三、实验与计算
14.如图甲所示是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。

(1)本实验中如果要忽略卡片重力对实验的影响,应选择较(选填“重”或“轻”)的卡片。
(2)为了观察不在同一直线上的两个力是否能平衡,可用手将卡片,释放并观察(选填“释放瞬间”或“最终”)卡片是否保持平衡。
(3)当卡片平衡时,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另一个条件是。
(4)如图甲所示,将系于小卡片两对角的细线分别跨过左右支架上的滑轮,在细线的两端都挂上2个钩码,恰好能使小卡片在中间处于静止状态。此时,能观察到两个拉力的方向相反,作用在同一条直线上。为了探究这些力的关系是不是物体处于平衡状态的必要条件,小华将细线两端挂上相同或不同个数的钩码,进行多次实验。他发现滑轮处的摩擦会影响到结论的判断,则他观察到的实验现象很可能是。
A.当两边钩码个数相同且质量较小时,小卡片放手后会处于静止状态;当两边钩码个数相同且质量较大时,小卡片放手后会加速运动。
B.当两边钩码个数不同且差异较小时,小卡片放手后能处于静止状态;当两边钩码个数不同且差异较大时,小卡片放手后会加速运动。
C.无论两边钩码个数差异较小还是较大,小卡片放手后都处于静止状态。
(5)为了验证(4)中小华的结论,小明同学将卡片往下拉到一定距离,如图乙所示,松手后发现卡片又恢复图甲原状,小明的方法(选填“能”或“不能”)验证以上结论。
(6)如果完全忽略摩擦等因素的影响,用手指水平向右轻弹一下原本静止在滑轮之间某处的小卡片(钩码始终不着地),则小卡片被弹后将做(选填“加速”“减速”或“匀速”)直线运动,直至碰上右侧的滑轮。

14.(1)轻
(2)转过一个角度 释放瞬间
(3)二力作用在同一物体上
(4)B
(5)不能
(6)匀速

【分析】
本题围绕探究二力平衡条件的实验展开，需结合实验设计的原理，逐个分析各小问的考查点：(1) 需减小卡片重力对实验的干扰，故选择轻卡片；(2) 探究不在同一直线的力是否平衡，需改变力的作用线位置，观察释放瞬间的状态；(3) 剪开卡片后，二力作用在不同物体上，推导平衡条件；(4) 考虑滑轮摩擦的影响，分析钩码个数不同时的实验现象；(5) 判断小明的操作是否能验证实验结论；(6) 忽略摩擦时，平衡状态下物体受力，轻弹后运动状态的变化。
【解析】
(1) 若卡片较重，其重力会对实验中两个拉力的平衡效果产生干扰，因此应选择较轻的卡片，减小重力对实验的影响。答案：轻。
(2) 要探究不在同一直线上的两个力是否能平衡，需将卡片转过一个角度，使两个拉力不在同一直线上，此时释放卡片，观察释放瞬间卡片是否保持平衡（最终卡片会转回原位置，无法准确判断不在同一直线时的平衡情况）。答案：转过一个角度；释放瞬间。
(3) 当卡片平衡时，将其从中间剪开，卡片变为两个独立物体，两个拉力分别作用在不同物体上，卡片会向两侧运动，说明二力平衡需要满足“作用在同一物体上”的条件。答案：二力作用在同一物体上。
(4) 滑轮处存在摩擦，当两边钩码个数不同且差异较小时，摩擦力会抵消部分拉力差，使小卡片保持静止；当两边钩码个数差异较大时，拉力差大于摩擦力，小卡片会加速运动，因此选B。答案：B。
(5) 小明将卡片往下拉到一定距离，松手后卡片恢复原状，该操作未有效改变力的大小或力的作用线的关键条件，无法验证相关结论，因此不能。答案：不能。
(6) 完全忽略摩擦，小卡片受力平衡，用手指轻弹后获得初速度，将做匀速直线运动。答案：匀速。
【答案】
14.(1)轻
(2)转过一个角度 释放瞬间
(3)二力作用在同一物体上
(4)B
(5)不能
(6)匀速
【知识点】
二力平衡条件；实验探究二力平衡
【点评】
本题通过实验探究二力平衡的四个条件，考查学生对实验操作、现象分析及结论的理解，是力学基础实验题，注重实验设计思路的考查。
【难度系数】
0.5

15.雨滴在竖直下落的过程中，由于受到重力和阻力的作用，一般要经历加速和匀速两个阶段，最终落到地面。如果一滴雨滴所受的重力为$5×10^{-4}\ \mathrm{N}$，它在某时刻所受的阻力为$3×10^{-4}\ \mathrm{N}$，此时雨滴所受力的合力是多少？方向如何？雨滴在匀速下落过程中所受的阻力是多少？方向如何？

15.解:雨滴下落时,受到重力(方向竖直向下)和阻力(方向竖直向上)的作用(如图所示),这两个力的方向相反。$F_{\mathrm{合}}=G-F_{\mathrm{阻}}$$=5×10^{-4}\ \mathrm{N}-3×10^{-4}\ \mathrm{N}=2×10^{-4}\ \mathrm{N}$,方向竖直向下。雨滴在匀速下落时,也受到重力和阻力作用。由于雨滴处于平衡状态,所以$F'_{\mathrm{合}}=0$,则$F'_{\mathrm{阻}}=G=5×10^{-4}$N,方向竖直向上。

【分析】首先明确雨滴下落时的受力：竖直向下的重力$G$和竖直向上的阻力$F_{阻}$，两个力在同一直线上且方向相反，合力大小等于两力之差，方向与较大的力方向相同；当雨滴匀速下落时，处于平衡状态，所受合力为0，此时重力与阻力是一对平衡力，大小相等、方向相反。
【解析】1. 计算某时刻的合力：雨滴此时受重力$G=5×10^{-4}\ \mathrm{N}$（竖直向下），阻力$F_{阻}=3×10^{-4}\ \mathrm{N}$（竖直向上），两力方向相反，同一直线上二力的合力大小为$F_{\mathrm{合}}=G-F_{\mathrm{阻}}=5×10^{-4}\ \mathrm{N}-3×10^{-4}\ \mathrm{N}=2×10^{-4}\ \mathrm{N}$，方向与重力方向相同，即竖直向下。2. 匀速下落时的阻力：雨滴匀速下落时处于平衡状态，所受合力为0，因此重力与阻力是平衡力，大小相等，方向相反，故此时阻力$F'_{\mathrm{阻}}=G=5×10^{-4}\ \mathrm{N}$，方向竖直向上。
【答案】15.解:雨滴下落时,受到重力(方向竖直向下)和阻力(方向竖直向上)的作用(如图所示),这两个力的方向相反。$F_{\mathrm{合}}=G-F_{\mathrm{阻}}$$=5×10^{-4}\ \mathrm{N}-3×10^{-4}\ \mathrm{N}=2×10^{-4}\ \mathrm{N}$,方向竖直向下。雨滴在匀速下落时,也受到重力和阻力作用。由于雨滴处于平衡状态,所以$F'_{\mathrm{合}}=0$,则$F'_{\mathrm{阻}}=G=5×10^{-4}$N,方向竖直向上。

【知识点】同一直线二力合成、二力平衡、受力分析
【点评】本题考查同一直线上二力合成和二力平衡的应用，属于力学基础题，核心是明确受力方向与平衡状态的特点，对基础知识点的直接应用，难度适中。
【难度系数】0.3