汪應(yīng)榮

一、完整理解二力平衡的物理含義

物體在受到兩個(gè)力（或幾個(gè)力）作用時(shí)，如果保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，就說這兩個(gè)力（或幾個(gè)力）平衡。

例1 如圖1是投擲實(shí)心球的場景。下列情況中實(shí)心球受到平衡力作用的是（）

A.實(shí)心球在空中上升

B.實(shí)心球從空中下落

C.實(shí)心球在地上越滾越慢

D.實(shí)心球停在地面上

解析 從圖1中可以看出，選項(xiàng)A、B實(shí)心球在空中上升、下降時(shí)做曲線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C實(shí)心球做減速運(yùn)動(dòng)，只有選項(xiàng)D實(shí)心球停在地面上保持靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)受到平衡力的作用，故本題正確選項(xiàng)是D。

點(diǎn)評(píng) 上面表述中，在“靜止?fàn)顟B(tài)”與“勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”間用的是“或”字，即物體的平衡狀態(tài)有兩種，一個(gè)物體在平衡力的作用下，既可能保持靜止?fàn)顟B(tài)，也可能保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。而物體到底保持兩種平衡狀態(tài)中的哪一種，關(guān)鍵取決于物體原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，原來靜止的物體，在平衡力的作用下，仍保持靜止?fàn)顟B(tài)；而原來運(yùn)動(dòng)的物體，在平衡力的作用下，會(huì)保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

二、悉心體會(huì)二力平衡的實(shí)驗(yàn)技巧

例2 如圖2甲是小華同學(xué)探究二力平衡條件時(shí)的實(shí)驗(yàn)情景。

（1）小華將系于小卡片（重力可忽略不計(jì)）兩對(duì)角的線分別跨過左右支架上的滑輪，在線的兩端掛上鉤碼，使作用在小卡片上的兩個(gè)拉力方向__________，并通過調(diào)整__________來改變拉力的大小。

（2）當(dāng)小卡片平衡時(shí)，小華將小卡片轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，松手后小卡片____（選填“能”或“不能”）平衡。設(shè)計(jì)此實(shí)驗(yàn)步驟的目的是為了探究______________________________________。

（3）為了驗(yàn)證只有作用在同一物體上的兩個(gè)力才能平衡，在圖甲所示情況下，小華下一步的操作是：_______________________________________。

（4）在探究同一問題時(shí)，小明將木塊放在水平桌面上，設(shè)計(jì)了如圖2乙所示的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明發(fā)現(xiàn)當(dāng)向左盤和右盤同時(shí)加入一個(gè)相等重量的砝碼時(shí)，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)木塊在水平方向受到兩個(gè)力的作用，這些力是平衡的。小明再把右盤中的砝碼換成一個(gè)較重的砝碼后，發(fā)現(xiàn)木塊仍然處于靜止?fàn)顟B(tài)，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是__________，這時(shí)木塊在水平方向受到的力__________（填“平衡”或“不平衡”）。要避免這種現(xiàn)象產(chǎn)生，請(qǐng)你對(duì)該實(shí)驗(yàn)裝置提出改進(jìn)意見：________________________________________。

（5）同學(xué)們認(rèn)為小華的實(shí)驗(yàn)優(yōu)于小明的實(shí)驗(yàn)，其主要原因是（）

A.減少摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響

B.小卡片是比較容易獲取的材料

C.容易讓小卡片在水平方向上保持平衡

D.小卡片容易扭轉(zhuǎn)

解析 （1）兩個(gè)鉤碼由于重力通過繩子對(duì)小卡片施加了兩個(gè)相反方向的拉力，拉力的大小等于鉤碼的重力，鉤碼的數(shù)量越多，拉力就越大，因此通過調(diào)整鉤碼數(shù)量來改變拉力的大小。

（2）將小卡片轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，因兩個(gè)拉力不在同一條直線上，因此松手后小卡片不能平衡。設(shè)計(jì)此實(shí)驗(yàn)步驟的目的是為了探究不在同一條直線上的兩個(gè)力能否平衡。

（3） 為了驗(yàn)證只有作用在同一物體上的兩個(gè)力才能平衡，可以將小卡片一刀剪成兩半，使拉力作用在兩個(gè)小卡片上。

（4）當(dāng)右盤中的砝碼換成一個(gè)較重的砝碼時(shí)，木塊受到向左的摩擦力；若發(fā)現(xiàn)木塊仍然處于靜止?fàn)顟B(tài)，這時(shí)木塊在水平方向受到的力仍平衡；要避免這種現(xiàn)象產(chǎn)生，將木塊換成小車，減小與桌面之間的摩擦力。

（5） 從上面分析可知，應(yīng)減少摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，故本小題正確選項(xiàng)是A。

三、全面掌握二力平衡的四個(gè)條件

二力平衡的條件：作用在同一物體上的兩個(gè)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(gè)力就彼此平衡。簡而言之，判斷兩個(gè)力是不是一對(duì)平衡力，要看兩個(gè)力是否同時(shí)滿足“同物、等大、反向、共線”四個(gè)條件，四個(gè)條件缺一不可。

例3 一個(gè)物體同時(shí)受到兩個(gè)力的作用，這兩個(gè)力的三要素完全相同，那么這兩個(gè)力（ ）

A.一定是平衡力 B.可能是平衡力

C.一定不是平衡力 D.無法判斷

解析 力的三要素是指力的大小、方向和作用點(diǎn)。當(dāng)兩個(gè)力的三要素完全相同，則這兩個(gè)力大小相等、方向相同、兩力的作用線重合，顯然方向相同的兩個(gè)力不可能成為平衡力，所以本題中兩個(gè)力一定不是平衡力，故本題正確選項(xiàng)為C。

需要特別注意的是，等大、反向、共線的兩個(gè)力不一定是一對(duì)平衡力，如果這兩個(gè)力分別處在相互作用的兩個(gè)不同的物體上，是一對(duì)相互作用力。

為方便同學(xué)們辨別，現(xiàn)將平衡力與相互作用力區(qū)分如下：

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例4 物理課本放在水平桌面上，下列各對(duì)力中屬于平衡力的是（）

A.書受到的重力和書對(duì)桌面的壓力

B.書對(duì)桌面的壓力和桌面對(duì)書的支持力

C.書受到的重力和桌面對(duì)書的支持力

D.書對(duì)桌面的壓力和桌子受到的重力

解析 選項(xiàng)A中的兩個(gè)力，不符合“同物”“反向”兩個(gè)條件；選項(xiàng)D中的兩個(gè)力，不符合“反向”條件；選項(xiàng)B中的兩個(gè)力不符合“同物”條件，因此都不屬于一對(duì)平衡力。只有選項(xiàng)C中的兩個(gè)力，同時(shí)滿足二力平衡時(shí)的“同物、等大、反向、共線”四個(gè)條件，故本題正確選項(xiàng)是C。

四、靈活應(yīng)對(duì)二力平衡的變換題型

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，若已知其中一個(gè)力的大小和方向，則可確定另一個(gè)力的大小和方向。

例5 一木塊受到大小均為12 N的一對(duì)平衡力作用而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如果這對(duì)平衡力的大小突然同時(shí)減小到10 N，則木塊（ ）

A.速度將會(huì)減小到原來的一半

B.按減小后的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)

C.仍按原來的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)

D.停止運(yùn)動(dòng)，處于靜止

解析 一對(duì)平衡力如果它們的大小突然同時(shí)減小到10 N，仍保持相等，則仍然是一對(duì)平衡力，那么原來運(yùn)動(dòng)的物體，在平衡力的作用下，還會(huì)保持原來的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。保持原來的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，指的是做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體保持原速度的大小和運(yùn)動(dòng)方向不變，故本題正確選項(xiàng)是C。