淺析二力平衡

孫雪娟

二力平衡是力學的重點內(nèi)容之一，而二力平衡的條件是分析、解決二力平衡問題的重要依據(jù)。也是將來進入高中學習多力平衡的基礎(chǔ)。下面我們從四個方面來正確理解二力平衡。

二力平衡的概念

由牛頓第一定律可知。物體完全不受力時。運動狀態(tài)不變。事實上。我們周圍的物體都要受到力的作用，物體在受到力的作用時。也會出現(xiàn)運動狀態(tài)不變的情況。如靜止的沙發(fā)、天花板上的吊燈、在平直道路上勻速行駛的汽車，雖然它們都受到力的作用、但卻保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)。此時。物體受到的幾個力的作用相互抵消。相當于不受力。我們說這幾個力相互平衡。物體處于平衡狀態(tài)。

例1 在下列事例中。物體受到平衡力作用的是（ ）。

A.圍繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星

B.減速進站的火車

C.正在加速上升的火箭

D.在馬路上勻速直線行駛的汽車

解析：當物體處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)時。物體處于平衡狀態(tài)。受到平衡力的作用。圍繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星。速度大小不變。但運動方向在改變。不處于平衡狀態(tài)。受到的不是平衡力：火車進站時速度在減小，故受力不平衡；火箭加速上升，速度增大，受力不平衡；汽車做勻速直線運動，處于平衡狀態(tài)。受平衡力作用。D正確。

答案：D

二力平衡的條件

最簡單的受力平衡是二力平衡。什么樣的兩個力才能使物體處于平衡狀態(tài)呢？

通過實驗探究我們發(fā)現(xiàn)。作用在同一物體上的兩個力，如果大小相等、方向相反、并且作用在同一條直線上。這兩個力就彼此平衡。

二力平衡條件的應(yīng)用

1.根據(jù)物體的運動狀態(tài)判斷物體受力情況。

一個物體若處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。則物體可能不受力。也可能受平衡力：只要物體的運動狀態(tài)發(fā)生了改變。它一定受力。且受到的力一定是非平衡力。

例2 汽車在一條平直的公路上勻速行駛。先是以30km/h的速度行進。發(fā)動機牽引力是10N。司機見路況良好。把車速提到60 km/h。汽車保持60 km/h的速度行駛時。牽引力大小是（ ）。

A.大于10N B.等于10N

C.小于10N D.無法確定

解析：汽車一直做勻速直線運動，受到的是平衡力。豎直方向上。汽車所受的重力和地面對它的支持力二力平衡；水平方向上，汽車受到的牽引力和地面給汽車的摩擦力二力平衡。故無論速度是30 km/h還是60 km/h，汽車受到的牽引力都和地面給它的摩擦力大小相等。由于摩擦力的大小只與接觸面的粗糙程度和壓力的大小有關(guān)，汽車速度改變，并不影響摩擦力的大小。所以，汽車速度增大為60km/h后。牽引力的大小依然為10N。

答案：B

2.由物體的受力情況判斷物體的運動狀態(tài)。

物體不受力時或者物體在平衡力作用下。都保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。

倒3跳傘運動員在從飛機上跳下。降落傘打開之前，下落會越來越快，此時運動員受到的阻力__重力；打開降落傘后，運動員勻速下落，阻力__重力。（均填“大于”“小于”或“等于”）

解析：運動員在下落過程中受到兩個力，豎直向下的重力和豎直向上的空氣阻力。降落傘打開之前，運動員下落速度越來越快，說明運動員受到的重力大于阻力；打開降落傘后。運動員勻速下落，處于平衡狀態(tài)，此時運動員受到的是平衡力，阻力等于重力。

答案：小于 等于

如圖1，桌子上的課本受到兩個力，豎直向下的重力和桌子對課本豎直向上的支持力。由于課本保持靜止狀態(tài)，所以，課本所受的重力和支持力是一對平衡力。一對平衡力滿足如下條件：①大小相等；②方向相反；③作用在同一物體上；④作用在同一條直線上。

從另一個角度出發(fā)，桌子對課本有向上的支持力，同時課本對桌子也有一個向下的壓力，可見物體間力的作用是相互的，我們把這樣一對力稱為相互作用力，一對相互作用力滿足：①大小相等；②方向相反；③作用在不同物體上；④作用在同一條直線上。

由此可知，平衡力和相互作用力的不同點有：（1）作用點不同，二力平衡中的兩個力作用在一個物體上，相互作用力中的兩個力分別作用在兩個物體上。（2）存在的時間不同。二力平衡中若一個力消失了，另一個力還可能存在：相互作用力中的兩個力總是同時存在。同時消失的。

例4 汽車在牽引力的作用下沿平直公路做勻速直線運動，下列判斷正確的是（ ）。

A.汽車所受的重力和汽車對地面的壓力是一對平衡力

B.汽車受到的牽引力和摩擦力是一對相互作用力

C.汽車對地面的壓力和地面對汽車的支持力是一對相互作用力

D.如果汽車所受外力突然完全消失，則汽車會慢慢停下來

解析：A中。汽車所受的重力方向豎直向下。汽車對地面的壓力垂直于地面向下，二者不可能是一對平衡力：B中。汽車受到的牽引力是發(fā)動機給汽車的，而汽車受到的摩擦力是地面給汽車的?？梢姸卟皇且粚ο嗷プ饔昧Γ篊中，汽車對地面的壓力和地面對汽車的支持力是一對相互作用力；D中，正在做勻速直線運動的汽車所受外力如果突然完全消失。汽車將保持勻速直線運動狀態(tài)。

答案：C

責任編輯 程哲