刘珍珍 华庆富

二力平衡是力与运动关系知识板块的重要组成部分，探究二力平衡的条件实验，涉及器材的选择及原因、实验操作中细节处理，以及实验结论的分析与归纳，对于科学探究这一物理核心素养的要求比较高。

[实验要点]

探究二力平衡的条件实验需要注意以下几点。（1）实验中桌面的摩擦、滑轮与细绳的摩擦无法忽略，因此可以选取较光滑的接触面和质量轻一些的小车。

（2）实验中应选取质量较大的砝碼，使两个拉力尽量大些，以削弱摩擦力的影响。

（3）二力平衡的条件分别为：二力大小相等、方向相反、作用在同一个物体上、作用在同一条直线上，即“等值、反向、同体、共线”。因为四个因素影响着一个结果，所以在探究二力平衡的条件时，要采用控制变量法：即探究某一个条件时，改变这个条件，控制其他三个条件不变。

（4）验证互相平衡的两个力需要作用在同一条直线上时，可以把小车扭转一个角度后松手，观察小车是否能够处于平衡状态。

（5）验证二力平衡的两个力需要作用在同一物体上时，可以把小车某一边挂着重物的细线剪断，观察小车是否能够处于平衡状态（如果用悬空小卡片代替小车，则可以从中间剪断小卡片）。

[实验拓展]

（1）实验中选择小车而不是木块，是为了利用变滑动为滚动进一步减小桌面对小车的摩擦力。还可以用悬空小卡片代替小车，来更大程度地减小摩擦力的影响。

（2）如图1所示的实验中往往会出现这样的问题：左右两边的拉力并不相等。比如开始时左、右盘中都没有放砝码，依靠两个相同的托盘产生的相等拉力使得小车保持静止。接着在左盘中加一个很小的物体，结果小车仍然保持静止，于是有的同学就会认为，互相平衡的两个力不需要相等。造成这个错误结论的原因是什么呢？原来是隐藏的摩擦力在悄悄地干扰你，图1中的小车在两个相等的拉力作用下保持静止状态，没有运动趋势，因此不受桌面的摩擦力，而图2中的小车受到的水平向左的拉力大于水平向右的拉力，因此小车有水平向左运动的趋势，此时桌面对小车产生了水平向右的摩擦力f，而这个摩擦力是看不到的。

[能力提升]

例1（2020·浙江·台州）为研究作用在物体上的两个力满足什么条件时，才能使物体处于平衡状态，进行如下实验。

（1）选用轻薄塑料片作为图3实验研究对象的原因是______________________。

（2）将图3中静止的研究对象转到虚线位置，松手后发现研究对象发生转动。据此可以得出结论：作用在物体上的两个力需要满足的条件是___________，物体才处于静止状态。

（3）如图4，若启动电动机继续进行研究：当弹簧测力计示数与物体重力大小相等时，观察物体的运动状态;当弹簧测力计示数与物体重力大小不相等时，再观察物体的运动状态。继续这项研究的目的是______________________。

答案：（1）减小研究对象的自重对实验的影响   （2）在同一直线上   （3）探究作用在物体上的两个力满足什么条件，物体才能保持匀速直线运动状态

例2（2020·湖南·常德）在探究“二力平衡条件”的实验中，实验装置如图5所示。

（1）实验时，向左盘和右盘同时放入等重的砝码，这时木块保持静止，说明一对平衡力的______________________。但小明在实验时发现，若向左盘和右盘同时放入不等重的砝码时木块仍然保持静止状态，则产生这一现象的原因是______________________。

（2）现保持F1与F2相等，将木块换成小车，然后扭转一个角度，松手后，小车将______________________，设计这一步骤的目的是为了验证相互平衡的两个力一定______________________。

（3）如果将木块换成弹簧测力计，左右两盘各放入重5 N的砝码，则弹簧测力计的示数为______________________。

A. 10 N          B. 5 N          C. 0 N

答案：（1）大小相等   木块与桌面间存在摩擦力   （2）转动回来 在同一直线上   （3）B