实验 探究二力平衡的条件
把纸板转动一小角度，$F_1$、$F_2$不在一条直线上，松手后，纸板会，直至$F_1$、$F_2$，然后静止。
实验要求：两个托盘相等。加入适量砝码，使纸板M保持状态。

M静止后，向右边托盘增加1个砝码，纸板会向右加速运动，不再平衡，说明平衡力需要。
1.实验中，纸板M的质量应尽量一些，防止纸板所受的影响。
2.用剪刀将静止的纸板M从中间剪开，可验证互为平衡的两个力是否。

转动 在一条直线上 质量 静止 大小相等 小 重力 作用在同一物体上

【分析】
要解答本题，需结合探究二力平衡条件的实验过程，逐一分析每个空对应的实验逻辑：
1. 转动纸板使两个力不在同一直线时，力的作用效果会使纸板转动，直到两力重新回到同一直线，纸板才会静止，这是验证二力平衡需“同一直线”的操作；
2. 实验中托盘质量相等，才能保证两侧拉力大小一致，加入砝码后让纸板保持静止，以此探究二力平衡的“大小相等”条件；
3. 向右侧托盘加砝码后纸板加速运动，说明平衡力必须满足大小相等；
4. 纸板质量尽量小，可减小自身重力对实验的干扰；
5. 剪开纸板后，两个力作用在不同物体，以此验证二力平衡需“作用在同一物体上”。
【解析】
根据探究二力平衡条件的实验操作和结论：
把纸板转动一小角度，$F_1$、$F_2$不在一条直线上，松手后，纸板会转动，直至$F_1$、$F_2$在一条直线上，然后静止；
实验要求：两个托盘质量相等，加入适量砝码，使纸板M保持静止状态；
M静止后，向右边托盘增加1个砝码，纸板会向右加速运动，不再平衡，说明平衡力需要大小相等；
1. 实验中，纸板M的质量应尽量小一些，防止纸板所受重力的影响；
2. 用剪刀将静止的纸板M从中间剪开，可验证互为平衡的两个力是否作用在同一物体上。
【答案】
转动；在一条直线上；质量；静止；大小相等；小；重力；作用在同一物体上
【知识点】
二力平衡条件；探究二力平衡实验
【点评】
本题是探究二力平衡条件的经典基础实验题，通过控制变量法逐一验证二力平衡的核心条件，是力学实验的高频考点，需熟练掌握实验操作与结论。
【难度系数】
0.3

如图1所示,(甲)是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。


基础设问
(1)当小卡片平衡时,小华将小卡片旋转一定角度,松手后小卡片(选填“能”或“不能”)平衡。设计此实验步骤的目的是探究。
(2)小华想到物体的平衡状态包括静止和匀速直线运动状态,那如何探究物体做匀速直线运动时的二力平衡条件呢?他提出了自己的实验方案:用弹簧测力计拉着钩码(选填“必须沿水平方向”“必须沿竖直方向”或“可以沿任意方向”)做匀速直线运动,根据实验现象,可以得出结论:物体静止时的二力平衡条件(选填“适用”或“不适用”)于物体处于匀速直线运动状态。
(3)小明在课后也自选器材继续研究二力平衡的条件,设计了如图2所示的3个实验方案(每个钩码质量均为50 g),其中,能验证二力平衡时两个力大小相等、方向相反的是(选填字母)。
拓展设问
(4)在探究同一问题时,小明将木块放在水平桌面上,设计了如图1(乙)所示的实验,同学们认为小华的实验优于小明的实验。其主要原因是。
A.能使影响二力平衡的第三个力小到可以忽略不计
B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡
D.小卡片容易扭转
(5)图1(乙)所示实验中,要求桌面水平且表面是(选填“光滑”或“粗糙”)的,可以减小木块和桌面之间的。

(1) 不能 不在同一直线上的两个力能否平衡
(2) 可以沿任意方向 适用
(3) (a)(b)(c)
(4) A
(5) 光滑 摩擦力

【分析】
本题围绕二力平衡条件的探究实验展开，需结合二力平衡的核心条件（同物、等大、反向、共线），分析每个实验步骤的设计目的和结论：
1. 第(1)问：旋转小卡片后，两个拉力不在同一直线，松手后无法平衡，以此探究“不在同一直线上的两个力能否平衡”；
2. 第(2)问：二力平衡条件适用于所有平衡状态（静止、匀速直线运动），因此拉钩码可沿任意方向做匀速直线运动，结论仍适用；
3. 第(3)问：三个方案中，钩码质量相同则拉力相等，方向相反，均能验证二力平衡的大小相等、方向相反；
4. 第(4)问：小华的实验用小卡片，消除了木块与桌面间摩擦力的影响，优于小明的实验；
5. 第(5)问：实验桌面需光滑，目的是减小木块与桌面间的摩擦力，避免摩擦力干扰实验。
【解析】
(1) 将小卡片旋转一定角度后，两个拉力不再作用在同一直线上，松手后小卡片不能平衡；该步骤控制两个力大小相等、方向相反，仅改变力的作用线，目的是探究不在同一直线上的两个力能否平衡。
(2) 二力平衡的条件适用于所有平衡状态，包括匀速直线运动状态，因此拉钩码可以沿任意方向做匀速直线运动；实验结论为物体静止时的二力平衡条件适用于匀速直线运动状态。
(3) 三个实验方案中，每个钩码质量均为50g，两侧拉力大小相等，且拉力方向相反，均能验证二力平衡时两个力大小相等、方向相反，故填(a)(b)(c)。
(4) 小明的实验中木块受桌面摩擦力影响，小华的实验用小卡片，可忽略摩擦力对实验的干扰，因此选A。
(5) 图(乙)实验中，要求桌面水平且表面光滑，目的是减小木块和桌面之间的摩擦力，避免摩擦力影响二力平衡的探究。
【答案】
(1) 不能；不在同一直线上的两个力能否平衡
(2) 可以沿任意方向；适用
(3) (a)(b)(c)
(4) A
(5) 光滑；摩擦力
【知识点】
二力平衡条件；探究二力平衡的实验；摩擦力对实验的影响
【点评】
本题是探究二力平衡条件的经典实验题，涵盖实验设计、结论推导、实验方案优化等考点，需掌握二力平衡的核心条件，理解实验中控制变量、减小误差的方法，是力学基础实验的重点考查内容。
【难度系数】
0.6