王海燕

你看過(guò)“走鋼絲”嗎？如圖1所示，雜技演員腳底下踩著的那根鋼絲，只有曬衣服的繩子一般粗細(xì)，演員在這鋼絲上，如履平地，自如地做著走、跳、跪、臥等動(dòng)作，還能跳繩、翻跟斗、跳舞呢.靈活輕捷的表演驚險(xiǎn)而又優(yōu)美，不斷贏得觀眾的陣陣掌聲.

像這樣物體在幾個(gè)力的作用下保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，我們就說(shuō)該物體處于平衡狀態(tài).使物體處于平衡狀態(tài)的幾個(gè)力稱為平衡力.當(dāng)物體在兩個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，我們就說(shuō)這兩個(gè)力相互平衡，簡(jiǎn)稱二力平衡.

物體處于平衡狀態(tài)，受到兩個(gè)力的大小有何關(guān)系呢？與力的方向是否有關(guān)呢？與作用點(diǎn)有關(guān)嗎？

選極輕的小卡片（重力可忽略不計(jì)），系在兩對(duì)角線的細(xì)線分別跨過(guò)左右支架上的滑輪，在線的兩端掛上鉤碼，并通過(guò)調(diào)整鉤碼的數(shù)量來(lái)改變拉力的大小.此時(shí)，卡片只受到水平方向兩個(gè)力的作用.

（1）探究二力平衡與力的大小的關(guān)系.小卡片兩端通過(guò)滑輪分別掛上一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)鉤碼時(shí)，卡片依然處于靜止?fàn)顟B(tài).當(dāng)兩邊所掛鉤碼不相等時(shí)，卡片失去平衡.由此可知二力平衡的條件之一是二力的大小相等.

（2）探究二力平衡與力的方向的關(guān)系.小卡片兩端掛上相同的鉤碼，方向相反時(shí)，卡片處于靜止?fàn)顟B(tài)，方向相同時(shí)，卡片不能夠保持靜止?fàn)顟B(tài).由此可知二力平衡的條件之二是二力的方向相反.

（3）探究二力平衡與是否二力在同一條直線上的關(guān)系.當(dāng)小卡片平衡時(shí)，小華將小卡片轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，小卡片兩端的拉力就不在一條直線上，就會(huì)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，不能平衡.由此可知二力平衡的條件之三是二力必須作用在同一直線上.

（4）探究二力平衡與是否作用在同一物體上的關(guān)系.當(dāng)卡片靜止時(shí)，將小卡片剪成兩半，使拉力作用在兩個(gè)小卡片上，此時(shí)卡片失去平衡.由此可知二力平衡的條件之四是二力必須作用在同一物體上.

總結(jié)上述實(shí)驗(yàn)，二力平衡的條件是：作用在同一物體上的兩個(gè)力大小相等、方向相反，作用在同一條直線上，這兩個(gè)力才能平衡.即同體、等值、反向、共線.

活動(dòng)2 探究二力平衡的應(yīng)用

做一做：

在彈簧測(cè)力計(jì)下方掛100g鉤碼，讓彈簧測(cè)力計(jì)按下列要求運(yùn)動(dòng)，觀察彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù).（1）在豎直方向保持靜止；（2）在豎直方向勻速運(yùn)動(dòng).

我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，這兩種情況下，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)都等于鉤碼的重力大小.由此可見(jiàn)，物體受到平衡力作用時(shí)，能保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài).

想一想：

（1）由物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)求力：若物體在兩個(gè)力作用下處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則二力為一對(duì)平衡力，知其中一個(gè)力，可求另一個(gè)力.

只要物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則物體受的即為平衡力，力的大小與物體運(yùn)動(dòng)的速度無(wú)關(guān).如：同一個(gè)物體以10m/s的速度向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)和以20m/s的速度向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，物體受的拉力都等于物體受的重力.

例如，根據(jù)降落傘接近著地時(shí)是勻速直線下降的，由此可知空氣對(duì)降落傘的阻力跟降落傘受到的重力是一對(duì)平衡力.

（2）由物體受力情況確定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：若知道物體受到的兩個(gè)力或多個(gè)力為平衡力，則可判定物體或靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng).

不管任何物體，要保持平衡，物體的重力作用線（通過(guò)重心的豎直線）必須通過(guò)支持面（物體與支持著它的物體的接觸面）.這樣才能滿足二力平衡的條件，二力才能在同一條直線上，物體才能保持平衡狀態(tài).如果物體重力作用線不通過(guò)支持面，這個(gè)物體就要倒下來(lái).

根據(jù)平衡的道理，走鋼絲的雜技演員，始終要使自己身體的重力作用線通過(guò)支持面，這支持面就是鋼絲.鋼絲很細(xì)，給人的支持面極小，使身體重心恰巧落在鋼絲繩上就很難，身體隨時(shí)有倒下去的危險(xiǎn).生活的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，當(dāng)身體搖晃要倒下時(shí)，人們往往擺動(dòng)兩臂，使身體重新站穩(wěn).兩臂的擺動(dòng)，是在調(diào)整重心作用線，使之通過(guò)支持面，以恢復(fù)平衡.體操運(yùn)動(dòng)員在平衡木上，也常常有這樣的動(dòng)作.雜技演員走鋼絲，當(dāng)然也必須伸開(kāi)雙臂左右擺動(dòng)來(lái)調(diào)整重心，保持平衡.演員手中還常拿著長(zhǎng)長(zhǎng)的竹竿，或者花傘、彩扇等，這些物品起著“延長(zhǎng)手臂”的作用，是演員幫助身體平衡的輔助工具.