初中物理二力平衡条件的应用实验题

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” $)$

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　　。

在“探究二力平衡的条件”活动中。

（1）如果物体只受到两个力的作用，且处于　　状态，说明这两个力是相互平衡的。由此，小明提出，能否利用如图甲所示的实验装置来探究二力平衡的条件？

（2）小华认为，若采用小明的方案，必须测出物体所受的　　和　　的大小来进行比较。研究发现，在小明的方案中，只能根据相互作用的关系直接测出　　的大小，在未知二力平衡条件的前提下，另一个力无法直接测量，所以这一方案无法实施下去。

（3）为此，两位同学不断改进并先后设计了三个实验方案，如图乙所示，请你判断出他们改进的先后顺序：　　（用字母表示），这样的改进是为了减小　　对实验的影响。

（4）如图丙，是最终确认的实验方案。此方案中，由于　　，故卡片的重力可忽略不计。

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" $)$ 。

小东同学用弹簧测力计测量水平运动的物体所受的滑动摩擦力。

（1）测量前观察弹簧测力计，发现指针指在图1所示的位置，他应先　　后再测量；此弹簧测力计的分度值是　　 $N$。

（2）如图2所示，测量时长木板应　　放置，用弹簧测力计平行于长木板拉着木板做　　运动，根据　　知识，弹簧测力计的示数就等于木块受到的滑动摩擦力的大小。

（3）小东在实验中还发现，用此装置按照（2）中的方式快拉或慢拉木块，弹簧测力计的示数都相同，说明滑动摩擦力的大小与　　无关。测量时，如果不小心使弹簧测力计向右上方倾斜，则木块受到的滑动摩擦力会　　（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$

结合图提供的信息，回答下列问题。

（1）图甲：水不容易被压缩，说明分子间存在　　。

（2）图乙：水蒸气把软木塞向上冲起的过程中，相当于汽油机的　　冲程。

（3）图丙是探究　　的实验装置。

（4）图丁中的实验能得出的结论是：　　。

小雯同学所在实验小组在“探究二力平衡的条件”实验中，发现在如图所示的情况下，木块仍然处于静止状态，经过和同学们分析讨论，他们认为是　    　对实验结果产生了影响。为了尽量减小这种情况对实验产生的影响，请你为实验小组提出改进建议　                                                    　。

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　　。

在探究"滑动摩擦力的大小与哪些因素有关"的实验中，小明提出了以下猜想：

A．

可能与接触面的粗糙程度有关

B．

可能与被接触面之间的压力有关

为了验证猜想，小明用如图所示器材和步骤进行了实验探究。

（1）本实验依据二力平衡条件得出滑动摩擦力的大小 　 　（选填"大于"、"等于"或"小于"）弹簧测力计的示数；

（2）通过实验，小明收集得下表所示的实验信息

实验序号	实验条件			弹簧测力计的示数F/N
	压力情况	接触面情况
1	一个木块		光滑木板	1.0
2	一个木块		粗糙木板
3	一个木块		桌面	1.8
4	一个木块加一个重物		桌面	4.7

表格中第2次实验弹簧测力计的示数如图所示，为 　 　N。

（3）要验证猜想B，应解析第 　 　（选填实验序号）次和第4次实验；

（4）由上表可得出实验结论：接触面越 　 　，压力越 　 　，滑动摩擦力越大。

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　　。

小明运用浮力相关知识制作了可以用来测量物体质量的“浮力称”，其构造如图所示，在水平支架的左端固定刻度盘，支架横梁两端各固定个滑轮，将一根无弹性的细绳跨过两个滑轮，细线的一端悬挂秤盘，另一端连接装有适量细沙的圆柱形浮筒（浮筒自重不计），在线的适当位置固定一根大头针作为指针，把浮筒浸入装有适量水的水槽中，称量时，把待测物体放入秤盘后，指针下降浮筒上升，静止后，待测物体的质量就可以通过指针在刻度盘上的位置反映出来。

请你回答下列问题（不计细线、秤盘、指针的质量以及线与滑轮的摩擦）

（1）为了制作量程为1kg的浮力称，向秤盘添加1kg的砝码，逐渐向空浮筒内加入细沙，当浮筒的　　（选填“上”或“下“）表面刚好与水面齐平并保持静止时，在刻度盘上将指针所指的位置标定为最大刻度线。

（2）取下砝码，当浮筒受到　　力和　　力是一对平衡力时，浮筒能直立地浮在水面上静止，此刻度所指的位置应标定为零刻度线，在均匀地标定其余刻度线。

（3）若将质量为m（m＜1kg）的待测物体放在秤盘上，当浮筒静止时其下表面距离水面的距离是h，若细沙的质量是M，浮筒的横截面积是S，水的密度为ρ水，则待测物体质量的表达式m＝　　。

（4）若将原来的浮筒更换为长度相同、横截面积更小的另一个浮筒，细沙的质量和细线的长度等不变，则重新标定的刻度线与原来刻度线相比发生变化的是　　（选填“零刻度线上升”或“最大刻度线下降“），请你分析带来这一变化的原因是：　　。

（1）如图1所示，甲物体重3N，乙物体重10N，用绳绕过定滑轮相连（不计绳重与摩擦）。乙静止于水平地面上，则a绳对甲的拉力为　　N。

（2）在分析b绳对乙的拉力时，小明认为是3N，小慧认为是7N。

a．小明做了以下实验：用弹簧测力计测出某物体的重力（如图2）；然后将绳子靠着定滑轮（不计绳重与摩擦），如图3所示，弹簧测力计依次放在A、B、C、D位置时，其示数保持不变。由此可见，定滑轮只改变了力的　　，不改变力的　　（均选填“大小”或“方向”）。所以，小明认为图1中b绳对乙的拉力为3N。

b．图1中b绳对乙的拉力和乙对b绳的拉力是一对　（选填“相互作用力”或“平衡力”）。为了探究这两个力的大小关系，再做如图4的实验：将弹簧测力计丙与丁相互对拉，它们的示数相等。于是可以得出，b绳对乙的拉力　　乙对b绳的拉力（选填“等于”或“不等于”）。由此可知，图1中b绳对乙的拉力为　　N。

（3）再通过受力分析可得，图1中地面对乙有　　N的支持力。