Question

11．为了探究二力平衡的条件，同学们设计了两组实验：
第一组实验装置如图甲所示，同学们将一个木块放在光滑的水平桌面上，在桌子相对的两侧分别固定两个定滑轮，实验时，将两个细绳分别系在木块两侧正中间的两个小钩上，使绳子绕过滑轮，按住木块，使其静止不动，然后分别在两根绳子下端挂上钩码（每个钩码的质量相同）再松开手，观察木块的运动状态，实验情况记录在表一中．
第二组实验装置与第一组不同的是，将木块换作了一个轻质正方形硬纸片，如图乙所示，分别在纸片的四个角上钻出小孔A、B、C、D，纸片未与桌面接触，其余与第一组实验相同，实验情况记录在表二中．
表一

钩码数 次数	左侧	右侧	木块状态
1	1	1	静止
2	1	2	向右侧运动
3	2	2	静止
4	2	0	向左运动
5	2	1	向右运动

表二

钩码数目 实验次数	左侧	右侧	连接点	纸片状态
1	1	1	AC	静止
2	1	1	AB	转动
3	2	1	AC	向左运动
4	2	2	AC	静止
5	0	2	AC	向右运动
6	1	2	AC	向右运动

①通过实验可得出，二力平衡的条件是：作用在同一物体上的两个力要大小相等，方向相反，并且要作用在同一条直线上．
②在第一组实验中，桌面和木块的底面越光滑越好，因为这样可以不考虑摩擦力的作用．
③在第一组实验中，木块除了受到两细线的拉力外还受到重力和支持力的作用，这两个力是（选填“是”或“不是”）一对平衡力．
④通过比较第二组实验中的第1次和2次实验，可得出两个力如果没有作用在同一条直线上，即使大小相等方向相反，也不是一对平衡力．
⑤请你评价一下这两次实验存在什么缺点，并提出你的改进意见．

Answer 1

分析 二力平衡条件：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，则这两个力是一对平衡力，根据二力平衡条件分析即可．

解答 解：①根据表格中数据，若作用在同一物体上两个力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上，物体会保持平衡，否则会运动或转动；
可知二力平衡的条件是：作用在同一物体上的两个力要大小相等、方向相反，并且要作用在同一条直线上；
②若桌面比较粗糙，则实验会受摩擦力的影响，不容易得出一对平衡力之间的关系，所以第一组实验中，桌面和木块的底面越光滑越好，因为这样可以不考虑摩擦力的作用；
③第一组实验中，木块在水平方向受拉力作用，在竖直方向受重力和支持力，其中重力和支持力是一对平衡力；
④在第二组的第一次和第二次实验中，两个力方向相反，大小相等，但第二次实验中两个力不作用在同一条直线上，物体运动状态发生了变化，而第一次两个力作用在同一条直线上，物体运动状态不变，比较这两次实验，能说明了一对平衡力，作用在同一条直线上．
⑤第一组实验装置中使用了木块，由于木块会对桌面产生压力，所以在木块与桌面之间可能存在摩擦力，这样会影响实验的精确度，别外，在设计实验时，未反映出两个力不在同一条直线上导致的情景，改进的方法是使桌面尽可能光滑，用带轮的小车代替木块（或在木块下垫上两根铅笔）以减小摩擦力，通过扭动小车要探究平衡力是否需要作用在同一条直线上．
在第二组实验装置设计比第一组完整，探究了两个力不作用在同一条直线上的情景，在这组实验中用纸片代替了木块，排除了摩擦力的影响，但是由于纸片有重力，也可能影响实验结果的精确性，因此所选纸片要小一些，通过减小其质量来排除重力对实验结果的干扰．
故答案为：①相等；相反；同一条；②摩擦；③重；支持；是；④二；1；2；
⑤第一组实验：摩擦力的影响较大，且没有探究不在同一直线上的两个力是否平衡；
改进方法：使桌面尽可能光滑，用带轮的小车代替木块（或在木块下垫上两根铅笔）；
第二组实验：实验中用纸片代替了木块，排除了摩擦力的影响，纸片的重力可能影响实验结果的精确性；
改进方法：所选纸片要小一些，通过减小其质量来排除重力对实验结果的干扰．

点评 此题探究的是二力平衡的条件，注意从二力平衡的四个条件进行分析；二力平衡是初中物理力学中的难点，也是一个重点需要掌握．