正確理解力的平衡

張北春，特級(jí)教師，曾在《中學(xué)生數(shù)理化》、《課程#8226;教材#8226;教法》等報(bào)刊上發(fā)表論文500多篇，著書(shū)多本，有10多篇論文在全國(guó)物理教學(xué)研究會(huì)上獲獎(jiǎng).

當(dāng)物體同時(shí)受到幾個(gè)力的作用時(shí)，如果物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，則這幾個(gè)力互為平衡力.反過(guò)來(lái)，如果物體受到平衡力的作用，則這個(gè)物體一定保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài).因此，根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可判斷物體的受力情況，根據(jù)物體的受力情況也可以判斷物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài).學(xué)習(xí)“力的平衡”知識(shí)的意義就在于此.

學(xué)習(xí)“二力平衡”知識(shí)時(shí)，要特別注意以下幾點(diǎn)：

1. 知道力的平衡和二力平衡的含義.二力平衡的條件：作用在同一物體上的兩個(gè)力的大小相等，方向相反，并且作用在同一直線上，則這兩個(gè)力平衡.據(jù)此能判斷物體是否受平衡力作用.

2. 能熟練地根據(jù)二力平衡條件和力作用的相互性來(lái)分析疊加的物體的受力情況，和求作某個(gè)物體在水平方向或豎直方向上某個(gè)力的大小.

例1 工人師傅用80 N的水平向前的推力，推著一輛小車(chē)在水平方向上勻速直線前進(jìn).突然，他發(fā)現(xiàn)正前方不遠(yuǎn)處有一位老人，為了避免相撞，他立即用200 N的水平向后的力拉車(chē)，當(dāng)車(chē)仍水平向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，它所受到的合力大小是（）.

A. 280 N B. 200 N C. 120 N D. 80 N

分析與解答： 物體受到的合力大小與物體受幾個(gè)力及這幾個(gè)力的大小和方向有關(guān).小車(chē)受到向后的拉力后繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，在豎直方向受到重力和地面的支持力，它們大小相等，合力為零；在水平方向上受到向后的拉力和摩擦力的作用，合力F_合=F_拉+f_摩.“工人師傅用80 N的水平向前的推力推著小車(chē)在水平方向上勻速前進(jìn)”，說(shuō)明小車(chē)此時(shí)受到的摩擦力f_摩和推力F_推是平衡力，即f_摩=F_推=80 N.工人師傅在推車(chē)或拉車(chē)時(shí)，由于車(chē)對(duì)地面壓力不變，接觸面粗糙程度未變，故車(chē)受到的摩擦力不變（方向也未變，向后），所以F_合=F_拉+f_摩=200 N+80 N=280 N.

答案：A

點(diǎn)評(píng)： （1） 求力的問(wèn)題的基本思路：一是進(jìn)行受力分析，二是進(jìn)行狀態(tài)分析.利用平衡狀態(tài)對(duì)應(yīng)平衡力，求解未知力.（2） 在分析受力時(shí)，要注意分析和判斷是否存在摩擦力，其大小和方向是否發(fā)生改變.

例2 如圖所示，用水平力F將一木塊壓在豎直墻上保持靜止，下列說(shuō)法中正確的是（）.

A. 水平力F與木塊所受到的重力是一對(duì)平衡力

B. 水平力F與木塊所受到的摩擦力是一對(duì)平衡力

C. 若水平力F增大，則木塊所受到的摩擦力隨著增大

D. 木塊所受到的重力和摩擦力是一對(duì)平衡力

分析與解答： 本題涉及平衡力概念和摩擦力大小兩個(gè)問(wèn)題：（1） 判斷兩個(gè)力是否是一對(duì)平衡力，一是看兩個(gè)力的三要素是否滿(mǎn)足平衡力要求，二是看物體的狀態(tài)，在這兩個(gè)力的方向上物體是否是靜止（或勻速直線運(yùn)動(dòng)）.水平力F與重力G相互垂直，不符合二力平衡條件——二力不在同一直線上.水平力F與木塊所受摩擦力也不符合二力平衡條件，理由同上.木塊在豎直方向只受兩個(gè)力——重力和摩擦力，且木塊靜止，所以重力和摩擦力是一對(duì)平衡力.（2） 再看摩擦力大小：本題中木塊在豎直方向上受到的是靜摩擦力，而靜摩擦力大小與壓力和接觸面粗糙程度沒(méi)有確定的關(guān)系，靜摩擦力大小不隨壓力增大而增大.根據(jù)以上分析，可排除ABC，只有D正確.

答案：D

點(diǎn)評(píng)： 在分析摩擦力時(shí)，要注意區(qū)分是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力.不能把影響滑動(dòng)摩擦力大小的兩個(gè)因素（壓力和粗糙程度）套用到靜摩擦力上.

練一練

1. 重150 N的木箱置于水平地面上，某人用30 N的力水平向右推，可使木箱勻速前進(jìn)，這時(shí)木箱受到的摩擦力是_____N，摩擦力的方向_____；若要在豎直方向上勻速把木箱提起，則拉力應(yīng)是_____N.

2. 兩個(gè)大小均為10 N的力作用在一個(gè)物體上，已知這兩個(gè)力的三要素完全相同，則這兩個(gè)力的合力為_(kāi)____N.

3. 兩個(gè)同學(xué)向相反的方向各用10 N的力拉一個(gè)放在光滑水平面上的彈簧測(cè)力計(jì)，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為（）.

A. 20 NB. 10 NC. 5 ND. 0 N

4. 一個(gè)物體受到平衡力的作用，它（）.

A. 一定靜止

B. 一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)

C. 可能靜止，也可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)

D. 無(wú)法判斷

5. 一輛汽車(chē)質(zhì)量為5 t，在水平公路上勻速行駛時(shí)，受到地面摩擦阻力是800 N，風(fēng)的阻力是200 N，汽車(chē)的牽引力為多大？地面對(duì)汽車(chē)的支持力多大？

參考答案： 1. 30 水平向左 150 2. 20 3. B 4. C 5. 汽車(chē)的牽引力是1 000 N；地面對(duì)汽車(chē)的支持力是49 000 N.

責(zé)任編輯/姜明長(zhǎng)