初中物理二力平衡条件的应用实验题

在测量滑动摩擦力的实验中，用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿长木板做匀速直线运动。弹簧测力计的示如图所示，根据　　的知识，可知木块受到的滑动摩擦力是　　 $N$；如果在木块上再放一个砝码，则木块在木板上运动时受到的滑动摩擦力将　　。

小明同学用下列器材探究“影响滑动摩擦力大小的因素”。粗糙程度均匀的长木板一块，质量相等的木块和铝块各一个，弹簧测力计一只。如图所示，实验中他用弹簧测力计沿水平方向拉动物块，使它们在长木板上做匀速直线运动。

（1）图丙中，长木板对木块摩擦力的大小为　　 $N$，这是根据　　原理测出滑动摩擦力的，此时，铝块受到的摩擦力为　　 $N$。

（2）分析　　两次实验可以得出：在接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与压力大小有关，此实验采用了常用的　　进行探究（选填“控制变量法”或“等效替代法”

（3）图乙与图丁中铝块受到的摩擦力大小　　（选填“相等”或“不相等” $)$

为研究作用在物体上的两个力满足什么条件时，才能使物体处于平衡状态，进行如下实验。

（1）选用轻薄塑料片作为图甲实验研究对象的原因是　　。

（2）将图甲中静止的研究对象转到虚线位置，松手后发现研究对象发生转动。据此可以得出结论：作用在物体上的两个力需要满足的条件是　　，物体才处于静止状态。

（3）如图乙，若启动电动机继续进行研究：当弹簧测力计示数与物体重力大小相等时，观察物体的运动状态；当弹簧测力计示数与物体重力大小不相等时，再观察物体的运动状态。继续这项研究的目的是　　。

某实验小组探究二力平衡条件的实验装置如图所示， $M$ 为一轻薄塑料片，实验中所用的钩码均为 $100g$ ，不计绳重及摩擦 $(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$ 。

（1）在图甲的装置中滑轮的作用是 　　。

（2）当左右两端同时各挂1个钩码时，塑料片静止，其左端受到的拉力 $F_1$ 与右端受到的拉力 $F_2$ 的方向 　　；当左端再挂上一个钩码时，如图乙所示，塑料片将做 　　（选填"匀速"或"变速" $)$ 运动，此时塑料片受到的合力为 　　 $N$ 。

（3）在图甲实验的基础上，用剪刀将塑料片从中间剪断，断开的塑料片向两边加速运动，说明不在同一物体上的两个力 　　平衡（选填"能"或"不能" $)$ 。

学习关于物体的平衡条件时，小明同学提出了下列疑问：只受一个力作用的物体能保持平衡状态吗？只受两个力作用的物体一定保持平衡状态吗？物体处于平衡状态时一定只受两个力作用吗？为此他做了如图所示实验，研究物体处于平衡状态时的受力情况。

（1）他将一小球用一根细线悬挂起来，如图（a）所示，剪断细线后小球落下，如图（b）所示。

（2）他又将一小球用两根细线悬挂起来，如图（c）所示，剪断其中的一根细线，小球发生摆动，如图（d）所示。通过实验他的疑问得到解决。根据实验现象及相关条件，小明同学归纳得出的初步结论：

（1）由图（a）和（b）可知：　　；

（2）由图（a）和（d）可知：　　；

（3）由图（a）和（c）可知：　　。

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　　。

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？

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　　。

学校在运动会上要举行拔河比赛。某班级组队时。同学们陷入了不同意见之中。请你仔细观察。认真分析，帮体育委员解决问题。

探究真知：为了研究影响滑动摩擦力大小的因素，同学们做了如图甲所示的实验。实验中使木块在弹簧测力计水平拉力的作用下做　　运动，这样做可以根据　　的知识得出拉力与摩擦力的大小相等。

分析总结：实验现象说明。在拔河比赛中可以通过　　（选填“增大”或“减小”）接触面的粗糙程度和　　来增大人与地面的摩擦力。使班级贏得比赛。

科学决策：组队时。在班上选体重　　（选填“大”或“小”）的同学参加比赛。同时在比赛时脚穿图2中　　（选填“甲“、“乙”或“丙”）种鞋。

如图甲是探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置，实验所用的长木板，一面比较光滑，另一面比较粗糙。同学们根据猜想进行了实验，得出数据如下表所示：

实验序号	长木板表面	木板放置方式	拉动木块的个数	弹簧测力计实数 $/N$
①	较粗糙	平放	1	1.5
②	较粗糙	平放	2	3.0
③	较光滑	平放	2	1.6
④	较光滑	竖放	2	1.6

（1）实验时，用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿长木板做匀速直线运动，根据　　的知识可知，弹簧测力计的示数与滑动摩擦力的大小相等。

（2）由实验序号　　可以探究滑动摩擦力的大小是否和接触面所受的压力有关。

（3）由实验序号②③可得到的结论是：滑动摩擦力的大小和接触面的　　有关。

（4）同学们在老师的指导下对实验装置进行改进，用如图乙所示的方式测量滑动摩擦力发现效果更好。图乙实验中　　（选填“一定”或“不一定” $)$要匀速拉动长木板。

（5）根据你在本实验中的收获，请写出一种避免汽车在冰雪路面上行驶时出现打滑现象的具体做法：　　。

小华同学用下面的装置探究二力平衡的条件，具体操作如下：

（1）如图甲所示，用直径略小于滑轮孔径的铁钉把三个滑轮 $A$ 、 $B$ 、 $C$ 分别钉在木板上，木板竖直挂起待用，用大号缝衣针把细线沿轻质塑料块的中心轴线穿过，并在紧靠塑料块的两侧各打一线结，使塑料块与细线固定在一起，且塑料块不与木板接触。将塑料块由静止开始运动，实验表明，作用在同一个物体上的两个力，方向相反，但 　　不相等，则这两个力不平衡。

（2）按住塑料块，把跨过 $B$ 轮的细线移到 $C$ 轮上，在两线端挂上相同质量的钩码，松手后塑料块由静止开始转动，如图乙所示。按住塑料块，把跨过 $C$ 轮的细线移到 $B$ 轮上，把塑料块转过 $90°$ ，松手后塑料块由静止开始转动，如图丙所示。由此表明，作用在同一物体上的两个力，如果仅仅大小相等，方向成某一角度或方向相反但 　　，这两个力不平衡。

（3）在探究同一问题时，另一同学将木块放在水平桌面上，设计了如图丁所示的实验，同学们认为小华的实验优于此实验，其主要原因是 　　。

A．	$A.$ 塑料块容易扭转
B．	$B.$ 塑料块是比较容易获取的材料
C．	$C.$ 减少了摩擦力对实验结果的影响

在探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中：

（1）此实验是根据　       　原理测出摩擦力大小的。

（2）小明刚开始拉木块时，他的水平拉力逐渐增大，但木块仍静止，木块所受的摩擦力　      　（选填“变大”、“变小”或“不变”）；木块被拉动，且越来越快，小明读出某一时刻弹簧测力计的示数为 $3N$，他认为这时摩擦力的大小为 $3N$，他操作中的错误是　        　。

（3）改正错误后，小明完成了探究过程，比较乙、丙两次实验可得出的结论是　         　。

（4）在图甲、图乙实验中，假如把木板换成海绵，拿掉弹簧测力计，会发现　         　（选填“甲”或“乙”）图中海绵凹陷得更深。说明在受力面积一定时，压力作用效果与　     　有关。

小明按如下步骤完成探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验：

$a$．如图1中甲图所示，将木块 $A$平放在长木板 $B$上，缓缓地匀速拉动木块 $A$，保持弹簧测力计示数稳定，并记录了其示数。

$b$．如图1中乙图所示，将毛巾固定在长木板 $B$上，木块 $A$平放在毛巾上，缓缓地匀速拉动木块 $A$，保持弹簧测力计示数稳定，并记录了其示数。

$c$．如图1中丙图所示，将木块 $A$平放在长木板 $B$上，并在木块 $A$上放一钩码，缓缓地匀速拉动木块 $A$，保持弹簧测力计示数稳定，并记录了其示数。

（1）该实验主要采用的探究方法是　　。

（2）由图1中　　两图可知：当接触面粗糙程度一定时，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大。

（3）由图1中甲乙两图可知：当接触面受到的压力一定时，接触面越粗糙滑动摩擦力越　　（选填“大”或“小” $)$。

（4）实验后小组交流讨论时发现：在实验中很难使木块做匀速直线运动。于是小丽设计了如图1中丁图所示的实验装置，该装置的优点是　　长木板做匀速直线运动（选填“需要”或“不需要” $)$。实验中小丽发现：当 $F$为 $3N$时，木块 $A$相对于地面静止且长木板 $B$刚好做匀速直线运动，则长木板 $B$受到地面的摩擦力大小为　　 $N$。

（5）实验拓展：如图2所示，放在水平地面上的物体 $C$受到方向不变的水平拉力 $F$的作用， $F-t$和 $v-t$图象分别如图3图4所示。则物体 $C$在第4秒时受到的摩擦力大小为　　 $N$。

小宇用如图甲所示的装置“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其做匀速直线运动，小华记录的部分实验数据如下表：

序号	木块放置情况	接触面情况	接触面所受压力 $F_{压}/N$	弹簧测力计示数 $F_{拉}/N$
1	平放	木板	4	1.2
2	平放	木板	6	1.8
3	平放	木板	8	2.4
4	平放	棉布	6	2.4
5	平放	毛巾	6	2.8

（1）在实验操作中，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其做匀速直线运动，这样做的目的是　　；

（2）分析序号为1、2、3的三组实验数据可得：滑动摩擦力 $f$的大小与接触面所受压力 $F_{压}$大小的关系式是　　；

（3）通过分析序号为　　的三组实验数据可得：滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关；

（4）某次实验中拉动木块由静止到匀速直线运动的过程中，弹簧测力计对木块的拉力 $F$随时间 $t$的变化图像如图乙所示，其中 $0-3s$木块处于静止状态，分析图像可知：要使木块由静止开始运动，至少要用　　 $N$的水平拉力拉木块；如果实验时木块受的拉力是 $1.8N$，下列对木块所处状态的判断，正确的是　　；

$A$．始终静止                    $B$．始终做匀速直线运动

$C$．静止或匀速直线运动          $D$．条件不足，无法判断

（5）实验过程中，弹簧测力计的示数不容易稳定，可能的原因是　　。

在探究"影响滑动摩擦力大小的因素"实验中，小明用完全相同的木块分别做了如图所示的甲、乙、丙三个实验。

（1）将木块放在水平木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动，使木块做 　　运动，此时木块受到的滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数。

（2）甲、乙两个实验说明滑动摩擦力的大小与 　　有关； 　　两个实验说明了滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度有关。

（3）小明认为滑动摩擦力的大小可能跟接触面的面积有关，于是他在上述用实验的基础上，将木块沿竖直方向切成两部分继续进行实验，将测得的数据记录在表格中，由表中数据验证了自己的猜想，这种做法 　　（正确/错误），理由是 　　。

次数	木块大小	接触面积S/cm ^2	摩擦力f/N
1	整块	150	1.5
2	三分之二块	100	1.0
3	三分之一块	50	0.6