8.2 二力平衡之实验：探究二力平衡的条件 人教版物理八年级下册

实验：探究二力平衡的条件
1.某小组同学研究二力平衡，现有器材为：力传感器（相当于测力计）、数据采集器（可将传感器测
得数据采集后输送至计算机）、计算机、硬纸板、细绳等。

图（a）、（b）为他们设计的两种实验方案。

(1) 应根据图所示方案进行实验。

(2) 图（c）是该组同学正确进行实验，在计算机上得到的实验图线（纵轴分别显示F1和F2的
大小，横轴表示时间（t）。

请依据相关信息，写出两条结论。

（A）。

（B）。

2.小军和小红利用图甲所示装置探究二力平衡条件。

实验时，它们发现在左盘和右盘同时加入一个
质量相等的砝码时，木块A处于静止状态。

若将一个质量较小的砝码轻轻放在右盘后，观察到木块A仍然处于静止状态，为了避免这种现象发生，小军用图乙中所示的小车B替换木块A进行实验；小红用图丙中所示的硬纸板C替换木块A进行实验。

(1) 小军、小红分别用小车B和硬纸板C替换木块A进行实验的目的是。

(2) 小红在实验中应使用硬纸板。

（选填“轻质”、“厚重”）
3.在“探究二力平衡的条件”的实验中：
(1) 如图所示，甲装置中通过改变砝码的来探究两个力的大小关系；通过把小车在水平桌面
上扭转一个角度后释放，观察小车的运动状态，来探究两个力是否。

(2) 小明发现用如图甲所示装置无法完成二力平衡的条件的全部探究过程，于是又设计了如图乙
所示的装置，用硬纸板代替小车。

在硬纸板平衡时，用剪刀将硬纸板从中间沿虚线位置剪开，并观察随之发生的现象，由此可以得到二力平衡的又一个条件是。

把硬纸板支撑起来，
不再与桌面接触的目的是。

4.如图所示的是小阳探究二力平衡条件的实验装置。

(1) 实验中他是通过观察小车是否处于状态来判断它受到的两个力是否平衡。

(2) 改变两个托盘中放入砝码的质量，使两个托盘中砝码的质量相等或不相等，是为了探究两个
力的对小车平衡的影响。

(3) 保持两个托盘中的砝码质量相等，把小车在水平桌面上扭转一个角度后释放，观察小车的运
动状态，是为了探究两个力是否在对小车平衡的影响。

5.如图所示，在研究二力平衡条件的实验中：
(1) 把小车放在（选填“光滑”或“粗糙”）的水平桌面上，使作用在小车上两个拉力的方向
（选填“相同”或“相反”），向两端的小盘里加砝码，当两盘砝码质量（选填“相等”或“不相等”）时，小车处于平衡状态；
(2) 保持两盘砝码质量相等，把小车扭转一个角度，松手后小车（填“能”或“不能”）平衡。

设计此实验步骤的目的是为了探究。

(3) 力的三要素完全相同的二个力（填“是”或“不是”）平衡力。

6.在探究“二力平衡的条件”的实验中小红同学采用的实验装置如图甲所示，小华同学采用的实验装置
如图乙所示。

(1) 当物体处于状态或匀速直线运动状态时，我们说物体受到的力是相互平衡的。

(2) 实验中通过调整钩码的数量来改变作用在物体上的力的。

(3) 在装置甲中如果只在右边的盘子里再加一个砝码，小车仍保持静止，此时木块所受的力
（选填“是”、“不是”）平衡力。

(4) 在装置乙中将小车旋转一定角度松手后发现小车旋转后又恢复原状，这说明两个力必须作用
在同一（选填“物体”或“直线”），物体才能平衡。

7.如图所示，小车在水平方向受到两个力的作用，我们通过观察小车在水平方向受到不同的两个力
作用时，小车是否处于静止来探究二力平衡需要满足哪些条件。

(1) 向两吊盘中加砝码，当两盘中的砝码质量（选填“相等”或“不相等”)时，小车静止。

(2) 保持两吊盘中的砝码质量相等，将小车在桌面上旋转一个角度松手后，小车会转动，直到两
边的拉线。

(3) 如果将两边的吊盘挂在小车一端的同一挂钩上，且沿同一方向拉小车，可以发现小车不会静
止，这是为了表明小车受到的二力若平衡，必须满足这一条件而设计的一个步骤。

(4) 通过上述过程可知：作用在同一物体上的两个力，只有当大小、方向，且作用在
上，这两个力才彼此平衡。

8.如图所示，是小华同学探究二力平衡条件的实验情景，实验步骤如下：
(1) 将系于小卡片（重力可忽略不计）两个对角的细线分别跨过支架上的滑轮，在细线的两端挂
上钩码，使作用在小卡片的两个拉力方向。

(2) 保持两个拉力在同一直线上，调整细线两端的钩码，当两端钩码的质量时，小卡片平衡，
如图A所示。

(3) 用手将图A中的小卡片转过一个角度（如图B所示），使小卡片受到的两个拉力不在
上，然后由静止释放小卡片，根据状态（选填正确答案序号“①松手前小卡片静止”“②松手瞬间小卡片旋转”或“③松手后小卡片达到静止”），能够说明这两个拉力不平衡。

(4) 当小卡片平衡时，用剪刀沿虚线剪断小卡片，如图C所示，发现小卡片（选填“能”或
“不能”）保持平衡。

(5) 本实验方案中，由于，故卡片的重力可忽略不计。

9.在探究“二力平衡的条件”的实验中，小明同学采用的实验装置如图甲所示，小华同学采用的实验装
置如图乙所示。

(1) 当物体处于状态或匀速直线运动状态时，我们说该物体处于，它受到的力是相互平
衡的。

(2) 这两个实验装置中，你认为装置（选填“甲”或“乙”）更科学，你的理由是。

(3) 在装置乙中，将小车旋转一定角度，松手后，发现小车旋转后又恢复原状。

这说明两个力必
须作用在同一（选填“物体”或“直线”）上，物体才能平衡。

(4) 在装置乙中，如果只在右边的盘子里再加一个砝码，小车将会向（选填“左”或“右”）加
速运动，此时所受的力（选填“是”、“不是”）平衡力。

10.如图所示。

在用支架、滑轮、小卡片、细线及钩码“探究二力平衡条件”的活动中。

(1) 探究方案中研究对象是。

(2) 小华将系于小卡片两对角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
小卡片上的两个力方向，并通过调整，来改变拉力的大小。

(3) 探究活动中还要求把小卡片（“旋转”/“翻转”）转过一个角度，然后再松手，这是为了探
究不在上的两个力对物体平衡的影响。

(4) 为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，在如图的情况下，小华下一步的操作
是：。

11.在“探究二力平衡条件”的活动中，小马设计了如图甲所示的探究方案，在该方案中他分别把拴有一
个小盘的两根细线通过支架上的滑轮系在小木块的两端。

(1) 该图甲探究方案中的研究对象是。

(2) 探究过程中他分别在左、右两个小盘内各放一个50g的砝码，这是用于探究两个力的
和方向对物体平衡的影响。

他还将木块转过一个角度，然后再松手，这是为了探究不在上的两个力对物体平衡的影响。

(3) 接着，他在右边小盘内又加入一个10g的小砝码，发现小木块仍然静止，其原因是：小木
块在水平方向上除了受到左右两细线拉力外，还受到力，此时小木块水平方向上受到的力（选填“平衡”或“不平衡”）。

(4) 小马对实验装置进行了改进，采用图乙所示装置进行实验，实验中采用小卡片的目的
是：，在卡片平衡时，用剪刀将卡片从中间剪开，并观察随之发生的现象，由此可以得到二力平衡的又一个条件是：相互平衡的两个力。

12.在“探究二力平衡的条件”活动中。

(1) 如果物体只受到两个力的作用，且处于状态，说明这两个力是相互平衡的。

由此，小明
提出，能否利用如图甲所示的实验装置来探究二力平衡的条件。

(2) 小华认为，若采用小明的方案，必须测出物体所受的和的大小来进行比较。

研究发
现，在小明的方案中，只能根据相互作用的关系直接测出拉力的大小，在未知二力平衡条件的前提下，另一个力无法直接测量，所以这一方案无法实施下去。

(3) 为此，两位同学不断改进并先后设计了三个实验方案，如图乙所示，请你判断出他们改进的
先后顺序：（用字母表示），这样的改进是为了减小对实验的影响。

(4) 如图丙，是最终确认的实验方案。

此方案中，由于卡片和小车相比，可忽略不计。

答案
一、实验题
1. 【答案】
(1) （a）
(2) 两个力大小相等；方向相反
【解析】
(1) 由图a可知，此时测力计的两个力是作用在硬纸板上，两个测力计的拉力作用在同一物体上，
图（b）两个弹簧测力计的挂钩挂在一起没有作用在同一物体上，故选（a）。

(2) 由图象可知：两个力关于横轴对称，所以两个力大小相等，方向相反。

2. 【答案】
(1) 减小物体与桌面的摩擦
(2) 轻质
3. 【答案】
(1) 质量；在同一直线上
(2) 必须在同一物体上；排除摩擦力的影响
【解析】
(1) 甲装置实验中通过改变砝码质量来改变对小车拉力的大小，所以可探究二力平衡与二力大小
的关系；保持两边力相等，用手将小车扭转一个角度后松手，小车不能处于静止状态，要发生转动，可以探究二力平衡二力是否必须作用在同一条直线上。

(2) 当小卡片平衡时，用剪刀沿虚线迅速剪断小卡片，由于二力不在同一物体上，所以两侧钩码
落下，说明二力平衡的又一个条件是两个力必须在同一物体上；把硬纸片支撑起来，不接触桌面的目的是为了排除摩擦力的影响。

4. 【答案】
(1) 静止
(2) 大小
(3) 同一直线上
【解析】
(1) 静止的物体或匀速直线运动的物体都受到平衡力的作用，因此实验中通过小车是否静止来判
断二力是否平衡。

(2) 实验中通过改变两个托盘中放入砝码的质量来改变小车两端的拉力大小，因此使两个托盘中
砝码的质量相等或不相等，是为了探究两个力的大小对小车平衡的影响。

(3) 实验中保持两个托盘中的砝码质量相等，则F1和F2相等，把小车扭转一个角度，松手后，
小车将无法在此位置平衡，目的是为了探究两个力是否在同一直线上对小车平衡的影响。

5. 【答案】
(1) 光滑；相反；相等
(2) 不能；二个力不在同一条直线上时，二力是否平衡
(3) 不是
【解析】
(1) 为减小摩擦力对实验的影响，应把小车放在光滑的水平桌面上；一对平衡力的大小相等，方
向相反，当两盘砝码的质量相等时，小车就保持静止；
(3) 力的三要素完全相同的二个力方向相同，故不是一对平衡力。

6. 【答案】
(1) 静止
(2) 大小
(3) 是
(4) 直线
【解析】
(1) 平衡状态是指物体处于静止或匀速直线运动状态，此时物体受力平衡。

(2) 通过滑轮各挂一个钩码，两个钩码由于重力通过绳子对小卡片施加了两个向相反方向的拉力，
拉力的大小等于钩码的重力，钩码的数量越多，拉力就越大，因此实验中通过调整钩码的数量来改变作用在物体上的力的大小。

(3) 因为小车仍保持静止，所以此时木块所受的力是平衡力。

(4) 用手将木块扭转一个角度，这样两个力不在同一直线上，木块将无法在这个位置平衡，说明
两个力必须满足两个力在同一条直线上。

7. 【答案】
(1) 相等
(2) 在同一条直线上
(3) 方向相反
(4) 相等；相反；同一条直线
【解析】
(1) 向两吊盘中加砝码，当两盘中的质量相等时，小车在水平方向受到的拉力大小相等，小车停
止。

(2) 保持两吊盘中的砝码质量相等，将小车在桌面上旋转一个角度松手后，小车会转动，直到两
边的拉线在同一条直线上。

(3) 如果将两边吊盘都挂在小车同一边的同一挂钩上，小车在水平面上只在一个方向上受到拉力
作用，可以发现小车不会静止，而当二力方向相反，且大小相等时，小车静止，说明二力平衡必须符合方向相反这一条件。

(4) 通过上述实验可知：作用在同一物体上的两个力，只有当大小相等、方向相反、且在同一条
直线上这两个力才彼此平衡。

8. 【答案】
(1) 相反
(2) 相等
(3) 同一直线；②
(4) 不能
(5) 小卡片重力远小于钩码对卡片的拉力（或小卡片重力（质量）远小于钩码重力（质量））
【解析】
(1) 探究二力平衡，两个力大小相等，方向相反，在同一条直线上，故在细线的两端挂上钩码，
使作用在小卡片的两个拉力方向相反。

(2) 如图A所示：保持两个拉力在同一直线上，调整细线两端的钩码，当两端钩码的质量相等时，
小卡片受平衡力作用，即小卡片平衡。

(3) 图A中的小卡片转过一个角度（如图B所示），使小卡片受到的两个拉力不在同一条直线上。

此时拉力对卡片产生力矩，即松手瞬间小卡片旋转。

(4) 当小卡片平衡时，用剪刀沿虚线迅速剪断小卡片（如图C所示），由于二力不在同一物体上，
所以两侧钩码落下。

(5) 本实验中小卡片重力远小于钩码对卡片的拉力（或小卡片重力（质量）远小于钩码重力（质
量））故卡片的重力可忽略不计。

9. 【答案】
(1) 静止；平衡状态
(2) 乙；物体与桌面的摩擦力由滑动摩擦力变为更小的滚动摩擦力，减小摩擦力对实验的影响
(3) 直线
(4) 右；不是
【解析】
(1) 物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，即处于平衡状态时，物体受到的力才是平衡力。

(2) 据图可知，乙装置更合理，物体与桌面的摩擦力由滑动摩擦力变为更小的滚动摩擦力，减小
摩擦力对实验的影响。

(3) 用手将小车扭转一个角度，这样两个力不在同一直线上，小车将无法在这个位置平衡，说明
二力平衡必须满足两个力在一条直线上。

(4) 在装置乙中，如果只在右边的盘子里再加一个砝码，此时小车受到一个向右的合力，即小车
将会向右做加速运动，即此时向右的力大于向左的力，所以这两个力不是平衡力。

10. 【答案】
(1) 小卡片
(2) 相反；钩码数量
(3) 旋转；同一直线
(4) 用剪刀将卡片从中间剪开
【解析】
(1) 探究方案中研究对象是小卡片。

(2) 在线的两端挂上钩码的作用是使两个拉力的方向相反，可通过调整钩码的个数来改变拉力的
大小。

(3) 小华将小卡片旋转一个角度，两个拉力不在同一直线上，放手后，小卡片运动，说明小卡片
不能平衡。

设计此实验步骤的目的是为了探究：不在同一直线上的两个力能否平衡。

(4) 为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，则小卡片上受到的两个拉力应分别作用
在两个物体上，所以下一步的操作是：将卡片从中间剪开。

11. 【答案】
(1) 木块
(2) 大小；同一直线
(3) 摩擦；平衡
(4) 减小摩擦力对实验的影响；作用在同一物体上
【解析】
(1) 该图甲探究方案中的研究对象是木块。

(2) 分别在左、右两个小盘内各放一个50g的砝码，这是用于探究两个力的大小和方向对物体平
衡的影响。

将木块转过一个角度，然后再松手，这是为了探究不在同一直线上的两个力对物体平衡的影响。

(3) 拉力改变依旧静止，是因为小木块在水平方向上除了受到左右两细线拉力外，还受到摩擦力，
此时小木块水平方向上受到的力平衡。

(4) 实验中采用小卡片的目的是减小摩擦力对实验的影响，用剪刀将卡片从中间剪开，并观察随
之发生的现象，由此可以得到二力平衡的又一个条件是：相互平衡的两个力作用在同一物体上。

12. 【答案】
(1) 静止或匀速直线运动
(2) 重力；拉力
(3) BAC；摩擦力
(4) 重力
【解析】
(1) 当物体处于静止或匀速直线运动状态时，物体受到的力是平衡的。

(2) 小华认为，若采用小明的方案，必须测出物体所受的拉力和重力的大小来进行比较；研究发
现，在小明的方案中，只能根据相互作用的关系直接测出拉力的大小，在未知二力平衡条件的前提下，另一个力无法直接测量，所以这一方案无法实施下去。

(3) B图为滑动摩擦，A图为滚动摩擦，C图只有滑轮间的摩擦，为了减小摩擦力对实验的影响，
他们改进的先后顺序：B、A、C；这样的改进是为了减小摩擦对实验的影响。

(4) 如图丙，是最终确认的实验方案，此方案中，由于卡片的重力远小于钩码的重力，可以卡片
的重力可忽略不计。