探究二力平衡的条件
用小卡片、细线、滑轮和钩码,探究作用在同一物体上的两个力满足什么条件时,物体能保持静止,归纳二力平衡的条件。
- 时长 Time
- 25 min
- 难度 Level
- 器材 Items
- 5 件
动手做实验 · Virtual Lab
增减两边的钩码、扭转小卡片、把卡片剪开,看什么时候小卡片能静止
正在搭建 3D 实验台
第 1 步
两个力的大小
在细线两端挂上钩码,用手按住小卡片再松开,观察小卡片能否静止。两边挂相同的钩码和不同的钩码各试一试。
现在左边 2 个钩码、右边 1 个。松开卡片看看。
每个钩码重 0.5 N。松开卡片以后,结果记在这里。
文字版:器材、步骤与结论适合备课、打印+
器材
- 小卡片
- 细线
- 带滑轮的支架(2 个)
- 钩码若干
- 剪刀
- 01
将系于小卡片两对角的细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。
- 02
两边挂上数量相等的钩码,松手后观察小卡片能否静止;再改变一边钩码的数量,观察小卡片。
要点研究力的大小。
- 03
两边钩码相等时,把小卡片转过一个角度,使两根细线不在同一直线上,松手后观察小卡片。
要点研究两个力是否在同一直线上。
- 04
小卡片平衡时,用剪刀把小卡片从中间剪开,观察两半卡片。
要点研究两个力是否作用在同一物体上。
现象
两边钩码相等时小卡片静止,不相等时小卡片向钩码多的一边运动;小卡片转过一个角度后松手,它会转回到两根细线在同一直线上的位置;小卡片被剪开后,两半分别向两边运动。
结论
作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,并且作用在同一直线上,这两个力就彼此平衡。
记忆口诀
同体、等大、反向、共线
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、作用在同一直线上。
01 — Principle
实验原理
物体在两个力的作用下,如果保持静止或匀速直线运动状态,就说这两个力相互平衡。实验中用很轻的小卡片作研究对象:卡片的重力很小可以忽略,悬在空中也不受摩擦力,只受两根细线的拉力,拉力的大小等于两边钩码的重力,方向沿细线。分别改变两个力的大小、是否在同一直线上、是否作用在同一物体上,观察卡片能否静止。
02 — Pitfalls
易错点
Q1为什么用小卡片而不用放在桌面上的木块?+
木块与桌面之间有摩擦力,两边拉力不等时木块也可能静止,影响结论。小卡片悬空不受摩擦力,重力又很小可以忽略。
Q2平衡力和相互作用力有什么区别?+
两者都大小相等、方向相反、作用在同一直线上;但平衡力作用在同一个物体上,相互作用力分别作用在两个物体上。
Q3物体受到平衡力时一定静止吗?+
不一定。物体受平衡力时,保持静止或匀速直线运动状态。
03 — Practice
典型例题
例 1
书静止在水平桌面上,下列各对力中属于平衡力的是( )
例 2
用 5 N 的水平拉力拉着木块在水平桌面上做匀速直线运动,木块受到的摩擦力是( )
例 3
吊在天花板上的电灯静止,与电灯受到的重力平衡的力是( )
04 — In Life
生活中的应用
拉力与重力平衡
吊灯
电线对吊灯的拉力与吊灯的重力平衡,吊灯静止。
牵引力与阻力平衡
匀速行驶的汽车
汽车在平直公路上匀速行驶时,牵引力与阻力平衡,重力与支持力平衡。
阻力与重力平衡
跳伞
打开降落伞后,空气阻力增大到和人的重力相等时,人匀速下落。
05 — Safety
安全提示
- 钩码要挂稳,防止滑落砸到脚。
- 使用剪刀注意安全。
同学科的其他实验
查看全部 →测量小车的平均速度
学会用刻度尺和停表测量小车沿斜面下滑的路程和时间,算出全程、上半段和下半段的平均速度,并比较它们的大小。
探究声音的产生
通过音叉、乒乓球、水花和鼓面上的纸屑,认识声音是由物体的振动产生的,振动停止,发声也停止。
真空罩中的闹钟
把响着的闹钟放在玻璃罩内,逐渐抽出罩内的空气,再让空气进入,探究声音的传播是否需要介质。
探究固体熔化时温度的变化规律
用水浴法给海波和石蜡加热,记录它们熔化前后温度的变化和状态,画出温度随时间变化的图像,比较晶体和非晶体熔化时的特点。