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物理探究实验虚拟实验

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。

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

实验步骤

正在搭建 3D 实验台

小卡片、细线、两个带滑轮的支架、钩码若干(每个 0.5 N)、剪刀

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。

左边2 个(1.0 N)
右边1 个(0.5 N)
小卡片受到的力
F₁ = 1.0 NF₂ = 0.5 N
实验记录

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
  1. 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。

  2. 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。

  3. 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。

  4. 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

点选答案,立即查看解析答对 0 / 3
  1. 例 1

    书静止在水平桌面上,下列各对力中属于平衡力的是( )

  2. 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( )

  3. 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。

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