一、平衡力與相互作用力
例1 踢出去的足球在水平草地上滾動,在下面列舉的各對力中,屬于平衡力的是( ).
A.球?qū)Σ莸氐膲毫筒莸貙η虻闹С至?/p>
B.球所受的重力和球所受的摩擦力
C.球所受的重力和球?qū)Σ莸氐膲毫?/p>
D.球所受的重力和草地對球的支持力
要弄清本題的問題首先要弄清楚什么叫平衡力,什么叫相互作用力.
物理學(xué)中把物體對物體的作用叫做力,前面的物體叫做施力物體,后面的物體叫做受力物體,比如馬拉車時,馬是施力物體,車是受力物體.又因為物體間力的作用是相互的,所以馬在拉車的同時,車也拉馬,車在拉馬時,車就是施力物體,反過來馬就是受力物體了.如果把馬拉車的力稱為作用力,那么車?yán)R的力就是反作用力;如果把車?yán)R的力稱為作用力,那么馬拉車的力就是反作用力.也就是說馬拉車的力(A對B的力)與車?yán)R的力(B對A的力)互為作用力與反作用力,這一對力統(tǒng)稱為相互作用力.
那么什么樣的力稱為平衡力呢?物體在幾個力的作用下保持靜止?fàn)顟B(tài)或做勻速直線運動,我們就說該物體處于平衡狀態(tài),當(dāng)物體在兩個力的作用下處于平衡狀態(tài)時,我們就說這兩個力相互平衡,簡稱二力平衡.
初中物理中所說的平衡力一般指的是二力平衡.如木塊靜止在水平桌面上時,木塊受到的重力G與水平桌面對木塊的支持力N之間的關(guān)系就是一對平衡力,因為此時木塊只受到這兩個力的作用,且木塊處于靜止?fàn)顟B(tài).
相互作用力(作用力與反作用力)之間有什么關(guān)系呢?作用力與反作用力總是:1.大小相等;2.方向相反;3.作用在同一直線上;4.作用在兩個物體上;5.同時產(chǎn)生,同時消失.簡單地說就是相互作用力總是等值、反向、共線、不同體.而二力平衡的條件是,當(dāng)作用在同一物體上的兩個力大小相等、方向相反,且作用在同一直線上時,兩個力才能平衡,這兩個力去掉其中一個,另一個可仍然存在.簡單地說二力平衡的條件是等值、反向、共線、同體.
本題中,A選項球?qū)Σ莸氐膲毫筒莸貙η虻闹С至Ψ謩e作用在兩個不同物體上,它們是同時產(chǎn)生,同時消失的,且都是彈力,所以它們是一對相互作用力;B選項中球所受的重力的方向是豎直向下的,而球所受的摩擦力與球的運動方向相反,是在水平方向上的,很明顯既不是一對平衡力,也不是一對相互作用力;C選項中球所受的重力的方向是豎直向下的,而球?qū)Σ莸氐膲毫σ彩秦Q直向下的,它們是同向的,所以既不是一對平衡力,也不是一對相互作用力;D選項中球所受的重力,球是受力物體,方向豎直向下;草地對球的支持力,受力物體也是球,方向豎直向上,而且球在豎直方向上沒有運動,所以它們才是一對平衡力.選D.
二、重力與壓力
例2 某同學(xué)說“重10N的物體放在水平桌面上,它對桌面的壓力也是10N.所以壓力與重力是一回事.”他的說法對嗎?為什么?
重力就是由于地球的吸引而使物體受到的力,用G表示,它的施力物體是地球,受力物體是重物本身.它的方向是豎直向下的,重力的大小與物體的質(zhì)量成正比,即G=mg,其中g(shù)=9.8N/kg.重力在物體上的作用點稱為重心.重力的作用效果是使重物豎直向下運動.地球上的任何物體都受到重力,當(dāng)然在一些題目中出現(xiàn)“輕質(zhì)”字樣除外,因為所謂“輕質(zhì)”,是指質(zhì)量不計,當(dāng)質(zhì)量為零時,當(dāng)然重力也就不計了.
壓力是指垂直作用在物體表面的力,一般就用字母F表示,從定義上很明顯看出壓力的受力物體就是被壓的物體,壓力的方向是與被壓物體的表面垂直,由于被壓面的方向不一定都是水平面,所以壓力的方向不一定是豎直向下的.壓力產(chǎn)生的條件:1.兩個物體要相互接觸;2.兩個物體要相互擠壓,因為壓力是屬于彈力,它的作用效果是使被壓的物體表面發(fā)生形變.
那么壓力與重力是否就沒有一點關(guān)系呢?不一定.壓力與重力之間的關(guān)系可總結(jié)為三種情況:1.壓力是由重力產(chǎn)生的,并且壓力與重力的大小相等.比如,一個物體放在水平支持面上的時候,如圖1所示.(a)圖為物體受到的重力G,(b)圖為物體對水平桌面的壓力F,此時F=G,并且兩者的方向都是豎直向下的.2.壓力是由重力產(chǎn)生的,但是壓力與重力的大小不等,壓力小于重力.比如,一個物體放在斜面上,如圖2所示.此時的重力G作用在物體的重心上,并且方向是豎直向下的,而壓力F作用在斜面上,方向與斜面垂直,并且F 例2是如上分析中的第一種情況,該同學(xué)的說法是不對的,在此僅壓力的大小與重力的大小相等,方向相同而已,它們的作用點不同,重力作用在物體的重心上,而壓力作用在物體與桌面接觸處的桌面上,兩者也是不同性質(zhì)的力.