實驗12探究二力平衡的條件（原卷版）

命題解讀

_____________________/

《探究二力平衡的條件》是力與運動關系的重點實驗，通過實驗探究使學生能正確、深入的認識二力

平衡的概念，加深對運動和力的關系的理解。解答此考點試題的關鍵是熟悉二力平衡，不同的實驗設計都

是圍繞二力平衡關系而展開，有了這一主要思路，對此類考題的解答也就不再是問題。

雖然在課標要求上，沒有列出《探究二力平衡條件》，但此實驗在中考試卷中也有出現，此實驗所占

分值一般在3-7分之間，題型大都是實驗探究題。該實驗應著重從實驗方法、實驗過程和實驗結論和牛頓

第一定律的得出等方面入手，了解實驗的基本內容。

實驗梳理

實驗探究-二力平衡條件

【實驗目的】探究二力平衡的條件

【設計實驗】實驗時，讓小車在水平方向上只受到兩個力R和F?的作用，我們從力的大小、方向去探

究在水平方向上用和F?滿足什么關系時，小車可以保持平衡，最后再驗證二力平衡時需要作用在同一物體

上這一條件。

【實驗器材】滑輪兩個、祛碼若干（選最大的）、兩個相同托盤（為了使兩邊拉力相等）、小車、細

繩、光滑桌面（阻力小，以減小阻力對實驗的影響）等。

【實驗步驟】（1）將細繩分別系于小車的兩個掛鉤上且保持兩根細繩在一條直線上（圖甲），在兩

個托盤中放入祛碼，第一次左盤中祛碼質量大，即FDFz,觀察小車的運動情況；第二次左右兩盤中祛碼質

量相等，即Fi=Fz,觀察小車運動情況；第三次左盤中祛碼質量小，即FK&,觀察小車運動情況。比較三

次實驗現象，可得只有當FFFZ,時小車才能靜止。

（2）如圖乙所示，在兩個托盤中各放一個質量相等的祛碼，將小車旋轉一定角度，使兩個拉力不在

一條直線上，觀察到小車會發生轉動，最終直到B和F?在同一條直線上時靜止下來；

（3）如圖丙所示，把兩個托盤上的細繩都系于一個掛鉤上，兩盤中的祛碼質量相等，讓兩個托盤都

向左拉小車時，會發現小車向左運動。

（4）如圖丁所示，將兩個相同的小車用細繩連接，分別系住一個托盤，保證兩側拉力大小相等、方

向相反，作用在同一直線上，剪斷連接的細繩后觀察到左邊的小車向左運動，右邊小車向右運動。

【實驗記錄】

兩個力的大小（相兩個力的方向（相兩個力是否在是否作用在小車是否

等或不相等）同或不相同）同一直線上同一物體上平衡

不相等相反是是否

操作（1）

相等相反是是是

操作（2）相等相反否是否

操作（3）相等相同是是否

操作（4）相等相反是否否

【分析論證】當作用在同一小車上的兩個力大小相等、方向相反、在同一直線上時，小車處于平衡狀

態，當不滿足其中任何一個條件時，小車都不能平衡。

作用在同一物體上的兩個力，如果大小相等、方向相反，并且在同一直線上，這兩個力|

［川JLI川等大、反向、共線的

為了消除小車和桌面之間的摩擦給實驗帶來的影響，也可以設計如圖所示的實驗，將系于輕質小卡片

（重力可以忽略不計）兩對角的細線分別跨過左右支架上的滑輪，在細線的兩端掛上

鉤碼，來探究二力平衡的條件。實驗中的研究對象是小卡片，小卡片受到兩邊細線的fI

拉力作用，拉力的大小等于鉤碼的重力。作褥稅

考向點撥

《探究二力平衡條件》常考問題：

i.兩邊托盤必須相同的目的：為了使兩邊的拉力相同;

2.使用光滑桌面的目的：減小阻力對實驗的影響;

3.我們為什么不用木塊做這個實驗呢？因為木塊與桌面的摩擦力大,對實驗結果影響大。我們之所以

用小車進行實驗，就是用滾動摩擦代替滑動摩擦,減小了小車與桌面的摩擦，從而減小對實驗結果的影響。

4.在探究究二力平衡問題時，什么因素影響實驗結果？答：摩擦力。

5.如何減小實驗木塊的不足之處：可以將物塊改為小車或者使用更光滑的桌面。

6.如何判斷物體是否處于平衡狀態？答：當物體保持靜止或勻速直線運動狀態時,都可以判定物體處

于平衡狀態。

7.實驗中如何改變拉力的大小？答：通過改變祛碼的個數,來改變對小車的拉力大小。

8.定滑輪有什么作用：答：改變拉力的方向。

9.如何探究兩個力作用在同一物體上？答：將紙板從中間剪開,觀察紙板是否還處于平衡狀態。

10.如何探究兩個力在同一直線上：答：把紙板轉動一個角度，然后松手，觀察小車的運動狀態。

11.實驗方法：控制變量法。

12.選擇靜止狀態的原因：勻速運動狀態不好控制。

13.進行多次實驗的目的：得出普遍規律，避免偶然性。

14.探究平衡的兩個力是否在同一直線上:必須保持研究物體兩端受力相同，使研究物體轉過一定角度,

觀察物體是否處于平衡狀態;

15.探究平衡的兩個力是否大小相同:必須保持兩個力在同一條直線上，且兩端托盤里的祛碼質量不相

等或兩端鉤碼的數目不相同，觀察物體是否處于平衡狀態;

16.探究平衡的兩個力是否作用在同一物體上:必須保持平衡力大小相等且方向相反，作用在同一直線

上,讓兩個力不同時作用在同一物體上，觀察物體是否處于平衡狀態;

17.實驗一般選擇物體在靜止狀態的原因：靜止狀態便于觀察和操作;

18.二力平衡的條件為:作用在同一物體上的兩個力大小相等、方向相反、作用在一條直線上;

題組訓練

A組（中考真題感知）

1.（2023?成都）如圖所示，是探究“二力平衡的條件”實驗，小車置于水平桌面，兩端的輕質細

繩繞過定滑輪掛有等重鉤碼。曾是小車受到的向左的拉力，工是小車受到的向右的拉力，目與尸2在同一

水平直線上。下列說法不E琥的是（）。

A.因為摩擦可忽略，小車在水平方向上只受到耳、心作用

B.增減鉤碼個數，是探究二力大小對小車平衡的影響

C.耳、工大小相等時，小車一定處于平衡狀態

D.將小車水平扭轉90°時，工、工仍在同一直線上

2.（2023?綏化）如圖是“探究二力平衡條件”的實驗裝置。

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(1)把小車放在比較光滑的水平桌面上，用手按住小車不動，在兩托盤中放入質量相等的祛碼，放

手后小車靜止；在兩托盤中放入質量不相等的祛碼，放手后小車運動，這說明相互平衡的兩個力。

用手按住小車不動，把兩個托盤放在小車的同一側，放入質量相等的祛碼，放手后小車運動，這說明相互

平衡的兩個力;

(2)把小車放在水平桌面上，保持兩托盤祛碼質量相等，使小車靜止，將小車扭轉一個角度后釋放，

觀察到小車,這說明相互平衡的兩個力作用在_____;

(3)實驗中為了減小摩擦力對實驗的影響，應選擇質量較的祛碼進行實驗。(選填“大”或

“小”)

3.(2022?江西省)疫情期間，停課不停學，某同學在媽媽的協助下，利用家中物品探究二力平衡的

條件。

【實驗器材】晾衣架兩個、相同的礦泉水瓶若干、小卡片若干、細線、水、剪刀等。

【設計實驗】如圖1所示

(1)將小卡片兩側各系一根細線，再把細線的另一端分別穿過晾衣架；

(2)將兩個礦泉水瓶分別綁在細線兩端，請媽媽用兩手各提起一個晾農架，按照以下步驟進行實驗，

觀察并記錄小卡片的受力及運動情況。

【進行實驗】

(1)如圖1所示，提起兩個裝有水量不等的礦泉水瓶；

(2)如圖2所示，提起兩個裝有水量相等的礦泉水瓶，再將其中一只手逐漸放低，使小卡片傾斜至

如圖3所示；

(3)用剪刀把圖3中的小卡片從中間剪斷；

(4)更換小卡片，重新組裝，如圖4所示，使小卡片扭轉一定的角度。

圖2圖3ra4

小卡片所受二力情況

小卡片的運動狀

實驗步驟

是否作用在同是否作用在同

態是否改變

大小方向

一物體上一直線上

(1)是不等相反是是

(2)是相等相反是否

(3)否—

(4)是相等相反①是

請將表格中①的內容補充到橫線上：①;

【結論】上述實驗表明，二力平衡的條件是：作用在同一物體上的兩個力，必須大小,方向相

反，并作用在_____上；

【交流與評估】

(1)本實驗中的晾衣架起到了改變拉力的的作用，它類似于簡單機械中的;

(2)靜止在水平桌面上的剪刀，它受到的力和力是一對平衡力。

4.(2021?瀘州)某實驗小組探究二力平衡條件的實驗裝置如圖所示，M為一輕薄塑料片，實驗中所

用的鉤碼均為100g,不計繩重及摩擦(g取10N/kg)。

(1)在圖甲的裝置中滑輪的作用是。

(2)當左右兩端同時各掛1個鉤碼時，塑料片靜止，其左端受到的拉力￡與右端受到的拉力K的方

向;當左端再掛上一個鉤碼時，如圖乙所示，塑料片將做(選填“勻速”或“變速”)運

動，此時塑料片受到的合力為No

(3)在圖甲實驗的基礎上，用剪刀將塑料片從中間剪斷，斷開的塑料片向兩邊加速運動，說明不任

同一物體上的兩個力平衡(選填“他”或“不能”)。

5.(2021?衡陽)小華同學用下面的裝置探究二力平衡的條件，具體操作如下:

(1)如圖甲所示，用直徑略小于滑輪孔徑的鐵釘把三個滑輪A、B.C分別釘在木板上，木板豎直

掛起待用，用大號縫衣針把細線沿輕質塑料塊的中心軸線穿過，并在緊靠塑料塊的兩側各打一線結，使塑

料塊與細線固定在一起，且塑料塊不與木板接觸。將塑料塊由靜止開始運動，實驗表明，作用在同一個物

體上的兩個力，方向相反，但__________不相等，則這兩個力不平衡。

(2)按住塑料塊，把跨過3輪的細線移到C輪上，在兩線端掛上相同質量的鉤碼，松手后塑料塊由

靜止開始轉動，如圖乙所示。按住塑料塊，把跨過C輪的細線移到B輪上，把塑料塊轉過90。，松手后塑

料塊由靜止開始轉動，如圖丙所示。由此表明，作用在同物體上的兩個力，如果僅僅大小相等，方向成某

一角度或方向相反但___________,這兩個力不平衡。

(3)在探究同一問題時，另一同學將木塊放在水平桌面上，設計了如圖丁所示的實驗，同學們認為

小華的實驗優于此實驗，其主要原因是。

A.塑料塊容易扭轉

B.塑料塊是比較容易獲取的材料

C.減少了摩擦力對實驗結果的影響

6.(2020?常德)在探究“二力平衡條件”的實驗中，實驗裝置如圖所示。

(1)實驗時，向左盤和右盤同時放入等重的祛碼，這時木塊保持靜止，說明一對平衡力的

但小明在實驗時發現，若向左盤和右盤同時放入不等重的祛碼時木塊仍然保持靜止，則產生這一現象

的原因是：。

(2)現保持F1和F2相等，將木塊換成小車，然后扭轉一定角度，松手后，小車將,

設計這一步驟的目的是為了驗證二力平衡時的兩個力一定。

(3)如果將木塊換成彈簧測力計，左右兩盤各放入重5N的祛碼，則彈簧測力計的示數為

A.IONB.5NC.ON

7.(2020?銅仁)小明在探究“二力平衡”條件的實驗中，設計了如圖所示的兩種實驗方案。

甲乙

(1)通過實驗比較，小明發現采用方案乙，實驗效果更好，原因是=

(2)該實驗裝置中，木板兩端的定滑輪的作用是。

(3)保持兩盤中祛碼質量相等，把小車在水平桌面上扭轉一個角度，放手后觀察到小車轉動，最后恢

復到靜止狀態。這個實驗現象說明:作用在同一物體上的兩個力，大小相等，方向相反，并且

_________________________________,這兩個力才能彼此平衡。

(4)小明在探究完“二力平衡”條件的實驗后，又利用該裝置進行探究，剪斷小車左邊的細線后，小

車由靜止向右運動，此現象說明力可以改變物體的o

B組(限時針對訓練)

1.某實驗小組探究二力平衡條件的實驗裝置如圖所示，M為一輕薄塑料片，實驗中所用的鉤碼均為

100g,不計繩重及摩擦(g取10N/kg)o

(1)在圖甲的裝置中滑輪的作用是o

(2)當左右兩端同時各掛1個鉤碼時，塑料片靜止，其左端受到的拉力￡與右端受到的拉力用的

方向；當左端再掛上一個鉤碼時，如圖乙所示，塑料片將做(選填“勻速”或“變速”)

運動，此時塑料片受到的合力為N?

(3)在圖甲實驗的基礎上，用剪刀將塑料片從中間剪斷，斷開的塑料片向兩邊加速運動，說明不在

同一物體上的兩個力平衡(選填“能”或“不能”)。

2.在“探究二力平衡的條件”實驗中：

(1)如圖甲所示，甲同學將系于小卡片(重力可忽略不計)兩端的線分別跨過左右支架上的滑輪，在

線的兩端掛上鉤碼，使作用在小卡片上的兩個拉力方向,兩端所掛鉤碼質量相等時，小卡片才

能保持靜止，說明平衡的兩個力大小;

(2)當小卡片平衡時，甲同學將小卡片轉過一個角度，松手后瞬間小卡片(選填“能”或“不

能”)平衡，設計此實驗步驟的目的是為了探究；

(3)若乙同學在左右支架上裝配兩個滑輪時沒有安裝成相同高度(如圖乙所示)，你認為(選填“能”

或“不能”)用該裝置進行實驗；丙同學設計了如圖丙所示實驗方案，同學們認為該方案沒有甲同學的

好，主要原因是丙同學的實驗o

3.如圖甲是小華同學探究二力平衡條件時的實驗情景。

(1)小華將系于小卡片兩對角的線分別跨過左右支架上的滑輪，在線的兩端掛上鉤碼，使作用在小

卡片上的兩個拉力方向，并通過調整___________來改變拉力的大小；

(2)當小卡片平衡時，小華將小卡片轉過一個角度，松手后小卡片(能/不能)平衡。設計

此實驗步驟的目的是為了探究二力平衡時，兩個力必須滿足的條件；

(3)為了驗證只有作用在同一物體上的兩個力才能平衡，小華下一步的操作是將卡片

(4)在探究同一問題時，小明將木塊放在水平桌面上，設計了如圖乙所示的實驗，同學們認為小華

的實驗優于小明的實驗，其主要原因是能減少木塊受到的對實驗的影響；

(5)小華在探究活動結束后想到物體的平衡狀態包括靜止和勻速直線運動狀態，那如何探究物體做

勻速直線運動時的二力平衡條件呢？小明提出了自己的實驗方案：用彈簧測力計拉著鉤碼在________(水

平方向/豎直方向/任意方向)做勻速直線運動，根據觀察到彈簧測力計的讀數的現象,

可以得出結論：物體靜止時的二力平衡條件同樣適用于物體處于勻速直線運動狀態。

4.在探究“二力平衡的條件”的實驗中，小明同學采用的實驗裝置如圖甲所示。

(1)實驗時小明發現左右兩側懸掛祛碼質量不等時木塊也能平衡，其原因是。

(2)經過思考后，小明采用如圖乙所示裝置繼續實驗，該方案中由于,故小卡片的重力可以忽略

不計。

(3)為了驗證“使物體平衡的兩個力必須在同一直線上”，小明在圖乙所示實驗的基礎上又分別進行

了圖丙、圖丁所示操作，其中操作(丙/丁/丙和丁都)是正確的。

(4)小明最后將小卡片用剪刀剪斷(分為左右兩半)，這是為了驗證。

5.在探究“二力平衡的條件”的實驗中，小燕同學采用的實驗裝置如圖甲所示，小彤同學采用的實驗

裝置如圖乙所示。

_A

乙

(1)當圖甲中木塊處于靜止狀態或；時，它受到的力是平衡的。

(2)甲圖中木塊靜止時，左右兩盤總重________相等(選填“可能”或“一定”)，為了完成該實

驗，這兩個實驗裝置中，你認為裝置______(選填“甲”或“乙”)更科學，理由是o

(3)在裝置乙中，將小車旋轉一定角度，松手后，發現小車旋轉后又恢復原狀.這說明兩個力必須

滿足作用在同一_________上，物體才能平衡。

6.利用如圖所示器材“探究二力平衡的條件”。先將細線系于卡片對角的線分別跨過支架上的滑輪。

a?/

oooo

(1)在線的兩端分別掛上鉤碼，使作用在卡片上的兩個拉力方向相反，且在一條直線上。當卡片平

衡時，卡片兩邊所受的拉力;

(2)為觀察不在同一直線上的兩個力是否能平衡，可用手將卡片(擠壓/翻轉/旋轉)，釋放

時觀察其是否保持平衡；

(3)在卡片平衡時，用剪刀將卡片從中間剪開，并觀察隨之發生的現象。由此可以得到二力平衡的

又一個條件是;

(4)該實驗在選擇卡片時，選用較輕卡片的目的是；

(5)小明利用彈簧測力計代替圖中的鉤碼進行了探究，發現兩個力的大小還有較小的差異，你認為

形成差異的原因是。(寫出一條即可)

7.在“探究二力平衡條件”的活動中，通過探究力對物體的作用效果來實現探究目的.

Lk公au

甲乙

(1)如圖，甲裝置是探究二力平衡條件的一種方法，實驗中通過改變祛碼的來探究二力

大小的關系；通過扭轉小車松手后觀察小車的狀態，來探究二力是否。

(2)小明發現用圖甲裝置無法完成全部探究過程，又設計了圖乙所示的裝置.在卡片平衡時，用剪

刀將卡片從中間剪開，并觀察隨之發生的現象，由此可以得到二力平衡的又一個條件o

把硬紙板支撐起來，不再與桌面接觸的目的是O

8.如圖甲是小明同學探究二力平衡條件時的實驗情景。

(1)小明在實驗中選擇小卡片的目的是為了忽略小卡片的對實驗的影響。

(2)要驗證作用在小卡片的“兩個大小相等、方向相反，但不作用在同一直線的力”是否平衡，實驗

中的操作是將小卡片(選填“翻轉”或“扭轉”)，松手后觀察小卡片是否平衡。

(3)當小卡片處于平衡狀態時，若用剪刀將小卡片剪成兩半，再觀察兩半小卡片是否平衡，這樣做是

為了驗證二力平衡時兩個力必須o

(4)在探究同一問題時，小華將木塊放在水平桌面上，設計了如圖乙所示的實驗，老師認為還是小明

的方案更好，小華的方案存在的缺陷是對實驗的影響較大。

小卡片

9.某實驗小組探究二力平衡條件的實驗裝置如圖所示,M為一輕薄塑料片，實驗中所用的鉤碼均為100g,

不計繩重及摩擦(g取10N/kg)o

(1)在圖甲的裝置中滑輪的作用是。

(2)當左右兩端同時各掛1個鉤碼時，塑料片靜止，其左端受到的拉力￡與右端受到的拉力用的方

向;當左端再掛上一個鉤碼時，如圖乙所示，塑料片將做(選填“勻速”或“變速”)運

動,此時塑料片受到的合力為N。

(3)在圖甲實驗的基礎上，用剪刀將塑料片從中間剪斷，斷開的塑料片向兩邊加速運動，說明不在

同一物體上的兩個力平衡(選填“能”或“不能”)。

(1)如圖甲所示，甲同學將系于小卡片(重力可忽略不計)兩端的線分別跨過左右支架上的滑輪，在線

的兩端掛上鉤碼，使作用在小卡片上的兩個拉力方向,兩端所掛鉤碼質量相等時，小卡片才能

保持靜止，說明平衡的兩個力大小；

(2)當小卡片平衡時，甲同學將小卡片轉過一個角度，松手后瞬間小卡片(選填“能”或“不

能”)平衡，設計此實驗步驟的目的是為了探究；

⑶若乙同學在左右支架上裝配兩個滑輪時沒有安裝成相同高度(如圖乙所示)，你認為(選填“能”

或“不能”)用該裝置進行實驗；丙同學設計了如圖丙所示實驗方案，同學們認為該方案沒有甲同學的好，

主要原因是丙同學的實驗O

11.實驗小組要探究“二力平衡條件”.實驗中每個鉤碼重力相同，摩擦力忽略不計.

滑輪戶_.jtt輪々4

內叫

用7.丙

(1)如圖甲裝置，當左右兩端同時各掛兩個鉤碼時，小車靜止，此時V、"的方向,大小；

當左右兩端同時取下一個鉤碼時，如圖乙，小車仍靜止，此時凡%當右端再掛上一個鉤碼時，如

圖丙，小車將做變速運動，此時R凡。

(2)在圖甲實驗的基礎上，將小車扭轉一個角度，松手后，觀察小車的情況，這樣做可以探究的問題

是O

(3)對比甲、乙、丙三次實驗，當小車靜止時，水平方向上受到兩個力的大小關系為；還能看

出小車受非平衡力作用時，運動狀態將。

12.如圖甲所示是小華同學探究二力平衡條件時的實驗情景。

大小。

(2)當小卡片平衡時，小華將小卡片轉過一個角度，松手后小卡片(能/不能)平衡，設計

此實驗步驟的目的是為了探究

(3)為了驗證只有作用在同一物體上的兩個力才能平衡，在圖甲所示情況下，小華下一步的操作是

(4)小紅同學也對同一問題進行了探究，但他在左右支架上裝配兩個滑輪時沒有安裝成相同高度(如

圖乙所示)，你認為能否用小紅的裝置進行實驗(選填“能”或“不能”)。

(5)在探究同一問題時，小明將木塊放在水平桌面上，設計了如圖丙所示的實驗，同學們認為小華

的實