Question

3．在“探究二力平衡条件”的活动中，小马同学设计了如图所示的探究方案．在该方案中他分别把拴有一个小盘的两根细线通过支架上的滑轮系在小木块的两端．
（1）该探究方案中的研究对象是小木块，对两侧放置砝码的小盘的要求是质量相等．
（2）探究过程中他将两个50g的砝码分别放在左右两个小盘内，这是用于探究两个力的大小和方向对物体平衡的影响．
（3）保持两盘砝码的质量相等，把木块扭转一个角度，使拉力F₁和F₂不在同一直线上，观察到木块发生转动，这是用于探究两个力是否在同一直线上对物体平衡的影响．
（4）在木块已平衡的基础上，小马在右边小盘内又加入一个10g的小砝码，发现小木块仍然静止，其原因是木块受到摩擦力作用．当再加一个20g砝码，小木块向右做匀速直线运动，则此时小木块受到的摩擦力是0.3N，方向是水平向左．请写出一个在原装置上改进该探究方案的措施：把木块换成装有轮子的小车或把木块换成轻质纸板等．

Answer 1

分析 （1）钩码的重力提供的拉力作用在小木块上，观察两个力满足哪些条件时小木块处于平衡状态，所以说研究对象是小木块．拉力是通过钩码的重力体现的，为了减小两边小盘的重力的影响，所以要使两个小盘的质量相等．
（2）（3）二力平衡条件：作用在一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，并且作用在同一直线上，根据条件分析实验操作及结论．
（4）当小木块与桌面之间有相对运动趋势时，木块要受到桌面对它的摩擦力，因此要对实验产生影响；结合二力平衡的条件即可知道木块所受的摩擦力的大小；改进的方案要从减小摩擦力入手考虑．

解答 解：（1）实验时通过观察小木块处于平衡状态时作用在小木块上的两个力满足什么条件来得到二力平衡的条件的，因此研究对象是小木块．实验时，盛放钩码的小盘也要对小木块施加拉力，为了防止小盘的拉力对实验产生影响，所以要两个小盘的质量相等．
（2）两个砝码质量相等，分别放在左右两个小盘内，提供的拉力大小相等和方向相反，这是探究两个力的大小和方向对物体的平衡是否产生影响．
（3）木块转过一定角度后，两个力不再作用在同一直线上，观察到木块发生转动，这是为了探究两个力是否在同一直线上对物体平衡的影响．
（4）在右边小盘内又加入一个10g的小砝码后，此时木块受到右边的拉力大于左边的拉力，此时木块相对于桌面有向右运动的趋势，因此桌面对木块产生了一个向左的摩擦力，这个摩擦力对实验造成了影响．
当右盘中的又增加20g砝码后，砝码的重力变为：G=mg=0.03kg×10N/kg=0.3N，进一步可知木块受到的细线的拉力为0.3N．此时的木块处于匀速直线运动状态，在水平方向上受到平衡力的作用即：细线对木块的拉力与桌面对木块的摩擦力．根据二力平衡的条件，这两个力相等．所以摩擦力为0.3N，方向与拉力方向相反，水平向左．
为了减小桌面的摩擦力造成的影响，根据减小摩擦的方法，可以把木块换成装有轮子的小车或把木块换成轻质纸板等．
故答案为：（1）质量相等；（2）大小；（3）是否在同一直线上；（4）木块受到摩擦力作用；0.3；水平向左；把木块换成装有轮子的小车或把木块换成轻质纸板等．

点评 掌握二力平衡条件，二力平衡条件的探究过程，会利用二力平衡条件解决问题，从第四问可以知道，为了减小实验的误差，要合理选用实验器材．