小軍和小強用老師所給的實驗裝置 “探究二力平衡的條件”,如圖所示,兩輛小車用細(xì)鏈固定,放在光滑的木板上。小軍和小強分別拉動兩邊的彈簧測力計使小車靜止或勻速直線運動。
請回答:
1.要使小車在光滑木板上靜止,兩個人的拉力應(yīng)該滿足哪些條件?小軍將拉力增大10N,要使小車仍然靜止,小強的拉力應(yīng)該增大多少?
2.實驗中,老師將連接兩輛小車的細(xì)鏈摘掉,仍讓兩個用原來的力拉動,兩輛小車還能靜止嗎?這說明二力平衡還要具備一個什么重要條件?
3.當(dāng)連著細(xì)鏈的兩輛小車在兩個拉力作用下向小強方向勻速直線運動時,誰手中測力計的示數(shù)較大,為什么?小強在拉動小車勻速運動時,感覺讀取測力計的示數(shù)很不方便,要想讀取數(shù)值方便,實驗應(yīng)做怎樣的改進(jìn)?
解析:
1.小車在光滑木板上靜止時處于平衡狀態(tài),因此小車受到平衡力的作用。在豎直方向上重力跟支持力抵消,水平方向上只受兩個拉力的作用,因此兩個拉力應(yīng)該滿足大小相等、方向相反、作用在同一條直線上,這樣作用的效果才能抵消。
2.細(xì)鏈摘掉后,兩輛小車已經(jīng)不再是一個整體,將向各自拉力的方向運動。因此,二力平衡還須具備的一個重要條件就是:二力必須作用在同一個物體上。
3.當(dāng)小車做勻速直線時,仍處于平衡狀態(tài),水平方向兩個拉力大小仍然相等,所以兩個人手中測力計的示數(shù)相等。
我們原來采取的方法是:小車運動,木板靜止。如果讓小車靜止,勻速抽動木板,那么小車相對木板來說仍然是勻速直線運動,這樣由于測力計靜止,讀取數(shù)值會更加方便。
答案:1. 二力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。增大10N。
2. 不能靜止。作用在同一個物體上。
3. 測力計示數(shù)一樣大,因為小車做勻速直線運動,二力平衡,兩個人的拉力大小仍舊相等。
可采取小車不動,勻速抽動木板的方法,保持測力計靜止,使讀數(shù)方便。
評注:
本題是“探究二力平衡實驗”的延伸題,對一個我們熟悉的老實驗,提出了新思路,增加了題目的難度,也擴大了同學(xué)們的思考和想象的空間。本題的可貴之處在于:充分調(diào)動學(xué)生的思考動力,使學(xué)生的思維循序漸進(jìn),不知不覺中全面掌握了“二力平衡條件”的知識要點。同學(xué)們在解答本題時,應(yīng)該首先對“探究二力平衡實驗”的實驗內(nèi)容全面掌握,對實驗中的現(xiàn)象要大膽質(zhì)疑,提出自己的新思路,密切關(guān)注實驗中每一個細(xì)微的環(huán)節(jié),從不同的角度進(jìn)行換位思考以達(dá)到最好的實驗效果。再就,要做好實驗后的總結(jié)和反思,對成功之處進(jìn)行優(yōu)化,對失敗之處進(jìn)行改進(jìn),這樣在解答相關(guān)實驗探究題目時便可易如反掌了。
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