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實驗11 探究二力平衡條件

【設計和進行實驗】
1.實驗器材：小桌、小車、托盤、砝碼


2.實驗步驟：
（1）探究兩個力的 大小關系 ：
①在兩端的托盤里分別放上質量不相等的砝碼，觀察小車的運動情況；
②在兩端的托盤里分別放上質量相等的砝碼，觀察小車的運動情況。
（2）探究兩個力的 方向關系 ：
①將兩托盤放在小車的同側，并放上質量相等的砝碼，使兩個力的方向相同，觀察小車的運動情況。
②把小車扭轉一個角度，使兩個力不在同一直線上，再釋放，觀察小車的運動情況；
（3）探究兩個力的 作用點關系 ：把方向相反的力分別施加在兩個小車上，觀察小車的運動情況。
【分析論證】
（1）當小車受到大小相等、方向相反、并且作用在同一直線上的兩個力作用時，其運動狀態不變，即保持靜止狀態，處于平衡狀態。
（2）當小車所受力的大小不同或所受力的方向相同或兩個力不在同一直線上時，小車的運動狀態都會發生變化，不再處于平衡狀態。
【設計與進行實驗】
(1)本實驗選用小車和硬紙片而不選用木塊的原因是減小摩擦對實驗的影響.
(2)定滑輪的作用是改變力的方向.
(3)控制變量法的應用:
①探究相互平衡的兩個力是否大小相等時,保證作用在小車上的兩個力在一條直線上,改變小車兩邊托盤中所放砝碼的個數;
②探究相互平衡的兩個力是否在同一直線上時,保證作用在小車上的兩個力大小相等,將小車扭轉一定的角度后釋放;
③探究相互平衡的兩個力是否作用在同一物體上時,用硬紙片替換小車,保證作用在硬紙片上的兩個力在一條直線上并且大小相等,用剪刀剪開硬紙片.
4.【交流與反思】
(1)本實驗中多次測量的目的是:得出普遍規律,避免實驗結論的偶然性.
(2)本實驗設計的優點是:可以不考慮物體的重力對實驗的影響.
(3)實驗中,桌面必須水平,否則小車的重力會影響實驗.
(4)實驗中,如果兩側的砝碼個數不相等但小車仍然處于靜止狀態,則原因是小車受到桌面的靜摩擦力.
【實驗結論】
二力平衡的條件：作用在同一物體上的兩個力大小相等，方向相反，并且作用在同一直線上。
滿分歸納——考點方向
（1）本實驗中選用了小車而不選用木塊，理由是什么？
答：為了減小摩擦給實驗帶來的誤差。
（2）定滑輪有什么作用是什么?
答：改變拉力的方向。
（3）如何探究一對平衡力作用在同一直線上？
答：將小車扭轉一個角度，釋放小車，觀察小車的運動情況。
（4）把紙板轉動一個角度的目的是什么？
答：沒有作用在同一直線上的兩個力是否能夠平衡。
（5）如何探究兩個力作用在同一物體上？
答：將兩個大小相等，方向相反的力分別作用在兩輛小車上，觀察小車的運動情況。
（6）選擇靜止狀態的原因？
答：選擇靜止狀態是為了讓小車處于平衡狀態。
（7）進行多次實驗的目的是什么？
答：讓實驗結論更具有普遍性
（8）在探究究二力平衡問題時，什么因素影響實驗結果？
答：摩擦力。實驗中，甲、乙兩方案對比：乙方案通過滾動摩擦代替滑動摩擦的方式減小了與小車與接觸面之間的摩擦；乙、丙兩方案對比：丙方案進一步減小因摩擦帶來的實驗誤差。同時較甲、乙兩方案，丙方案能夠更方便探究一對平衡力與作用物體的關系。

甲 乙 丙
【實驗方法】
控制變量法：
（1）探究平衡的兩個力是否大小相等：保持兩個力在同一直線上、方向相反，改變兩端砝碼質量，觀察小車或紙片是否處于平衡狀態；
（2）探究平衡的兩個力是否在同一直線上：保持兩邊砝碼質量相同，扭動小車或紙片，觀察小車或紙片是否處于平衡狀態；
（3）探究平衡的兩個力是否在同一物體上：保持兩個力作用在同一直線上，兩邊砝碼質量相同，用剪刀剪下紙片，觀察紙片是否處于平衡狀態。