Question

12．在探究“二力平衡条件”的实验时，小明、小红选择器材后，设计组装的实验装置分别如图甲、乙所示．

（1）小明用图甲装置进行实验时发现，在左右均挂上质量为50g的钩码时，木块处于静止状态，当他在右侧再加上一个10g的钩码时，木块仍处于静止状态，这是因为木块受到向左（选填“右”或“左”）的摩擦力，摩擦力的大小为0.1N．（取g=10N/kg）
（2）老师指出小红选择的实验器材更合理，如图乙所示，选小车代替木块的好处是小车与桌面间的摩擦力较小，可以忽略不计，使实验更准确些．
（3）在探究力的大小对二力平衡的影响时，利用了定滑轮能够改变力的方向的特点，并通过调整钩码个数来改变F₁和F₂的大小．
（4）小红利用此装置做实验过程中，将小车进行扭转，这是为了探究“二力平衡条件”是否满足两个力作用在同一条直线上．

Answer 1

分析 （1）根据二力平衡条件进行分析．
（2）掌握探究二力平衡的条件要从大小上、是否一条直线上，经过实验逐步得出结论；
（3）滚动摩擦力远小于滑动摩擦力，定滑轮可以改变力的方向；
实验时，通过两个滑轮和下方挂着的钩码对小车施加两个相反方向的拉力，拉力的大小等于钩码的重力，通过调节钩码的个数来改变拉力的大小；
（4）保持F₁与F₂大小相等，不在同一条直线上，小卡片不能处于静止状态，要发生转动，可以探究二力平衡二力是否必须作用在同一条直线上．

解答 解：（1）木块受到向左的拉力F_左=0.05kg×10N/kg=0.5N，向右的拉力F_右=（0.05kg+0.01kg）×10N/kg=0.6N，此时木块保持静止，木块受力平衡，说明受到向左的摩擦力f=0.6N-0.5N=0.1N；
（2）甲图中的是木块，它与桌面之间的摩擦是滑动摩擦，而乙图中的是小车，它与桌面之间是滚动摩擦，其摩擦力较小可以忽略，实验更准确些；
（3）实验过程中，利用定滑轮的好处是可以改变力的方向；小车受到的拉力F₁和F₂分别等于水平桌面两端所放砝码的重力，可以通过调整钩码的个数来改变F₁和F₂的大小；
（4）小卡片受到的两个力大小相等，用力将小卡片扭转到图丁的位置时，两个力不在同一条直线上，小卡片不能处于静止状态，要发生转动，可以探究二力平衡二力是否必须作用在同一条直线上．
故答案为：（1）左；0.1N；（2）小车与桌面间的摩擦力较小，可以忽略不计，使实验更准确些；（3）改变力的方向；钩码个数；（4）两个力作用在同一条直线上．

点评 此题通过实验探究考查学生对二力平衡条件的应用，主要考查了实验的操作要求，一定要熟练掌握二力平衡的条件，是一道基础的实验题．