即F1与F2不是平衡力。故答案为：（1）钩码的数量；（2）作用在同一条直线上；（3）是。2．（2023春•潜江月考）在“探究二力平衡的条件”实验中：（1）如图甲所示，甲同学将系于小卡片（重力可忽略不计）两端的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向相反，两端所挂钩码质量相等时，小卡片才能保持静止，说明平衡的两个力大小相等；（2）当小卡片平衡时，甲同学将小卡片转过一个角度，松手后瞬间小卡片不能平衡，设计此实验步骤的目的是为了探究不在同一直线的两个力能否平衡；（3）乙同学设计了如图乙所示实验方案，同学们认为该方案没有甲同学的好，主要原因是乙同学的实验摩擦太大。【考点】探究二力平衡的条件．【解答】解：（1）小卡片两端通过滑轮各挂一个钩码，两个钩码由于重力通过绳子对小卡片施加了两个向相反方向的拉力，拉力的大小等于钩码的重力，两端所挂钩码质量相等时，小卡片才能保持静止，说明平衡的两个力大小相等。（2）小卡片转过一个角度，小卡片两端的拉力就不在一条直线上，纸片就会转动，设计此实验步骤的目的是为了探究不在同一直线上两个力是否平衡。（3）甲实验用的小卡片重力小，悬在空中时绳子与滑轮间的摩擦力较小；乙实验用的木块放在水平桌面上，木块和桌面之间的摩擦力较大，摩擦力对实验结果的影响较大；甲的实验减小了摩擦力对实验结果的影响，优于乙的实验。故答案为：（1）相反；相等；（2）不在同一直线的两个力能否平衡；（3）摩擦。3．（2023春•崇川区校级月考）某小组用如图所示装置探究“二力平衡的条件”，每个钩码质量均为50g。（1）如图甲所示，小组同学在左边和右边各挂一个钩码，这时木块保持静止，说明相互平衡的两个力方向相反，大小相等。细心的小明在实验时发现，若左边挂一个钩码，右边挂两个钩码时，木块仍然保持静止状态。经过讨论，同学们发现产生这一现象的原因是木块和桌面之间存在摩擦力，这时木块在水平方向受到的力平衡（选填“平衡”或“不平衡”）。（2）经过思考与交流后，实验小组决定改进实验设计小明同学设计了如图乙所示实验装置，小丽同学设计了如图丙所示实验装置，你认为丙（“乙”或“丙”）装置更好。（3）如图丙所示装置中，在左边和右边各挂一个钩码后，将小卡片转动一小角度，松手后，小卡片旋转后又恢复原状，这表明相互平衡的两个力需要作用在同一直线上。（4）为了探究猜想“只有作用在同一物体上的两个力才能平衡”，如果利用如图丙所示装置进行实验，下一步的操作是把卡片从中间剪开，观察小卡片运动情况。（5）实验结束后，小组通过总结，得到二力平衡的条件。小明由此联想到在探究滑动摩擦力与哪些因素有关时，如图丁所示，用弹簧测力计水平拉着放在长木板上的木块做匀速直线运动，弹簧测力计的示数等于（选填“大于”“等于”或“小于”）木块受到的滑动摩擦力的大小就是利用了二力平衡的原理。【考点】探究二力平衡的条件．【解答】解：（1）如图甲所示，小组同学在左边和右边各挂一个钩码，这时木块保持静止，木块处于平衡状态，受到平衡力作用，说明相互平衡的两个力方向相反，大小相等。若左边挂一个钩码，右边挂两个钩码时，木块仍然保持静止状态，木块处于平衡状态，受到平衡力作用，此时木块和桌面之间的摩擦力对实验产生了影响。（2）图乙代替图甲，滚动摩擦代替滑动摩擦，可以减小摩擦力；图丙代替图甲使接触面脱离会大大减小摩擦力，尽量减小摩擦力对实验的影响，所以丙装置更好。（3）如图丙所示装置中，在左边和右边各挂一个钩码后，将小卡片转动一小角度，松手后，小卡片旋转后又恢复原状，这表明相互平衡的两个力需要作用在同一直线上。（4）为了探究猜想“只有作用在同一物体上的两个力才能平衡”，此时把小卡片从中间剪开，使小卡片变小两个小卡片，观察两个小卡片的运动情况。（5）弹簧测力计显示拉力大小，要使滑动摩擦力等于拉力大小，使拉力和滑动摩擦力是平衡力，则弹簧测力计水平拉着木块进行匀速直线运动。故答案为：（1）相反；相等；木块和桌面之间存在摩擦力；平衡；（2）丙；（3）同一直线；（4）把卡片从中间剪开，观察小卡片运动情况；（5）等于。4．（2023春•岳麓区校级月考）在探究“二力平衡条件”的实验中，同学们设计了如下图的实验装置，其中A为小车，B为木块，C为小卡片，（1）同学们不断改进并先后设计了图甲、乙、丙所示三个方案，他们改进的先后顺序为乙甲丙（用甲、乙、丙表示），这样改进是为了减小摩擦力对实验的影响。（2）实验中应选择轻质小卡片，卡片的质量可忽略不计。（3）实验中通过改变钩码的数量来改变拉力，从而探究二力平衡时力的大小关系。（4）同学们用图丙所示的装置进行实验时，将小卡片转过一个角度（如图丁所示），松手后卡片不能（能/不能）平衡，这样做是为了说明二力平衡时两个力应作用在同一直线上上。同学们对同一问题又进行了探究，他们在左右支架上配两个滑轮时没有安装在相同的高度（如图戊所示），该装置能（能/不能）探究二力平衡的条件。（5）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图丙所示情况下，小华下一步的操作是：用剪刀剪开卡片，观察两卡片能否平衡。【考点】探究二力平衡的条件．【解答】解：（1）乙图为滑动摩擦，甲图为滚动摩擦，丙图只有绳子与滑轮间的摩擦，为了减小摩擦力对实验的影响，他们改进的先后顺序应该是乙甲丙；这样的改进是为了减小摩擦力对实验的影响。（2）如图丙，是最终确认的实验方案。此方案中，由于卡片的质量远小于钩码的质量，卡片的质量可忽略不计（3）实验中通过改变钩码的数量来改变钩码的总质量，从而改变绳子对木块的拉力，探究二力大小的关系；（4）小卡片转过一个角度，松手后小卡片不能平衡，设计此实验步骤的目的是为了探究不在同一直线上的两个力是否能平衡；因为左右两侧各通过一个定滑轮，定滑轮的位置虽然不等高，但是当两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一个物体上时，小卡片还是处于静止状态，照样能完成实验；（5）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，应该用剪刀把小卡片剪成两个更小的卡片，观察两个更小卡片是否平衡。故答案为：（1）乙甲丙；摩擦力；（2）质量；（3）数量；（4）不能；同一直线；能；（5）用剪刀剪开卡片，观察两卡片能否平衡。5．（2023•泗阳县一模）如图甲是小华探究二力平衡条件时的实验情景。（1）小华将系于小卡片两对角的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向相反，并通过调整钩码的数量来改变拉力的大小。实验中选择小卡片的目的是不考虑（填“考虑”或“不考虑”）小卡片的重力。（2）为了探究两个平衡力是否在同一条直线上，进行如下操作：旋转（填“挤压”“翻转”或“旋转”）小卡片，松手后观察小卡片是否平衡。（3）在探究同一问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，同学们认为小华的实验优于小明的实验，其主要原因是C。A.容易让小卡片在水平方向上保持平衡B.小卡片是比较容易获取的材料C.减少了摩擦力对实验结果的影响【考点】探究二力平衡的条件．【解答】解：（1）小卡片两端通过滑轮各挂一个钩码，两个钩码由于重力通过绳子对小卡片施加了两个向相反方向的拉力，拉力的大小等于钩码的重力，钩码的数量越多，拉力就越大；实验通过调整钩码的数量来改变拉力的大小；实验中选择小卡片的目的是不考虑小卡片的重力；（2）为了探究不在同一直线上的两个力能否平衡，将小卡片旋转一个角度，松手后观察小卡片是否平衡；（3）如图乙所示的实验，木块在桌面上受摩擦力作用，摩擦力对实验影响较大，而甲实验纸片轻巧，减小了摩擦力的影响，故选C。故答案为：（1）钩码的数量；不考虑；（2）旋转；（3）C。6．（2023春•长沙县月考）如图甲是小梅同学探究二力平衡条件时的实验情景。（1）实验中选择小卡片的目的是不考虑（选填“考虑”或“不考虑”）小卡片的重力，原因是卡片的重力很小且此实验是探究水平方向二力平衡的条件。（2）小梅将系于小卡片两对角的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向相反（选填“相同”或“相反”），其他条件保持不变，通过调整钩码个数来改变拉力的大小来探究二力平衡中力的大小对平衡的影响，这种实验方法叫控制变量法；（3）在探究同﹣问题时，小明将木块放在水平桌面上，设计了如图乙所示的实验，同学们认为小梅的实验优于小明的实验。其主要原因是B。A.小卡片容易扭转B.减小摩擦力对实验结果的影响C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡D.小卡片是比较容易获取的材料【考点】探究二力平衡的条件．【解答】解：（1）小卡片的重力比较小，可以忽略重力对实验的影响。（2）探究二力平衡条件与两个力的大小是否有关时，要保持两个力都作用在小卡片上，方向相反，作用在同一条直线上，只让两个力的大小发生改变，这种研究方法叫控制变量法。（3）小明实验时木块直接放在桌面上，当木块与桌面间有相对运动或者相对运动趋势时，木块与桌面间存在摩擦力，可能影响实验结果。故答案为：（1）不考虑；（2）相反；控制变量法；（3）B。7．（2023春•余干县校级月考）如图是某实验小组探究二力平衡条件的实验情景。（1）实验中，为了方便操作判断，应当使小车处于静止状态作为平衡状态。（2）当左盘放入2N的砝码、右盘放入1.5N砝码时，小车也处于静止状态，此时小车受到的是（选填“是”或“不是”）平衡力，产生这一现象可能是受到摩擦力的影响。（3）向左盘和右盘加入质量相等的砝码时，小车处于静止状态，于是总结得到二力平衡的条件之一：两个力大小相等。这种做法是否科学？不科学，原因是没有多次实验，寻找普遍规律。（4）保持两托盘里砝码的质量相等，然后将小车扭转一定角度，松手后观察到小车不能保持平衡状态，这说明二力平衡一个条件是两个力必须作用在同一直线上。（5）用轻质卡片代替图中的小车，两端的小盘中加质量相等的砝码时，卡片保持静止，用剪刀将卡片从中间剪开，发现分开后的卡片向相反方向运动。由此可以得出二力平衡的又一个条件是两个力作用在同一物体上。【考点】探究二力平衡的条件．【解答】解：（1）根据二力平衡的条件可知，小车应处于静止状态；（2）小车静止，此时木块受到的一定是平衡力；木块受到向左2N的拉力，向右1.5N的拉力，此时木块还受到桌面对它的摩擦力作用，在这三个力作用下处于平衡状态；（3）为了得到普遍规律，防止偶然性的发生，应多次实验，故这种做法不科学，原因是只通过一次实验数据得出的结论具有偶然性；（4）小明将小车扭转一定角度，松手后观察到小车不能保持平衡状态，这说明二力平衡时两个力必须作用在同一直线上；（5）用轻质硬纸片代替图中的小车，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。由此可以得出二力平衡的又一个条件：两个力必须作用在同一物体上。故答案为：（1）静止；（2）是；受到摩擦力；（3）不科学；没有多次实验，寻找普遍规律；（4）两个力必须作用在同一直线上；（5）两个力作用在同一物体上。8．（2023•盘龙区开学）如图所示是小华探究“二力平衡条件”时的实验情景。（1）小华将系于小车两端的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小车上的两个拉力方向相反，并通过调整钩码的个数来改变拉力的大小；（2）当小车平衡时，将小车扭转一个角度，松手后，小车将无法在此位置平衡。实验中设计这一步骤的目的是为了探究二力平衡时，两个力要作用在同一条直线上。（3）小华同学在进行（2）实验时，将“扭转”错误理解为“翻转”，将车轮朝上放置了，结果小车保持此位置静止，在此基础上他又将小车正确扭转了一定角度，小车仍然静止，则此时小车受的力是平衡力，绳子上的拉力F1与F2不是平衡力（以上两空均选填“是”或“不是”）。（4）小华现用如图甲所示装置无法完成二力平衡的条件的全部探究过程，于是又设计了如图乙所示的装置，用硬纸板代替小车。在硬纸板平衡时，用剪刀将硬纸板从中间沿虚线位置剪开，并观察随之发生的现象，由此可以得到二力平衡的又一个条件是两个力必须在同一物体上。把硬纸板支撑起来，不再与桌面接触的目的是减小了摩擦力对实验的影响。【考点】探究二力平衡的条件．【解答】解：（1）小车两端通过滑轮各挂一个钩码，两个钩码由于重力通过绳子对小车施加了两个向相反方向的拉力，拉力的大小等于钩码的重力，钩码的数量越多，拉力就越大；因此，通过调整钩码的个数可改变拉力的大小；（2）当小车平衡时，将小车转过一个角度，松手后小车不能平衡，设计此实验步骤的目的是为了探究一对平衡力是否必须在一条直线上；（3）若将小车扭转一定角度，松手后小车静止，小车仍然静止，则此时小车受的力是平衡力，此时两边拉力不在同一直线上，二力不平衡，即F1与F2不是平衡力；（4）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：两个力必须在同一物体上；把卡片支撑起来，不再与桌面接触，卡片与桌面间就不存在摩擦力，即减小了摩擦力对实验的影响。故答案为：（1）相反；钩码的个数；（2）作用在同一条直线上；（3）是；不是；（4）两个力必须在同一物体上；减小了摩擦力对实验的影响。9．（2022秋•徐汇区期末）在“探究二力平衡条件”的实验中，小明选择了如图的装置，把小卡片两端的细线绕过滑轮，并挂上钩码。（1）为了使实验条件与实验目的相符合，选择器材时，小卡片应越轻越好（填“越轻越好”、“越重越好”）；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）为了探究两个平衡力是否在同一条直线上，进行如下操作：旋转（填“挤压”、“旋转”）小卡片，松手后观察小卡片是否平衡。（3）为了探究两个平衡力是否作用在同一物体上，进行如下操作：先将纸片一分为二，然后观察小卡片是否平衡。（4）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。除了测量误差外，你认为形成差距的原因还可以是两个滑轮的摩擦不同。【考点】探究二力平衡的条件．【解答】解：（1）选择小卡片是为了不考虑小卡片的重力，小卡片应越轻越好；（2）旋转小卡片，使细线作用在它上面的力不在同一直线上，看其是否平衡，来探究两个平衡力是否在同一条直线上；（3）为了探究两个平衡力是否作用在同一物体上，进行如下操作：先将纸片一分为二，然后观察小卡片是否平衡；（4）在实验过程中，使用测力计进行测量，由于滑轮的摩擦不同，会造成实验结果误差。故答案为：（1）越轻越好；（2）旋转；（3）将纸片一分为二；（4）两个滑轮的摩擦不同。10．（2022秋•栖霞市期末）如图甲所示，这是某同学探究二力平衡条件时的实验情景。（1）该同学将系于小卡片（重力可忽略不计）两端的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，并通过怎样的调整来改变拉力大小？改变钩码的数量。（2）当小卡片平衡时，该同学将小卡片转过一个角度，松手后小卡片能否平衡？可得出怎样的结论？不能，两个平衡的力要在同一直线上。（3）为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在图甲所示情况下，下一步应该怎样操作？用剪刀剪开卡片。（4）在探究同一问题时，另一同学将木块放在水平桌面上，设计了图乙所示的实验，同学们认为图甲的的实验装置优于图乙，请分析说明。避免了摩擦力对实验的影响。（5）在某次实验时，左右支架上装配两个滑轮时没有安装在相同的高度，如图丙所示，你认为该装置能否进行实验？可以进行实验。【考点】探究二力平衡的条件．【解答】解：（1）通过改变钩码的数量来改变拉力的大小。（2）当小卡片平衡时，该同学将小卡片转过一个角度，松手后小卡片不能平衡，因为两个平衡的力要在同一直线上。（3）为了验证两个力是否在同一个物体，可以用剪刀从卡片中间剪开。（4）图甲的的实验装置优于图乙，因为避免了摩擦力对实验的影响。（5）两边的定滑轮不在同一高度，但在一条直线上，可以进行实验。故答案为：（1）改变钩码的数量；（2）不能；两个平衡的力要在同一直线上；（3）用剪刀剪开卡片；（4）避免了摩擦力对实验的影响；（5）可以进行实验。11．（2022春•达川区期末）如图为某小组同学探究“二力平衡的条件”实验装置，每个钩码质量均为50g。（1）实验小组设计了图甲所示实验装置，在实验时发现，当左边托盘中比右边多一个钩码时，木块仍保持静止。经过分析，发现产生这一现象的原因是木块与桌面之间存在摩擦力，此时木块在水平方向受到的力平衡（选填“平衡”或“不平衡”）。（2）经过思考和交流后，实验小组将实验装置改进如图乙所示，在左右托盘上各放一个钩码，这时小车保持静止，这个现象说明相互平衡的两个力大小相等。（3）若要利用图乙所示装置探究相互平衡的两个力是否在同一直线上，可以进行的操作是将小车扭转一定的角度。（4）小颖同学又设计了图丙所示装置，用剪刀将纸片从中间竖直剪开，看到被剪开的纸片在细线的拉力作用下向两侧分开，这说明两个力要作用在同一个物体上。【考点】探究二力平衡的条件．【解答】解：（1）实验小组设计了图甲所示实验装置，在实验时发现，当左边托盘中比右边多一个钩码时，木块仍保持静止。经过分析，发现产生这一现象的原因是木块与桌面之间存在摩擦力，此时木块在水平方向受到的力平衡。（2）经过思考和交流后，实验小组将实验装置改进如图乙所示，在左右托盘上各放一个钩码，这时小车保持静止，这个现象说明相互平衡的两个力大小相等。（3）若要利用图乙所示装置探究相互平衡的两个力是否在同一直线上，可以进行的操作是将小车扭转一定的角度。（4）小颖同学又设计了图丙所示装置，用剪刀将纸片从中间竖直剪开，看到被剪开的纸片在细线的拉力作用下向两侧分开，这说明两个力要作用在同一个物体上。故答案为：（1）木块与桌面之间存在摩擦力；平衡；（2）大小相等；（3）将小车扭转一定的角度；（4）两个力要作用在同一个物体上。12．（2022春•烟台期中）在“探究二力平衡条件”的实验中，主要是通过探究力对物体的作用效果来实现探究目的的。如图a、c是可供选择的两种探究方案。（1）第一小组的同学将系于小卡片（重力忽略不计）两对角的细线分别跨过左右支架上的滑轮，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相反并通过调整钩码数量来改变拉力大小，这是用于探究两个力的大小对物体平衡的影响。（2）在卡片平衡时，用剪刀将卡片从中间剪开，并观察随之发生的现象，由此可以得到二力平衡的一个条件是两个力作用在同一物体上。（3）如图（b）是在两细线端挂上相同钩码后的稳定状态，此时小卡片处于平衡状态（选填“平衡状态”或“非平衡状态”）。（4）第二小组的同学将木块放在水平桌面上，设计了如图（c）所示的实验，操作中发现：当在左侧挂100g的钩码，右侧挂200g的钩码时，木块可