【分析】
1. 对于第(1)问:回忆二力平衡的条件,当小卡片旋转一定角度后,两侧的拉力不在同一条直线上,松手后卡片会转动,无法保持平衡,这说明二力平衡的条件之一是两个力作用在同一直线上。分析丁图的操作,将卡片往下拉过一定距离时,两个力的方向不再相反,存在多个变量(力的方向、作用线均不同),无法单纯验证“两个力作用在同一直线上”这一条件,所以该操作不可行。
2. 对于第(2)问:对比小华和小明的实验,小华用的小卡片重力极小,对实验的影响可以忽略,而小明的木块放在水平桌面上,会受到较大的摩擦力,摩擦力会成为影响二力平衡的第三个力,小华的实验能使这个力小到可忽略不计,所以小华的实验更优。
3. 对于第(3)问:分析图B的三个实验方案,(a)中两个钩码对卡片的拉力大小相等、方向相反,能验证二力平衡时大小相等、方向相反的条件;(b)中两个弹簧测力计对卡片的拉力方向相反,可调整至大小相等,能验证该条件;(c)中卡片两侧的钩码拉力同样大小相等、方向相反,也能验证,因此这三个方案都可行。
4. 对于第(4)问:要验证“只有作用在同一物体上的两个力才能平衡”,需要将原来的一个物体分成两个物体,让两个力分别作用在不同物体上,所以用剪刀将小卡片一剪为二,观察两个部分是否还能平衡即可。
5. 对于第(5)问:钩码做匀速直线运动时,拉力与重力是一对平衡力,无论沿哪个方向运动,只要匀速,这两个力都满足平衡条件,所以可以沿任意方向拉;实验现象会说明物体静止时的二力平衡条件同样适用于匀速直线运动状态。
【解析】
(1) 将卡片旋转一定角度,两侧拉力不在同一条直线上,松手后小卡片会转动,不能平衡,这说明两个力必须作用在同一条直线上,物体才能平衡。丁图中将卡片往下拉过一定距离,此时两个力方向不是相反的,存在多个变量,无法验证“两个力作用在同一直线上”的结论,所以该操作不可行。
(2) 小华的实验中,小卡片的重力远小于钩码的拉力,摩擦力等影响二力平衡的第三个力小到可以忽略不计;而小明的实验中,木块受到水平桌面的摩擦力,会对实验产生较大影响,因此小华的实验优于小明的,选A。
(3) 分析图B的三个实验方案:
(a)中两个钩码对卡片的拉力大小相等、方向相反,能验证二力平衡时两个力大小相等、方向相反的条件;
(b)中两个弹簧测力计对卡片的拉力方向相反,可调整至大小相等,能验证该条件;
(c)中卡片两侧钩码的拉力大小相等、方向相反,能验证该条件;
因此能验证的是(a)(b)(c)。
(4) 为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,下一步操作是用剪刀将小卡片一剪为二,使两个力分别作用在两个物体上,观察是否还能平衡。
(5) 用弹簧测力计拉着钩码可以沿任意方向做匀速直线运动,此时拉力与重力始终是一对平衡力,说明物体静止时的二力平衡条件适用于物体处于匀速直线运动状态。
【答案】
1.(1)不能 同一条直线 方向不是相反的 (2)A (3)(a)(b)(c) (4)用剪刀将小卡片一剪为二 (5)可以沿任意方向 适用
【知识点】
二力平衡条件;控制变量法;摩擦力对实验的影响
【点评】
本题围绕二力平衡条件的实验探究展开,通过不同实验方案的设计与对比,考查对二力平衡条件的理解、控制变量法的应用以及实验方案的优劣分析,要求学生结合实验现象深入理解实验原理,提升实验探究与分析能力。
【难度系数】
0.6