正確理解力的平衡

張北春，特級教師，曾在《中學生數(shù)理化》、《課程?教材?教法》等報刊上發(fā)表論文500多篇，著書多本，有10多篇論文在全國物理教學研究會上獲獎.

當物體同時受到幾個力的作用時，如果物體保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，則這幾個力互為平衡力.反過來，如果物體受到平衡力的作用，則這個物體一定保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài).因此，根據(jù)物體的運動狀態(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動狀態(tài).學習“力的平衡”知識的意義就在于此.

學習“二力平衡”知識時，要特別注意以下幾點：

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力的大小相等，方向相反，并且作用在同一直線上，則這兩個力平衡.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分析疊加的物體的受力情況，和求作某個物體在水平方向或豎直方向上某個力的大小.

例1 工人師傅用80 N的水平向前的推力，推著一輛小車在水平方向上勻速直線前進.突然，他發(fā)現(xiàn)正前方不遠處有一位老人，為了避免相撞，他立即用200 N的水平向后的力拉車，當車仍水平向前運動時，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力及這幾個力的大小和方向有關.小車受到向后的拉力后繼續(xù)向前運動時，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在水平方向上勻速前進”，說明小車此時受到的摩擦力f_摩和推力F_推是平衡力，即f_摩=F_推=80 N.工人師傅在推車或拉車時，由于車對地面壓力不變，接觸面粗糙程度未變，故車受到的摩擦力不變（方向也未變，向后），所以F_合=F_拉+f_摩=200 N+80 N=280 N.

答案：A

點評： （1） 求力的問題的基本思路：一是進行受力分析，二是進行狀態(tài)分析.利用平衡狀態(tài)對應平衡力，求解未知力.（2） 在分析受力時，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，下列說法中正確的是（）.

A. 水平力F與木塊所受到的重力是一對平衡力

B. 水平力F與木塊所受到的摩擦力是一對平衡力

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問題：（1） 判斷兩個力是否是一對平衡力，一是看兩個力的三要素是否滿足平衡力要求，二是看物體的狀態(tài)，在這兩個力的方向上物體是否是靜止（或勻速直線運動）.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力——重力和摩擦力，且木塊靜止，所以重力和摩擦力是一對平衡力.（2） 再看摩擦力大?。罕绢}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有確定的關系，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

點評： 在分析摩擦力時，要注意區(qū)分是靜摩擦力還是滑動摩擦力.不能把影響滑動摩擦力大小的兩個因素（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，這時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，則拉力應是_____N.

2. 兩個大小均為10 N的力作用在一個物體上，已知這兩個力的三要素完全相同，則這兩個力的合力為_____N.

3. 兩個同學向相反的方向各用10 N的力拉一個放在光滑水平面上的彈簧測力計，此時彈簧測力計的讀數(shù)為（）.

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

4. 一個物體受到平衡力的作用，它（）.

A. 一定靜止

B. 一定做勻速直線運動

C. 可能靜止，也可能做勻速直線運動

D. 無法判斷

5. 一輛汽車質量為5 t，在水平公路上勻速行駛時，受到地面摩擦阻力是800 N，風的阻力是200 N，汽車的牽引力為多大？地面對汽車的支持力多大？

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

責任編輯/姜明長