Question

15．（1）如圖甲所示的裝置，物塊M放在粗糙程度相同的水平桌面上，左右兩端用細(xì)線通過滑輪連接著兩個(gè)相同的吊盤．小聰用它做實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)在左盤中放100g的砝碼，右盤中放200g的砝碼時(shí)，物塊M可以向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)．如果盤中的原有砝碼都不變，使物塊M最終可以向左勻速直線運(yùn)動(dòng)的方案是（滑輪的摩擦不計(jì)）在左盤中再加200g砝碼．
（2）小剛發(fā)現(xiàn)，可以將小聰實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后用于研究“二力平衡的條件”的實(shí)驗(yàn)，如圖乙，小剛將M換成輕質(zhì)小車，并換為表面光滑的桌面．其目的是減小摩擦力對實(shí)驗(yàn)的影響．
（3）在裝置乙中，將小車旋轉(zhuǎn)一定角度后松手后觀察小車的狀態(tài)，來研究二力是否在同一直線上．
（4）小明發(fā)現(xiàn)用圖乙裝置無法完成全部探究過程，又設(shè)計(jì)了圖丙所示的裝置．在卡片平衡時(shí)，用剪刀將卡片從中間剪開，并觀察隨之發(fā)生的現(xiàn)象，由此可以得到二力平衡的又一個(gè)條件兩個(gè)力是否作用在同一個(gè)物體上．

Answer 1

分析 （1）首先由受力分析明確物體M受力情況，由M的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可判斷M受摩擦力的大��；當(dāng)M運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化時(shí)，摩擦力方向同時(shí)發(fā)生變化，根據(jù)壓力與接觸面粗糙程度的變化確定摩擦大小變化；最后根據(jù)物體始終受力平衡可求得左盤應(yīng)加多少砝碼；
（2）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)盡量減小摩擦對平衡的影響；
（3）（4）掌握二力平衡條件：作用在同一物體上，大小相等、方向相反、作用在同一直線上；根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象判斷哪個(gè)條件發(fā)生了變化．

解答 解：（1）在左盤中放質(zhì)量為100g的砝碼，右盤中放質(zhì)量為200g砝碼時(shí)，物體M恰好向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即物體受力平衡，因此物體所受向左的摩擦力與物體受到向右的合力相等，即f=2G-G=G．
當(dāng)物體向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦力方向向右，由于壓力和接觸面的粗糙程度不變，故物體受到摩擦力不變，又因?yàn)槲矬w仍然做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則物體受到向右的摩擦力與物體受到的拉力相等，方向相反，即物體受到的拉力大小等于300g砝碼的重力，方向向左，因此需向左盤中再加200g砝碼；
（2）小剛將M換成輕質(zhì)小車，并換為表面光滑的桌面，這樣可以盡量減小摩擦力對實(shí)驗(yàn)的影響；
（3）將小車扭轉(zhuǎn)一個(gè)角度，這樣兩個(gè)力不在同一直線上，小車無法在這個(gè)位置平衡，說明兩個(gè)力必須滿足兩個(gè)力在一條直線上；
（4）當(dāng)小卡片平衡時(shí)，用剪刀沿虛線迅速剪斷小卡片，由于二力不在同一物體上，所以兩側(cè)鉤碼落下，說明二力平衡的又一個(gè)條件是必須在同一物體上．
故答案為：（1）200；（2）減小摩擦力對實(shí)驗(yàn)的影響；（3）同一直線上；（4）兩個(gè)力是否作用在同一個(gè)物體上．

點(diǎn)評 本題考查物體的受力分析、影響摩擦力大小的因素以及二力平衡的條件，重點(diǎn)是：（1）物體所受摩擦力的大小、方向判斷，明確一般情況下，摩擦力的方向與運(yùn)動(dòng)方向相反；大小與壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)；（2）掌握二力平衡的四個(gè)條件，用好控制變量法．