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小明同学探究“二力平衡的条件”时,选用了一个木块、两滑轮、一些砝码、细线及普通桌面,装配成如图所示的实验装置,根据物体在平衡力作用下可保持静止状态或匀速直线运动状态的知识,小明选择让木块做匀速直线运动来探究木块两侧的细绳拉木块的力间的关系.
实验结果是:左盘中砝码为100g时,右盘中加150g的砝码,木块恰能向右做匀速直线运动.因此,小明认为两个力平衡时,其大小不必相等.
(1)小明的结论显然是错误的,出错的原因是________;
(2)左盘中放入100g的砝码,右盘中所加砝码的质量位于________g至________g之间时,系统可处于静止状态.

解:(1)普通的桌子表面不够光滑,物体放在上面的时候必然要受到摩擦力的作用,影响实验结果.
(2)因为左盘中砝码为100g时,右盘中加150g的砝码,木块恰能向右做匀速直线运动;则说明木块受到向左的摩擦力,其大小等于50g砝码的重力;因此右盘中所加砝码的最大质量为150g;如果摩擦力方向向右,则右盘中砝码为50g砝码时,砝码产生向右的力与摩擦力之和刚好等于左盘中100g砝码产生的力,故右盘中所加砝码的最小质量为50g.
故答案为:(1)木块和桌面之间存在摩擦力;(2)50;150.
分析:(1)研究二力平衡条件的实验必须在物体水平方向不受其他外力的情况下进行,而两个物体接触时,要发生或已经发生相对运动时,物体之间产生阻碍物体运动的摩擦力.
(2)根据木块恰好做匀速直线运动时,受力平衡求出摩擦力的大小,然后根据摩擦力的方向可能向左也可能向右求出右盘所加砝码的质量.
点评:此题对二力平衡的条件进行了探究,注意摩擦力对实验的影响,同时能利用二力平衡的条件来分析物体静止时所加砝码的范围.
练习册系列答案
相关习题

科目:初中物理 来源: 题型:

在“探究滑动摩擦力大小与什么因素有关”的实验中,小明同学选用了一块带钩的长方体木块、相同的钩码两个、弹簧测力计一只,毛巾一块,平板一块,如图所示.
(1)小明把长方体木块平放在木板上,为了测出滑动摩擦力的大小,他用弹簧测力计
水平匀速
水平匀速
拉动木块运动,记下些时弹簧测力计的示数F1,根据
二力平衡
二力平衡
可知,滑动摩擦力的大小等于
F1
F1

(2)接着,他在木块上先后增加一个和两个钩码,重复步骤(1),分别读出对应的弹簧测力计示数为F2和F3,发现F3>F2F1,这说明
在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大
在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大

(3)接着,取下钩码,把毛巾平铺在木板上,重复步骤(1),弹簧测力示数为F4,并发现F4>F1,这说明
在压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大
在压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大

(4)接着,去掉毛巾,他把木块侧放在木板上,按步骤(1)的方法再次读出弹簧测力计的示数,这样操作是为了研究
滑动摩擦力是否与接触面的面积有关
滑动摩擦力是否与接触面的面积有关

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科目:初中物理 来源:2013届河南省郑州市第四中学九年级第一次月考物理试卷(带解析) 题型:实验题

如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景.

(1)小华将系于小卡片(重力可忽略不计)两对危的线分别  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       ,并通过调整                        来改变拉力的大小.
(2)当小卡片平衡时,小华将小卡片转过一个角度,松  手后小卡片       (选填“能”或“不能’’)平衡。设计此实验步骤的目的是为了探究

(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平 衡,在图甲所示情况下,小华下一步的操作是:                                         
(4)在探究同一问题时,小明将木块放在水平 桌面上,没计了如图乙所示的实验,同学们认为小华的实验优予小明的实验.其主要原因是       

A.减少摩擦力对实验结果的影响
B.小书片是比较容易获取的才料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡
D.小卡片容易扭转

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科目:初中物理 来源:2012-2013学年河南省郑州市九年级第一次月考物理试卷(解析版) 题型:实验题

如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景.

(1)小华将系于小卡片(重力可忽略不计)两对危的线分别   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        ,并通过调整                         来改变拉力的大小.

(2)当小卡片平衡时,小华将小卡片转过一个角度,松   手后小卡片        (选填“能”或“不能’’)平衡。设计此实验步骤的目的是为了探究

(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平  衡,在图甲所示情况下,小华下一步的操作是:                                          

 (4)在探究同一问题时,小明将木块放在水平  桌面上,没计了如图乙所示的实验,同学们认为小华的实验优予小明的实验.其主要原因是       

A.减少摩擦力对实验结果的影响

B.小书片是比较容易获取的才料

C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡

D.小卡片容易扭转

 

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科目:初中物理 来源: 题型:

如图甲是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景.

(1)小华将系于小卡片(重力可忽略不计)两对危的线分别   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        ,并通过调整                         来改变拉力的大小.

(2)当小卡片平衡时,小华将小卡片转过一个角度,松   手后小卡片        (选填“能”或“不能’’)平衡。设计此实验步骤的目的是为了探究

(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平  衡,在图甲所示情况下,小华下一步的操作是:                                          

(4)在探究同一问题时,小明将木块放在水平  桌面上,没计了如图乙所示的实验,同学们认为小华的实验优予小明的实验.其主要原因是       

A.减少摩擦力对实验结果的影响

B.小书片是比较容易获取的才料

C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡

D.小卡片容易扭转

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科目:初中物理 来源: 题型:阅读理解

力学综合计算题分类例析

综观历年各省市中考题,不难发现,力学计算大多以综合题的形式出现,单独用一个知识点只对某一个物理量(如密度、压强等)进行求解的力学计算题已很少见了,绝大部分力学的计算题都有一定的综合性。综合题的优点是:一方面能考查学生分析、理解和推理的思维能力,另一方面考查学生综合运用知识的能力和知识迁移能力。这完全符合新课程标准的要求和目标,所以这种题型在今后的中考中仍将占有很重要的位置。本专题从以下几个方面对这类计算题进行分析探究。以指导同学们解题时抓住要点,一举突破。

一.思路和方法

1.读懂题意或图示,明确已知量和所求量。

有些新题型会出现一些新名词或概念,有的已知条件比较隐蔽,应该努力挖掘出对解题有用的信息。

2.分析研究对象所处的状态或物理过程,找出已知量和未知量之间的联系。

为了帮助分析,通常对研究对象进行受力分析并画出受力图,确定哪些力构成平衡力,根据平衡条件建立平衡方程式,这是很关键的一步。

3.明确题目所描述的对象和过程涉及到哪些知识点,选择适当的公式或规律进行计算。

①求压强时可用,两个公式进行求解。但后一个公式一般用来求解液体压强,只有竖直放置的柱体对支承面产生压强,才能用来解。

②计算浮力的方法有很多:(1)阿基米德原理;(2)弹簧测力计测浮力(G与F分别为物体在空气中称和在液体中称时弹簧测力计的示数);(3)平衡法:物体处于漂浮或悬浮;(4)压力差法:。根据已知条件和研究对象所处的状态选择适当的公式求浮力。

③求滑轮组的机械效率也有两个公式:和。当滑轮组竖直提升物体时就用前者,当滑轮组水平拉物体时就用后者。

4.验证计算结果

对答案进行检验,看过程有无错误,看结果是否符合实际。

 

二.热点问题归类

热点一:密度、压强和浮力的综合。

例1.某电梯公寓楼约40m,完成此建筑物需要浇铸钢筋混凝土,还需要使用其他建筑材料,混凝土密度为,取。求:(1)已知自来水的密度为,若要从地面向楼顶提供自来水,加压设备至少需要给施加多大的压强?(不考虑大气压强)

(2)测量表明,该楼的地基所承受的压强不得超过,若地基与地面的接触面积为,则此大楼另外添加的装饰材料、各种设备等物资及进入大楼的人员的总质量不得超过多少?

解析:这是一道密度和压强的综合题,根据公式。(1)小题立即解决。(2)小题中要求质量,则可以先求出最大重力,然后求出最大质量,最后减去已有的质量即可,具体解法如下:

(1)

(2)设混凝土、其他建筑材料和其余部分的质量分别为m1、m2和m3,总重量为G

当m3最大时,G最大,大楼对地基的压力F最大,地基所承受的压强达到最大值。

所以

所以

 

例2.去年南京市对大明湖进行了首次换水清淤,换水后大明湖水清澈见底,鱼儿欢畅。爱湖小分队的同学准备利用自己掌握的科学知识对湖水水质进行监测。他们通过调查,了解到大明湖周边主要污染源很容易导致湖水密度变大,而密度达到的水域就不适宜湖里鱼类生存,他们就想到做一个简易的密度计来监控湖水密度。为此找来一根长为1.2m粗细均匀的木条,在底端嵌入适量重物,使其能直立漂浮水中,做好相应的标记后就可以监测湖水的密度了,测量得该简易密度计的总质量为0.5kg。(g取10N/kg)

(1)先将该木条放入足够深的清水中,测得木条露出水面0.2m,在水面处画上白线,请计算此时木条底端受到的水的压强及木条受到的浮力。

(2)请通过计算说明应在木条的什么位置画上表示污水密度达到时的红线,以监测湖水密度是否超标。

解析:此题是一道运用知识解决实际问题的好题,综合的知识有压强、浮力和二力平衡等。(1)木条底端受到水的压强可直接用来求;又因木条处于漂浮状态,故可用二力平衡法求浮力。

由于木条处于漂浮状态,所以:

(2)此题实际上是求木条浸入污水的深度h,要求深度必先求,因为,可通过浮力算出。又因木条的横截面积S未知,深度h似乎无法求出,但我们要善于利用(1)小题的条件,找到两者的相同之处,即在清水中和污水中都处于漂浮状态,两者受到的浮力相等,所以

,即,所以:

 

热点二:速度、功率和效率的综合

例3.如图1所示,物体重20N,在拉力F的作用下,以0.5m/s的速度沿水平方向匀速运动,物体与地面的摩擦力是物重的0.2倍,求:

(1)不记滑轮、绳重和滑轮组的摩擦,拉力的大小及拉力的功率。

(2)若拉力为2.5N,该滑轮组的机械效率。

图1

解析:在不计摩擦的情况下,可直接用滑轮组省力公式求拉力,不过不是,而应该是(是物体A与地面的摩擦)。因为对物体的拉力不是等于物体的重量,而是等于地面对物体的摩擦力。相应地,求这种水平装置的滑轮组的机械效率的计算公式也应该是,而不是。拉力的功率可进行如下推导:

(1)拉力的大小:

拉力的功率:

(2)

 

热点三:压强或浮力与杠杆类相结合的综合题

例4.图2是小明设计的一个用水槽来储存二次用水的冲厕装置。带有浮球的横杆AB(B为浮球的中心)能绕O点转动,倒“T”形阀门C底部为厚度不计的橡胶片,上部为不计粗细的直杆,进水口的横截面积为4cm2,浮球的体积为100cm3,OB是OA长度的6倍,AB杆左端压在阀门C上,阀门C堵住进水口时,AB杆水平,浮球顶部和溢水口相平,不考虑阀门C、横杆AB及浮球受到的重力。()求:

(1)浮球浸没时,浮球受到的浮力多大?A端受力多大?

(2)为了防止水从溢水口溢出,水槽中的水面与溢水口的高度差不能超过多少?

图2

解析:本题又是一道力学综合题,描述的物理情境较为复杂,所以分析审题是关键,尤其是要把这个装置的结构示意图看懂,搞清楚它的工作过程和原理,解题过程如下:

(1)当球全部浸没水中时:

横杆B端受力等于浮球所受浮力,即:

运用杠杆平衡条件:

,因为

所以A端受力为:

(2)水恰能从溢水口流出时水槽中的水面距溢水口的高度差是允许的最大值。此时,浮球全部浸没,阀门C受到水槽中的水向上的压力和水箱中水向下的压力及浮球浸没时杠杆A端对阀门C向下的压力相互平衡,即:

                                         ①

设水槽中的水面距阀门C底部橡胶片的高度为H,溢水口到阀门C底部橡胶片的高度为h,则:

                                             ②

                                              ③

把②③式代入①中,有

整理得:

 

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