实验11 探究二力平衡的条件
实验：探究二力平衡的条件
【实验目的】物体处于二力平衡状态时，一对平衡力满足什么特征
【实验设计】
以小车为研究对象，用砝码通过细线拉小车，观察在什么情况下小车能平衡，从而得出二力平衡的条件。
【实验器材】小桌、小车、托盘、砝码、定滑轮
【进行实验与收集证据】
（1）把小车放在光滑的水平桌面上，向挂在小车两端的托盘里加砝码。实验装置如图所示。
（2）用手按住小车不动，在两托盘里加质量不相等的砝码，放手后观察小车运动状态的变化。
（3）用手按住小车不动，在两托盘里加质量相等的砝码，放手后观察小车运动状态的变化。
（4）在两托盘里加入质量相等的砝码，用手旋转小车至某一角度后释放，观察小车运动状态的变化。
实验条件和记录如下表：
小车在水平方向所受二力的情况 小车运动状态是否改变
大小 方向 是否在一条直线上
【分析论证】
小车在水平方向所受二力的情况 小车运动状态是否改变
大小 方向 是否在一条直线上
不相等 相反 是 是
相等 相反 是 否
相等 相反 否 是
……
（1）法码质量不同时，小车两边受到的拉力大小不同、方向相反、在一条直线上，小车由静止变为运动；砝码质量相同时，小车不动，其运动状态没有改变。
（2）旋转小车放手后，小车发生转动，运动状态发生改变。
【实验结论】
作用在同一个物体上的两个力，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。这就是二力平衡的条件。
【实验注意事项】
为避免阻力对实验的影响，（1）选用了小车而不选用木块，（2）探究力的大小时，两边砝码选择质量差别大的，避免两侧的砝码质量不相等但小车仍然处于静止状态。
【实验改进】
用小卡片探究二力平衡的条件：
（1）该方案以小卡片为研究对象，钩码通过定滑轮对卡片施加力的作用。
（2）当两线端所挂钩码质量相等时，小卡片静止；当两线端所挂钩码质量不等时，小卡片运动；把小卡片转过一个角度，再松手时，小卡片转动；用剪刀把小卡片从中间剪开，再松手时，小卡片运动。
（3）本方案选用硬纸片的原因是减小摩擦对实验的影响，但是还受重力，因此对实验结论也有影响。
（4）定滑轮的作用是改变力的方向。
《探究二力平衡的条件》常考问题：
（1）选择轻质小卡片减小重力对实验的影响。（卡片重相对钩码重可以忽略）
（2）定滑轮的作用：改变力的方向。
（3）控制变量法的应用
①探究平衡的两个力是否在同一直线上：保持两边砝码质量相等，将卡片扭转一定的角度。
②探究平衡的两个力是否大小相同：保持两个力在同一条直线上，改变卡片两边所挂钩码的质量。
③探究平衡的两个力是否作用在同一物体上：保持两个力在同一条直线上，两边砝码的质量相等，用剪刀剪开卡片。
（4）进行多次实验的目的：避免偶然性，得出普遍规律。
（5）实验结论：二力平衡的条件：作用在同一物体上的两个力，大小相等、方向相反，并且作用在同一条直线上。（简记为“同体、等值、反向、共线”）
（6）用小车（或木块）做实验不足是摩擦对实验影响。
【典例1】
为探究二力平衡的条件，同学们进行了如下实验：
(1)肖明向图1中的左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码，此时木块两边受到的拉力 （选填“相等”或“不相等”），木块处于静止状态。当他把左盘中砝码换成一个质量更大的砝码时，木块仍处于静止状态，出现这种现象的原因是 ；
(2)李亮对肖明的实验进行了改进，利用如图2所示的装置继续实验。往两盘中加入质量相等的砝码，将小车在水平桌面上扭转一个角度后释放，小车将 （选填“运动”或“静止”）。进行这个操作是为了探究 ；
(3)李老师看完他们的实验后，对他们表示了赞扬，并让他们尝试用轻质硬纸片代替小车，用如图甲中的装置进行实验。请你写出图甲中的装置的两个优点：① ；② ；
(4)在轻质硬纸片两端细线上挂上相同的钩码，如图乙所示，此时硬纸片 （选填“能”或“不能”）平衡。
【答案】(1)相等 桌面与木块之间有摩擦力
(2)运动 不在同一直线上的两个力是否平衡
(3)可忽略硬纸片重力对实验的影响 可以减小摩擦力对实验的影响
(4)能
【解析】（1）[1]由于左盘和右盘中砝码的质量相等，砝码的重力相等，故木块两边所受的拉力相等。
[2]肖明再把左盘中的砝码换成一个质量更大的砝码时，发现木块仍然处于静止状态，所以木块还受平衡力作用；此时木块有向左运动的趋势，桌面对木块有向右的摩擦力，向左的拉力、向右的摩擦力与向右的拉力这三个力平衡。
（2）[1][2]用手将小车扭转一个角度，两个力不在同一直线上，松手后小车不能平衡，小车会发生转动（运动），设计这个步骤的目的是为了探究不在同一直线上的两个力是否平衡。
（3）[1][2]由于硬纸片的质量很小，重力远小于硬纸片受到的拉力，所以选用轻质硬纸片目的是忽略硬纸片重力对实验的影响；将木块放在水平桌面上，木块和水平桌面间就会产生较大的摩擦力，就会影响实验效果，而用轻质硬纸片代替小车，可以减小摩擦力对实验的影响。
（4）如图乙所示，硬纸片在同一方向上满足二力平衡条件，大小相等、方向相反、作用同一直线、同一物体上，所以硬纸片能平衡。
【典例2】
实验小组要探究二力平衡的条件。实验中每个钩码重力相同，阻力忽略不计。
(1)如图甲所示，当左右两端同时各挂两个钩码时，小车静止，在图甲实验的基础上，将小车扭转一个角度松手后，观察到小车将会转动，此现象说明二力平衡时两个力必须 。
(2)如图乙所示，当左右两端同时取下一个钩码时，此时F3等于F4，小车仍静止；当右端再挂上一个钩码时，如图丙所示，小车将做变速运动，此时F5 F6（选填“大于”“等于”或“小于”）。
(3)对比甲、乙、丙三次实验可得：作用在同一个物体上的两个力，如果大小相等、 、 ，这两个力就彼此平衡。
【答案】(1)在同一直线上
(2)小于
(3)方向相反 在同一直线上
【解析】（1）由图甲知，小车静止，则小车处于平衡状态，此时F1、F2的方向相反，大小相等；由题意知，将小车扭转一定角度，此时两个力的方向不在一条直线上，松手后小车会发生转动，恢复回原来的状态，此现象说明二力平衡时两个力必须作用在同一直线上。
（2）由图乙知，左边挂1个钩码，右边挂1个钩码，此时F3、F4的方向相反，大小相等，小车仍静止，处于平衡状态；由图丙知，只在右侧再挂上一个钩码时，由于左边挂1个钩码，右边挂2个钩码，故此时F5小于F6，则小车受到非平衡力的作用，小车做变速运动。
（3）[1][2]由甲、乙、丙可知，通过比较三次实验可得出结论：两个力作用在同物体上，当两个力大小相等，方向相反，且在同一直线上，则这两个力彼此平衡。
【训练1】
小明在“探究二力平衡的条件”的实验中，选择了下图所示的实验装置进行操作；
(1)他把小车放在较 （选填“光滑”或“粗糙”）的水平桌面上，向左、右两端的小盘里加减砝码。当两盘中砝码质量相等时，小车静止，说明相互平衡的两个力大小 （选填“相等”或“不相等”），方向 （选填“相同”或“相反”）；
(2)保持两盘中砝码质量相等，把小车扭转一个角度，使拉力和F不在一条直线上，观察到小车会发生 ，说明此时小车受力 （选填“平衡”或“不平衡”）。由此可见：两个力还必须作用在 上，才能相互平衡；
(3)本次实验中，小明选择小车而不是木块作为研究对象，是因为木块跟桌面的 力太大，会影响实验效果。
【答案】(1)光滑 相等 相反
(2)转动 不平衡 同一直线
(3)摩擦
【解析】（1）[1]如果水平桌面较光滑，则受到的摩擦力较小，摩擦力对实验的影响较小，所以应该把小车放在较光滑的水平桌面上。
[2][3]要让木块达到平衡状态，要让两边的拉力相等，即放的砝码质量相等；木块静止，说明相互平衡的两个力大小是相等的，方向是相反的。
（2）[1][2][3]保持两盘砝码质量相等，把小车扭转一个角度，使拉力F1和F2不在一条直线上，观察到木块会发生转动，说明此时小车受力不平衡。当木块重新恢复到原来静止状态时，拉力F1和F2作用在同一直线上，说明这两个力还必须满足作用在同一直线上，才能相互平衡。
（3）如果该实验选择了木块，木块和桌面之间是滑动摩擦力，摩擦力较大，会严重影响实验效果；而小车与桌面之间是滚动摩擦，摩擦力较小。
【训练2】
如图甲所示的是小明探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)
如果物体只受两个力作用，且处于静止状态或 状态，说明这两个力是相互平衡的；
(2)小明将系于小卡片（不计自重）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 （选填“相同”或“相反”），并通过调整钩码个数来改变拉力大小；
(3)当小卡片平衡时，小明将小卡片扭转过一个角度，松手后小卡片 （选填“能”或“不能”）平衡，由此实验步骤可知，只有作用在 的两个力才能平衡；
(4)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，小明下一步的操作是___________；
A．左右各加一个钩码 B．把小卡片剪成两半 C．把小卡片扭转一个角度
(5)在探究同一问题时，小华将木块放在水平桌面上，设计了图乙所示的实验，同学们认为小明的实验装置优于小华。最主要的原因是___________；
A．可减少摩擦力对实验的影响
B．小卡片是比较容易获取的材料
C．小卡片容易扭转
(6)小丽在做实验时，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。用该实验装置 （选填“能”或“不能”）进行实验。
【答案】(1)匀速直线运动
(2)相反
(3)不能 同一条直线上
(4)B
(5)A
(6)能
【解析】（1）根据平衡状态的概念可知，物体处于静止状态或匀速直线运动状态，就说明物体处于平衡状态。
（2）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力，这两个力的方向是相反的。
（3）[1][2]小卡片转过一个角度，小卡片上受到的两个拉力就不在一条直线上，松手后小卡片不平衡，说明了只有作用在同一直线上的两个力才能平衡。
（4）为探究只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，将卡片剪断后，受力物体由一个受力变为两个，观察两个半张卡片的运动情况，即可得出只有作用在同一物体上的两个力才能平衡的结论，故B符合题意，AC不符合题意。
故选B。
（5）把物体放在水平桌面上，物体和水平桌面之间存在摩擦力，木块受到摩擦力会对实验产生影响，而甲中的卡片只受线与滑轮之间的摩擦力的作用，这个摩擦力很小，对实验造成的影响很小，所以小明的实验装置优于小华，故A符合题意，BC不符合题意。
故选A。
（6）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、作用在同一条直线上且作用在同一个物体上时，小卡片还是可以处于静止状态，同样可以完成实验，所以如图丙所示的装置能进行实验。
【训练3】
物理兴趣小组利用下图所示的器材做“探究二力平衡条件”的实验，图中每个钩码的重力均为1N。
(1)在图甲实验中，判断小车是否受平衡力作用的依据是小车是否保持 （选填“静止”或“加速运动”）状态；
(2)他们利用图甲进行多次实验发现，两边的钩码个数不同时，小车将加速运动，说明相互平衡的两个力大小应 ；
(3)图甲中的小车处于静止状态后，保持两边钩码数相等，将小车在水平桌面上扭转一个角度后放开，小车将转动回到原来位置，说明相互平衡的两个力必须作用在 上；
(4)小华同学发现图甲中装置不好探究“相互平衡的两个力是否必须作用在同一个物体上”，于是他用轻薄卡片代替了小车来探究，如图乙所示。你认为下一步操作是___________；
A．左右各加一个钩码 B．把卡片剪成两半 C．把卡片扭转一个角度
(5)如果将小车换成轻质弹簧测力计，如图丙所示，在左右两端各挂上重2N的砝码。若忽略绳重和摩擦，则可推测弹簧测力计的示数为 N。
【答案】(1)静止
(2)相等
(3)同一直线
(4)B
(5)2
【解析】（1）由于静止和匀速直线运动状态是平衡状态，所以实验中通过观察小车能否静止，确定其是否处于平衡状态，如果小车处于静止状态，说明小车受到平衡力的作用。
（2）实验时，向左盘和右盘同时加入相等的砝码时，小车在水平方向受到的拉力相等，处于静止状态；当两边的钩码个数不同时，小车将加速运动，小车处于非平衡状态，这表明平衡的两个力需要大小相等。
（3）图甲中的小车处于静止状态后，保持两边钩码数相等，此时小车水平方向受到的两个力作用在同一直线上；把小车转过一个角度，两个力不在同一直线上，然后松手，观察到小车转动，最后恢复到静止状态，说明小车在水平方向上受到的两个力在同一条直线上时才能平衡。
（4）探究“相互平衡的两个力是否必须在同一物体上”时，需要将两个力作用在两个物体上，所以左右各加一个钩码或把卡片扭转一个角度，都不能将两个力作用在两个物体上，把卡片剪成两半，则将两个力作用在两个物体上，故B符合题意，AC不符合题意。
故选B。
（5）如果将小车换成轻质弹簧测力计，弹簧测力计的示数等于任意一端钩码的重力，所以在左右两盘各放入重2N的砝码，则弹簧测力计受到的拉力为2N，故弹簧测力计的示数为2N。
【训练4】
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 ，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受到了摩擦力的作用，这时木块在水平方向受到的力 （选填“平衡”或“不平衡”）。
(2)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，这个装置相比甲图实验装置的优点是 。
(3)经过讨论，又设计出了如图丙所示装置，要求卡片 （选填“硬度要大”、“弹性要好”或“质量要小”）。在图丙装置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 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 （选填“剪开左侧绳子”、“剪开右侧绳子”或“剪开卡片”）。
(5)实验结束后，小组通过总结，得到二力平衡的条件。小明用弹簧测力计在桌面上拉动木块做匀速直线运动，如图丁所示，木块受到 对平衡力的作用。
【答案】(1)相反 平衡
(2)减小了摩擦力对实验的影响
(3)质量要小 同一直线
(4)剪开卡片
(5)2
【解析】（1）[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。
[2]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。
（3）[1]为了减小重力对实验的影响，应选择质量较小的卡片。
[2]将小卡片转动一小角度，两个力不在同一直线上，松手后，小卡片旋转后又恢复原状，说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，使小卡片变成两个小卡片，观察两个小卡片的运动情况。
（5）弹簧测力计显示拉力大小，当弹簧测力计水平拉着木块做匀速直线运动，拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，竖直方向上重力和支持力是一对平衡力，木块受到2对平衡力的作用。
【训练5】
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 ，大小 。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 ，这时木块在水平方向受到的力 （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 （“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 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 ；
(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 （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。
【答案】(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
【解析】（1）[1][2]如图甲所示，小组同学在左边和右边各挂一个钩码，图甲中木块分别受到水平向左和向右的拉力作用（拉力大小都等于钩码的重力mg）而处于静止状态，说明相互平衡的两个力方向相反，大小相等。
[3][4]若左边挂一个钩码，右边挂两个钩码时（木块有向右运动的趋势），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，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，则作用在物体的两个力不一同一直线上，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）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，木块在水平方向受到测力计的拉力与受到的长木板施加的摩擦力的作用，弹簧测力计的示数等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。
【训练6】
在探究“二力平衡条件”的实验中，实验装置如图所示。
(1)如图甲，小潭发现向左盘和右盘加入等重的砝码时，木块处于静止状态再把右盘中的砝码换成较重的砝码时，发现木块仍然处于静止状态，这时木块在水平方向受到的力是 （选填“平衡”或“不平衡”）的。通过实验比较方案甲和乙，小潭发现采用方案 ，实验效果更好；
(2)用乙方案实验时，保持与相等，将小车扭转一个角度，松手后小车不能保持平衡，设计这一步骤的目的是为了验证二力平衡时，两个力必须 ；
(3)用丙方案实验时，卡片C要选择较 （选填“重”或“轻”）的；
(4)在图甲中画出重5N的木块A所受重力的示意图。
【答案】(1)平衡 乙
(2)在同一直线上
(3)轻
(4)
【解析】（1）[1]把右盘中的砝码换成一个较重的砝码时，木块受到向右的拉力大于向左的拉力，木块有向右运动的趋势，由于木块和桌面之间产生了向左的摩擦力，因此木块处于静止状态，仍然处于平衡状态。
[2]甲图中是木块，而乙图中是小车，小车与桌面之间是滚动摩擦。在相同条件下，滚动摩擦力小于其它摩擦力，从而减小了对实验结果的影响。因此采用方案乙效果更好。
（2）将小车转动一个角度，两个力不在同一直线上，小车不能保持平衡，将转动回来，说明一对平衡力需在同一直线上，所以实验中设计这一步骤的目的是为了验证二力平衡时的两个力一定在同一直线上。
（3）用丙方案实验时，选择比较轻的卡片C，目的是减小卡片重力对实验的影响。
（4）木块A所受重力的作用点在重心上，方向竖直向下，大小为5N,作图如下：
【训练7】
在“探究二力平衡条件”的实验中，小明设置的实验装置如图甲所示，实验中砝码的质量相同。
(1)实验中是通过 来改变木块受到的拉力大小的；
(2)实验时，向左盘和右盘同时放入 （选填“等重”或“不等重”） 的砝码，这时木块保持静止； 但小明在实验时发现，若向左盘和右盘同时放入不等重的砝码，木块仍然保持静止，则产生这一现象的原因是 ；
(3)现保持F1与F2的大小相等，将木块换成小车，然后扭转一个角度，松手后，小车将发生转动，据此可以得出二力平衡时需要满足的一个条件是 ；
(4)在探究同一问题时，小红设计了如图乙所示的实验，同学们认为小红的实验优于小明的实验，其主要原因是 。
A．小卡片容易扭转 B．小卡片是比较容易获取的材料
C．容易让小卡片在水平方向上保持平衡 D．减小摩擦力对实验结果的影响
(5)小红在图乙的装置上用剪刀从小卡片的中间将小卡片剪开，可以探究相互平衡的两个力需要满足的条件是 ；
(6)如图甲，在木块的左右两边挂上相同的砝码，木块静止时，小木块受到 对平衡力作用；
(7)利用如图丙所示的装置，两个滑轮安装成不同的高度， （选填“能”或“不能”）探究二力平衡的条件。
【答案】(1)改变钩码的数量
(2)等重 见解析
(3)平衡的两个力一定在同一直线上
(4)D
(5)见解析
(6)两
(7)能
【解析】（1）木块受到的拉力F1和F2分别等于水平桌面两端所挂砝码的重力，可以通过调整砝码的质量来改变F1和F2的大小。
（2）[1][2]实验时在两端的小盘里加砝码，当两边小盘中的砝码质量相同时，木块保持静止，说明相互平衡的两个力大小相等；实验时发现当两边所挂砝码不相等时，木块也能平衡，可能木块与桌面之间存在较大的摩擦力。
（3）将小车转动一个角度，两个力不在同一直线上，小车将转动回来，说明一对平衡力需在同一直线上，所以实验中设计这一步骤的目的是验证二力平衡时的两个力一定在同一直线上。
（4）小红实验用的小卡片重力小，悬在空中不受桌面对它的摩擦力影响；小明实验用的木块放在水平桌面上，木块和桌面之间存在摩擦力，摩擦力是不能消除的，实验要受到摩擦力影响，所以还是小红的实验方案好，故选D。
（5）用剪刀从小卡片的中间将小卡片剪开，使这两个力不再共物，物体就不能静止，各自向相反的方向运动，可以探究相互平衡的两个力是作用在同一物体上。
（6）如图甲，在木块的左右两边挂上相同的砝码，木块静止时，木块水平方向受到两个拉力是一对平衡力，竖直方向受到重力和支持力是一对平衡力，小木块受到两对平衡力作用。
（7）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。
【训练8】
在探究“二力平衡的条件”实验中，小刚用木块进行实验（如图甲所示），小华则用小车进行实验（如图乙）。木块和小车均在水平桌面保持静止。
(1)你认为甲、乙两个设计中， （选填“甲”或“乙”）更科学，理由是： ；
(2)在甲、乙实验中，将木块或小车旋转一定角度，松手后，都能发现它们又恢复到原来的位置。这说明：两个力必须作用在 上，物体才能平衡；
(3)小明设计了如图丙所示实验，两小车静止，当他用剪刀将两小车间的连接线剪断时，两小车 （选填“会”或“不会”）继续保持静止。这个实验可以验证：互相平衡的两个力必须作用在 。
【答案】(1)乙 乙中小车与桌面间属于滚动摩擦，比滑动摩擦小得多，可以减小对实验结果的影响
(2)同一直线
(3)不会 同一物体
【解析】（1）[1][2]比较甲乙两个实验，甲实验用的是木块，乙用的是小车，滚动摩擦小于滑动摩擦，实验时应该尽量减小水平面的摩擦力，以减小阻力对实验结果的影响，故该实验用乙更合理。
（2）把小车转过一个角度，然后松手，观察到小车转动，最后恢复到静止状态，说明小车在水平方向上受到的两个力在同一条直线上时才能平衡，故这样做的目的是为了探究两个平衡的力是否作用在同一条直线上。
（3）[1][2]如图丙，用剪刀将两小车间的连接线剪断时，两个拉力分别作用在两个小车上，结果两小车均不能保持静止，说明互相平衡的两个力必须作用在同一物体上。
【训练9】
在探究“二力平衡条件”的实验中，实验装置如图甲所示。
(1)实验时，向左盘和右盘同时放入等重的砝码，这时木块保持静止，说明一对平衡力的 ；但小明在实验时发现，若向左盘和右盘同时放入质量不等的砝码，木块仍然保持静止状态，则产生这一现象的原因是 。
(2)现保持F1与F2相等，将木块换成小车，然后扭转一个角度，松手后，小车将 ，设计这一步骤的目的是为了验证二力平衡时的两个力一定 。
(3)如果将木块换成弹簧测力计，左右两盘各放入重5N的砝码，则弹簧测力计的示数为_____。
A．10 N B．5 N C．0 N
(4)在图乙的基础上继续实验，为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡时，小明的操作应该是 并观察卡片能否静止。
(5)实验中小明发现卡片两端的滑轮不在同一高度，则实验结果 （填“可信”或“不可信”）。
【答案】(1)大小相等 见详解
(2)转动回来 在同一直线上
(3)B
(4)见详解
(5)可信
【解析】（1）[1]物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，物体受到平衡力的作用，平衡力大小相等。
[2]若两边拉力不相等，则木块相对于桌面具有相对运动趋势，此时桌面对木块产生摩擦力的作用，木块在两个拉力及摩擦力的作用下保持静止。
（2）[1][2]将小车转动一个角度，两个力不在同一直线上，小车将转动回来，说明一对平衡力需在同一直线上，所以实验中设计这一步骤的目的是验证二力平衡时的两个力一定在同一直线上。
（3）弹簧测力计测量力的时候都是在静止或匀速直线运动状态下的，静止和匀速直线运动状态是一种平衡状态，受到的就一定是平衡力；弹簧测力计的示数等于挂钩上受到的力，弹簧测力计左右两盘各放入重5N的砝码，即弹簧测力计挂钩上受到了5N的拉力，所以弹簧测力计的示数为5N，故选B。
（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。
（5）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，实验结果是可信的。
【训练10】
小周同学利用如图所示的装置进行“探究二力平衡条件”的实验。
(1)采用图甲所示装置，当左边悬挂100g钩码，右边悬挂150g钩码时，木块静止。小周分析发现，此时木块在水平方向处于 （选填“二”或“三”）力平衡状态，不能满足实验要求；
(2)小周又采用图乙所示的小车进行实验，在小车左、右两侧同时悬挂质量相等的钩码时，小车处于静止状态；改变其中一端钩码的质量，小车无法保持静止状态，由此说明二力平衡时，两个力的大小必须 ；（选填“相等”或“不相等”）
(3)小敏又提出了另一种实验方案：将乙装置中的小车换成小卡片，如图丙所示。把小卡片转过一个角度，然后松手，观察到小卡片转动，最后恢复到静止状态，说明两个力必须作用在 才能平衡。将小卡片从中间剪开后，小卡片不能平衡，说明二力平衡时，两个力必须作用在 （选填“同一”或“不同”）物体。
(4)如图所示，改变右侧滑轮的高度，使其高于左侧滑轮，其它条件不变，则轻质卡片 （选填“能”或“不能”）继续处于静止状态。
【答案】(1)三
(2)相等
(3)同一直线上 同一
(4)能
【解析】（1）图甲中，木块所受的左右两个拉力大小不等，仍能处于平衡状态，此时木块所受的左边的拉力小于右边的拉力，相对桌面有向右移动的趋势，受到一个向左的静摩擦的作用，所以木块受到三个力而处于平衡。
（2）图乙中，左右两侧悬挂钩码质量相等时，木块受到的两个拉力大小相等，处于静止，改变一端钩码的质量，则两个拉力大小不变，木块无法保持静止，说明木块所受的两个拉力大小须相等，所以二力平衡时，两个力的大小相等。
（3）[1]将小卡片转过一个角度，两个拉力作用不在同一直线上，小卡片转动，等在同一直线上时恢复到静止状态，说明二力平衡时，两个力必须作用在同一直线上。
[2]小卡片受到两个拉力作用，处于静止，剪开后，两个拉力作用在不同的物体上，不能平衡，说明二力平衡时，两个力必须作用在同一物体上。
（4）两个力大小相等方向相反，作用在同一直线和同一物体上，此时二力平衡，轻质卡片能继续处于静止状态。
1．（2023·黑龙江绥化）如图是“探究二力平衡条件”的实验装置。
（1）把小车放在比较光滑的水平桌面上，用手按住小车不动，在两托盘中放入质量相等的砝码，放手后小车静止；在两托盘中放入质量不相等的砝码，放手后小车运动，这说明相互平衡的两个力 。用手按住小车不动，把两个托盘放在小车的同一侧，放入质量相等的砝码，放手后小车运动，这说明相互平衡的两个力 ；
（2）把小车放在水平桌面上，保持两托盘砝码质量相等，使小车静止，将小车扭转一个角度后释放，观察到小车 ，这说明相互平衡的两个力作用在 ；
（3）实验中为了减小摩擦力对实验的影响，应选择质量较 的砝码进行实验。（选填“大”或“小”）
【答案】大小相等 方向相反 转动 同一直线上 大
【解析】（1）[1]在两托盘中放入质量相等的砝码，左右两侧拉力相等，小车平衡；在两托盘中放入质量不相等的砝码，左右两侧拉力不相等，小车不能平衡， 说明相互平衡的两个力大小相等；
[2]把两个托盘放在小车的同一侧，放入质量相等的砝码，小车受到的这两个力的方向相同，不能平衡，说明这说明相互平衡的两个力方向相反。
（2）[3][4]将已经平衡的小车扭转一个角度后，小车受到的这两个力就不在同一条直线上，结果小车会转动，直到这两个力在同一条直线上，说明相互平衡的两个力作用在同一条直线上。
（3）[5]砝码质量越大，对小车的拉力就越大，摩擦力对实验的影响就会越小。
2．（2022·山东聊城）在探究“二力平衡的条件”实验中，小聪同学采用的实验装置如图甲所示，小明同学采用的实验装置如图乙所示。
（1）老师指出图乙的装置更科学，原因是选用小车，可以减小 对实验结果的影响；
（2）实验中判断小车是否受平衡力作用的依据是小车保持 （选填“静止”或“匀速直线运动”）状态；
（3）左右两盘放质量相等的砝码，小车保持静止。将左盘中再添加一个砝码，小车将运动，说明彼此平衡的两个力大小 ；
（4）小车处于静止后，保持与的大小不变，把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放，小车将转动，说明彼此平衡的两个力必须在 上。
【答案】摩擦力 静止 相等 同一直线
【解析】（1）[1]实验中选用小车为研究对象，滚动摩擦代替滑动摩擦，可以减小摩擦力对实验结果的影响。
（2）[2]实验中通过观察小车能否静止，确定其是否处于平衡状态，如果小车处于静止状态，说明小车受到平衡力的作用。
（3）[3]实验时，向左盘和右盘同时加入相等质量的砝码时，小车在水平方向受到的拉力相等，处于静止状态，将左盘中再添加一个砝码，小车将运动，这表明平衡的两个力需要大小相等。
（4）[4]把小车转过一个角度，然后松手，观察到小车转动，最后恢复到静止状态，说明小车在水平方向上受到的两个力在同一条直线上时才能平衡。
3．（2022·江西）疫情期间，停课不停学，某同学在妈妈的协助下，利用家中物品探究二力平衡的条件。
【实验器材】晾衣架两个、相同的矿泉水瓶若干、小卡片若干、细线、水、剪刀等。
【设计实验】如图1所示
（1）将小卡片两侧各系一根细线，再把细线的另一端分别穿过晾衣架；
（2）将两个矿泉水瓶分别绑在细线两端，请妈妈用两手各提起一个晾衣架，按照以下步骤进行实验，观察并记录小卡片的受力及运动情况。
【进行实验】
（1）如图1所示，提起两个装有水量不等的矿泉水瓶；
（2）如图2所示，提起两个装有水量相等的矿泉水瓶，再将其中一只手逐渐放低，使小卡片倾斜至如图3所示；
（3）用剪刀把图3中的小卡片从中间剪断；
（4）更换小卡片，重新组装，如图4所示，使小卡片扭转一定的角度。
实验步骤 小卡片所受二力情况 小卡片的运动状态是否改变
是否作用在同一物体上 大小 方向 是否作用在同一直线上
（1） 是 不等 相反 是 是
（2） 是 相等 相反 是 否
（3） 否 —— —— —— 是
（4） 是 相等 相反 ① 是
请将表格中①的内容补充到横线上：① ；
【结论】上述实验表明，二力平衡的条件是：作用在同一物体上的两个力，必须大小 ，方向相反，并作用在 上；
【交流与评估】
（1）本实验中的晾衣架起到了改变拉力的 的作用，它类似于简单机械中的 ；
（2）静止在水平桌面上的剪刀，它受到的 力和 力是一对平衡力。
【答案】否 相等 同一条直线 方向 定滑轮 重 支持
【解析】[1]由实验步骤（4）可知，此时两绳子对小卡片的拉力不在同一条直线上，故可知表格中①的内容应填否。
[2][3]由表中数据可知，只有实验步骤（2）中小卡片才能保持静止，故可知二力平衡的条件是：作用在同一物体上的两个力，必须大小相等，方向相反，并作用在同一条直线上。
（1）[4][5]由图中可知，晾衣架将变绳子对小卡片水平方向的拉力变成了竖直方向上，所以晾衣架起到了改变拉力的方向的作用，故可知它类似与简单机械中的定滑轮。
（2）[6][7]由受力分析可知，静止在水平桌面上的剪刀，受到向下的重力和向上的桌面的支持力，剪刀在这两个力的作用下处于受力平衡状态，故这两个力是一对平衡力。
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21世纪教育网(www.21cnjy.com)实验11 探究二力平衡的条件
实验：探究二力平衡的条件
【实验目的】物体处于二力平衡状态时，一对平衡力满足什么特征
【实验设计】
以小车为研究对象，用砝码通过细线拉小车，观察在什么情况下小车能平衡，从而得出二力平衡的条件。
【实验器材】小桌、小车、托盘、砝码、定滑轮
【进行实验与收集证据】
（1）把小车放在光滑的水平桌面上，向挂在小车两端的托盘里加砝码。实验装置如图所示。
（2）用手按住小车不动，在两托盘里加质量不相等的砝码，放手后观察小车运动状态的变化。
（3）用手按住小车不动，在两托盘里加质量相等的砝码，放手后观察小车运动状态的变化。
（4）在两托盘里加入质量相等的砝码，用手旋转小车至某一角度后释放，观察小车运动状态的变化。
实验条件和记录如下表：
小车在水平方向所受二力的情况 小车运动状态是否改变
大小 方向 是否在一条直线上
【分析论证】
小车在水平方向所受二力的情况 小车运动状态是否改变
大小 方向 是否在一条直线上
不相等 相反 是 是
相等 相反 是 否
相等 相反 否 是
……
（1）法码质量不同时，小车两边受到的拉力大小不同、方向相反、在一条直线上，小车由静止变为运动；砝码质量相同时，小车不动，其运动状态没有改变。
（2）旋转小车放手后，小车发生转动，运动状态发生改变。
【实验结论】
作用在同一个物体上的两个力，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。这就是二力平衡的条件。
【实验注意事项】
为避免阻力对实验的影响，（1）选用了小车而不选用木块，（2）探究力的大小时，两边砝码选择质量差别大的，避免两侧的砝码质量不相等但小车仍然处于静止状态。
【实验改进】
用小卡片探究二力平衡的条件：
（1）该方案以小卡片为研究对象，钩码通过定滑轮对卡片施加力的作用。
（2）当两线端所挂钩码质量相等时，小卡片静止；当两线端所挂钩码质量不等时，小卡片运动；把小卡片转过一个角度，再松手时，小卡片转动；用剪刀把小卡片从中间剪开，再松手时，小卡片运动。
（3）本方案选用硬纸片的原因是减小摩擦对实验的影响，但是还受重力，因此对实验结论也有影响。
（4）定滑轮的作用是改变力的方向。
《探究二力平衡的条件》常考问题：
（1）选择轻质小卡片减小重力对实验的影响。（卡片重相对钩码重可以忽略）
（2）定滑轮的作用：改变力的方向。
（3）控制变量法的应用
①探究平衡的两个力是否在同一直线上：保持两边砝码质量相等，将卡片扭转一定的角度。
②探究平衡的两个力是否大小相同：保持两个力在同一条直线上，改变卡片两边所挂钩码的质量。
③探究平衡的两个力是否作用在同一物体上：保持两个力在同一条直线上，两边砝码的质量相等，用剪刀剪开卡片。
（4）进行多次实验的目的：避免偶然性，得出普遍规律。
（5）实验结论：二力平衡的条件：作用在同一物体上的两个力，大小相等、方向相反，并且作用在同一条直线上。（简记为“同体、等值、反向、共线”）
（6）用小车（或木块）做实验不足是摩擦对实验影响。
【典例1】
为探究二力平衡的条件，同学们进行了如下实验：
(1)肖明向图1中的左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码，此时木块两边受到的拉力 （选填“相等”或“不相等”），木块处于静止状态。当他把左盘中砝码换成一个质量更大的砝码时，木块仍处于静止状态，出现这种现象的原因是 ；
(2)李亮对肖明的实验进行了改进，利用如图2所示的装置继续实验。往两盘中加入质量相等的砝码，将小车在水平桌面上扭转一个角度后释放，小车将 （选填“运动”或“静止”）。进行这个操作是为了探究 ；
(3)李老师看完他们的实验后，对他们表示了赞扬，并让他们尝试用轻质硬纸片代替小车，用如图甲中的装置进行实验。请你写出图甲中的装置的两个优点：① ；② ；
(4)在轻质硬纸片两端细线上挂上相同的钩码，如图乙所示，此时硬纸片 （选填“能”或“不能”）平衡。
【典例2】
实验小组要探究二力平衡的条件。实验中每个钩码重力相同，阻力忽略不计。
(1)如图甲所示，当左右两端同时各挂两个钩码时，小车静止，在图甲实验的基础上，将小车扭转一个角度松手后，观察到小车将会转动，此现象说明二力平衡时两个力必须 。
(2)如图乙所示，当左右两端同时取下一个钩码时，此时F3等于F4，小车仍静止；当右端再挂上一个钩码时，如图丙所示，小车将做变速运动，此时F5 F6（选填“大于”“等于”或“小于”）。
(3)对比甲、乙、丙三次实验可得：作用在同一个物体上的两个力，如果大小相等、 、 ，这两个力就彼此平衡。
【训练1】
小明在“探究二力平衡的条件”的实验中，选择了下图所示的实验装置进行操作；
(1)他把小车放在较 （选填“光滑”或“粗糙”）的水平桌面上，向左、右两端的小盘里加减砝码。当两盘中砝码质量相等时，小车静止，说明相互平衡的两个力大小 （选填“相等”或“不相等”），方向 （选填“相同”或“相反”）；
(2)保持两盘中砝码质量相等，把小车扭转一个角度，使拉力和F不在一条直线上，观察到小车会发生 ，说明此时小车受力 （选填“平衡”或“不平衡”）。由此可见：两个力还必须作用在 上，才能相互平衡；
(3)本次实验中，小明选择小车而不是木块作为研究对象，是因为木块跟桌面的 力太大，会影响实验效果。
【训练2】
如图甲所示的是小明探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)
如果物体只受两个力作用，且处于静止状态或 状态，说明这两个力是相互平衡的；
(2)小明将系于小卡片（不计自重）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 （选填“相同”或“相反”），并通过调整钩码个数来改变拉力大小；
(3)当小卡片平衡时，小明将小卡片扭转过一个角度，松手后小卡片 （选填“能”或“不能”）平衡，由此实验步骤可知，只有作用在 的两个力才能平衡；
(4)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，小明下一步的操作是___________；
A．左右各加一个钩码 B．把小卡片剪成两半 C．把小卡片扭转一个角度
(5)在探究同一问题时，小华将木块放在水平桌面上，设计了图乙所示的实验，同学们认为小明的实验装置优于小华。最主要的原因是___________；
A．可减少摩擦力对实验的影响
B．小卡片是比较容易获取的材料
C．小卡片容易扭转
(6)小丽在做实验时，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。用该实验装置 （选填“能”或“不能”）进行实验。
【训练3】
物理兴趣小组利用下图所示的器材做“探究二力平衡条件”的实验，图中每个钩码的重力均为1N。
(1)在图甲实验中，判断小车是否受平衡力作用的依据是小车是否保持 （选填“静止”或“加速运动”）状态；
(2)他们利用图甲进行多次实验发现，两边的钩码个数不同时，小车将加速运动，说明相互平衡的两个力大小应 ；
(3)图甲中的小车处于静止状态后，保持两边钩码数相等，将小车在水平桌面上扭转一个角度后放开，小车将转动回到原来位置，说明相互平衡的两个力必须作用在 上；
(4)小华同学发现图甲中装置不好探究“相互平衡的两个力是否必须作用在同一个物体上”，于是他用轻薄卡片代替了小车来探究，如图乙所示。你认为下一步操作是___________；
A．左右各加一个钩码 B．把卡片剪成两半 C．把卡片扭转一个角度
(5)如果将小车换成轻质弹簧测力计，如图丙所示，在左右两端各挂上重2N的砝码。若忽略绳重和摩擦，则可推测弹簧测力计的示数为 N。
【训练4】
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 ，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受到了摩擦力的作用，这时木块在水平方向受到的力 （选填“平衡”或“不平衡”）。
(2)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，这个装置相比甲图实验装置的优点是 。
(3)经过讨论，又设计出了如图丙所示装置，要求卡片 （选填“硬度要大”、“弹性要好”或“质量要小”）。在图丙装置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 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 （选填“剪开左侧绳子”、“剪开右侧绳子”或“剪开卡片”）。
(5)实验结束后，小组通过总结，得到二力平衡的条件。小明用弹簧测力计在桌面上拉动木块做匀速直线运动，如图丁所示，木块受到 对平衡力的作用。
【训练5】
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 ，大小 。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 ，这时木块在水平方向受到的力 （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 （“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 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 ；
(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 （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。
【训练6】
在探究“二力平衡条件”的实验中，实验装置如图所示。
(1)如图甲，小潭发现向左盘和右盘加入等重的砝码时，木块处于静止状态再把右盘中的砝码换成较重的砝码时，发现木块仍然处于静止状态，这时木块在水平方向受到的力是 （选填“平衡”或“不平衡”）的。通过实验比较方案甲和乙，小潭发现采用方案 ，实验效果更好；
(2)用乙方案实验时，保持与相等，将小车扭转一个角度，松手后小车不能保持平衡，设计这一步骤的目的是为了验证二力平衡时，两个力必须 ；
(3)用丙方案实验时，卡片C要选择较 （选填“重”或“轻”）的；
(4)在图甲中画出重5N的木块A所受重力的示意图。
【训练7】
在“探究二力平衡条件”的实验中，小明设置的实验装置如图甲所示，实验中砝码的质量相同。
(1)实验中是通过 来改变木块受到的拉力大小的；
(2)实验时，向左盘和右盘同时放入 （选填“等重”或“不等重”） 的砝码，这时木块保持静止； 但小明在实验时发现，若向左盘和右盘同时放入不等重的砝码，木块仍然保持静止，则产生这一现象的原因是 ；
(3)现保持F1与F2的大小相等，将木块换成小车，然后扭转一个角度，松手后，小车将发生转动，据此可以得出二力平衡时需要满足的一个条件是 ；
(4)在探究同一问题时，小红设计了如图乙所示的实验，同学们认为小红的实验优于小明的实验，其主要原因是 。
A．小卡片容易扭转 B．小卡片是比较容易获取的材料
C．容易让小卡片在水平方向上保持平衡 D．减小摩擦力对实验结果的影响
(5)小红在图乙的装置上用剪刀从小卡片的中间将小卡片剪开，可以探究相互平衡的两个力需要满足的条件是 ；
(6)如图甲，在木块的左右两边挂上相同的砝码，木块静止时，小木块受到 对平衡力作用；
(7)利用如图丙所示的装置，两个滑轮安装成不同的高度， （选填“能”或“不能”）探究二力平衡的条件。
【训练8】
在探究“二力平衡的条件”实验中，小刚用木块进行实验（如图甲所示），小华则用小车进行实验（如图乙）。木块和小车均在水平桌面保持静止。
(1)你认为甲、乙两个设计中， （选填“甲”或“乙”）更科学，理由是： ；
(2)在甲、乙实验中，将木块或小车旋转一定角度，松手后，都能发现它们又恢复到原来的位置。这说明：两个力必须作用在 上，物体才能平衡；
(3)小明设计了如图丙所示实验，两小车静止，当他用剪刀将两小车间的连接线剪断时，两小车 （选填“会”或“不会”）继续保持静止。这个实验可以验证：互相平衡的两个力必须作用在 。
【训练9】
在探究“二力平衡条件”的实验中，实验装置如图甲所示。
(1)实验时，向左盘和右盘同时放入等重的砝码，这时木块保持静止，说明一对平衡力的 ；但小明在实验时发现，若向左盘和右盘同时放入质量不等的砝码，木块仍然保持静止状态，则产生这一现象的原因是 。
(2)现保持F1与F2相等，将木块换成小车，然后扭转一个角度，松手后，小车将 ，设计这一步骤的目的是为了验证二力平衡时的两个力一定 。
(3)如果将木块换成弹簧测力计，左右两盘各放入重5N的砝码，则弹簧测力计的示数为_____。
A．10 N B．5 N C．0 N
(4)在图乙的基础上继续实验，为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡时，小明的操作应该是 并观察卡片能否静止。
(5)实验中小明发现卡片两端的滑轮不在同一高度，则实验结果 （填“可信”或“不可信”）。
【训练10】
小周同学利用如图所示的装置进行“探究二力平衡条件”的实验。
(1)采用图甲所示装置，当左边悬挂100g钩码，右边悬挂150g钩码时，木块静止。小周分析发现，此时木块在水平方向处于 （选填“二”或“三”）力平衡状态，不能满足实验要求；
(2)小周又采用图乙所示的小车进行实验，在小车左、右两侧同时悬挂质量相等的钩码时，小车处于静止状态；改变其中一端钩码的质量，小车无法保持静止状态，由此说明二力平衡时，两个力的大小必须 ；（选填“相等”或“不相等”）
(3)小敏又提出了另一种实验方案：将乙装置中的小车换成小卡片，如图丙所示。把小卡片转过一个角度，然后松手，观察到小卡片转动，最后恢复到静止状态，说明两个力必须作用在 才能平衡。将小卡片从中间剪开后，小卡片不能平衡，说明二力平衡时，两个力必须作用在 （选填“同一”或“不同”）物体。
(4)如图所示，改变右侧滑轮的高度，使其高于左侧滑轮，其它条件不变，则轻质卡片 （选填“能”或“不能”）继续处于静止状态。
1．（2023·黑龙江绥化）如图是“探究二力平衡条件”的实验装置。
（1）把小车放在比较光滑的水平桌面上，用手按住小车不动，在两托盘中放入质量相等的砝码，放手后小车静止；在两托盘中放入质量不相等的砝码，放手后小车运动，这说明相互平衡的两个力 。用手按住小车不动，把两个托盘放在小车的同一侧，放入质量相等的砝码，放手后小车运动，这说明相互平衡的两个力 ；
（2）把小车放在水平桌面上，保持两托盘砝码质量相等，使小车静止，将小车扭转一个角度后释放，观察到小车 ，这说明相互平衡的两个力作用在 ；
（3）实验中为了减小摩擦力对实验的影响，应选择质量较 的砝码进行实验。（选填“大”或“小”）
2．（2022·山东聊城）在探究“二力平衡的条件”实验中，小聪同学采用的实验装置如图甲所示，小明同学采用的实验装置如图乙所示。
（1）老师指出图乙的装置更科学，原因是选用小车，可以减小 对实验结果的影响；
（2）实验中判断小车是否受平衡力作用的依据是小车保持 （选填“静止”或“匀速直线运动”）状态；
（3）左右两盘放质量相等的砝码，小车保持静止。将左盘中再添加一个砝码，小车将运动，说明彼此平衡的两个力大小 ；
（4）小车处于静止后，保持与的大小不变，把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放，小车将转动，说明彼此平衡的两个力必须在 上。
3．（2022·江西）疫情期间，停课不停学，某同学在妈妈的协助下，利用家中物品探究二力平衡的条件。
【实验器材】晾衣架两个、相同的矿泉水瓶若干、小卡片若干、细线、水、剪刀等。
【设计实验】如图1所示
（1）将小卡片两侧各系一根细线，再把细线的另一端分别穿过晾衣架；
（2）将两个矿泉水瓶分别绑在细线两端，请妈妈用两手各提起一个晾衣架，按照以下步骤进行实验，观察并记录小卡片的受力及运动情况。
【进行实验】
（1）如图1所示，提起两个装有水量不等的矿泉水瓶；
（2）如图2所示，提起两个装有水量相等的矿泉水瓶，再将其中一只手逐渐放低，使小卡片倾斜至如图3所示；
（3）用剪刀把图3中的小卡片从中间剪断；
（4）更换小卡片，重新组装，如图4所示，使小卡片扭转一定的角度。
实验步骤 小卡片所受二力情况 小卡片的运动状态是否改变
是否作用在同一物体上 大小 方向 是否作用在同一直线上
（1） 是 不等 相反 是 是
（2） 是 相等 相反 是 否
（3） 否 —— —— —— 是
（4） 是 相等 相反 ① 是
请将表格中①的内容补充到横线上：① ；
【结论】上述实验表明，二力平衡的条件是：作用在同一物体上的两个力，必须大小 ，方向相反，并作用在 上；
【交流与评估】
（1）本实验中的晾衣架起到了改变拉力的 的作用，它类似于简单机械中的 ；
（2）静止在水平桌面上的剪刀，它受到的 力和 力是一对平衡力。
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