平衡力和二力平衡

平衡力和二力平衡知识是初中力学的重要内容之一.其中，二力平衡的知识既与物体受力分析密切相关，又为进一步学习力与运动的关系奠定基础，因而，它是知识链中承前启后的重要环节.

一、知识精讲

1.平衡状态――物体在几个力的作用下处于静止或匀速直线运动状态，我们就说物体处于平衡状态.

可见，判断一个物体是否处于平衡状态的依据是：物体是否处于静止或匀速直线运动状态.如：静止在桌面上的物体，在平直轨道上匀速行驶的火车，停泊在海港的轮船，匀速上升的飞艇，他们均处于平衡状态.

2.平衡力――使物体处于平衡状态的几个力称做平衡力.

平衡力并不是一个实际存在的作用力，它仅是一个物体在平衡状态下所受的几个作用力间的一种相互关系而已.因此，对物体进行受力分析时，不能把平衡力看成是另一个实际作用力，只有处于平衡状态下的物体才有平衡力的关系.

3.二力平衡――物体在两个力的作用下处于平衡状态，就叫做二力平衡.

物体处于平衡状态时，可能是两个或更多个力同时作用的结果.其中，最简单的情况是受两个力作用而平衡，即“二力平衡”，若受三个力作用而平衡则称“三力平衡”.理解二力平衡概念时要抓住两个要点：一是“一个物体同时受两个力的作用”；二是“物体要保持静止或匀速直线运动状态”.

4.二力平衡的条件――当作用在一个物体上的两个力，如果大小相等、方向相反、且在同一条直线上，这两个力就彼此平衡，称为一对平衡力.

归纳起来有四点：同体(同一物体)、等值(大小相等)、反向(二力方向相反)、共线(二力在同一直线上)，这也是判断物体所受二力是否平衡的重要依据.

平衡力与相互作用力的区别是：相互平衡的两个力均作用在同一物体上，而相互作用的两个力分别作用在两个不同的物体上，其余条件则完全相同.

二、例题精析

例1一个物体受到两个力的作用，这二力的三要素完全相同，则两个力().

A．肯定是平衡力

B．肯定不是平衡力

C．一定是重力和支持力

D．一定是拉力和摩擦力

解析三要素完全相同的两个力，其特点是：同体、等值、同向.这显然不符合二力平衡条件中的“反向”特征，所以肯定不是一对平衡力.正确选项是B.

点评本题主要考查二力平衡条件的应用.“相互平衡的二力”与“三要素相同的二力”唯一的区别就在于“方向的异同”，而这一点也是最容易忽视和混淆的一面.

例2一物体以1m／s的速度在水平桌面上做匀速直线运动，受到的摩擦力是40N；若速度增大到3m／s后，仍在该水平桌面上做匀速直线运动(不计空气阻力)，此时它受到的摩擦力为().

A．大于40NB．小于40N

C．等于40ND．条件不足，无法判断

解析做匀速直线运动的物体，无论其速度大小如何，均为平衡状态，因而受力平衡.本题中相互摩擦运动的两个物体除了先后两次匀速运动速度不同外，其它条件均未变，则先后两次的摩擦力均相同.正确选项为C.

点评本题最易出错的是：速度增大因而摩擦力减小，误选B.事实上，拉力与摩擦力始终是一对平衡力，其大小并不随速度改变而改变.解答此类问题切忌思维定势，关键在于抓住题眼――匀速直线运动.

例3如右图，一个重为50N的铁块静止放在水平地面上，张华用30N竖直向上的拉力欲提起它，但铁块仍未动，则下列说法正确的是().

A．铁块重力与地面对铁块支持力是一对平衡力

B．张华的拉力与铁块的重力是一对平衡力

C．张华的拉力与铁块对地面的压力是一对相互作用力

D．地面对铁块的支持力与张华拉力的合力大小等于铁块的重力

解析对物体进行受力分析可知，铁块在三力作用下平衡，分别是：竖直向下的重力50N、竖直向上的拉力30N、地面竖直向上的支持力20N.选项A、B中所指的二力大小不等；选项C中的两个力分别作用在两个物体上，但不是一对相互作用力.正确选项是D.

点评本题考查了平衡力、相互作用力、合力等知识点的理解和应用能力.解答时要针对具体的力画出受力分析图，再依据条件判断则更为直观.

例4在探究二力平衡条件的实验中，用细线系住薄木板的左右两端，细线的两端跨过桌边的滑轮各悬挂一个质量相同的钩码，木板才能在如左图位置保持静止.

①木板静止时受到的两个拉力大小相等.说明二力平衡的条件之一是.

②若把木板扭转一个角度，使两个力的作用线不在同一直线上，放手后木板不能静止，重新平衡后，两个力的方向又在同一直线上了.说明二力平衡的另一条件是 .

解析①两个力大小相等；②两个力必须在同一直线上.

点评本题是通过实验探究的方法研究二力平衡的条件.我们不仅要能正面解答此类问题，而且要学会如何根据实验探究目的去设计合理的实验方案并独立完成实验，这是初中物理学习过程中必需掌握的基本方法和技能.

三、练习

1.一个重100N的正方体物体，在20N水平向右的拉力作用下保持匀速直线运动状态，请用力的示意图表示物体的受力情况.

2.如右图所示，箱体顶部固定一根弹簧，其下端挂有一物体，若整个箱体由竖直向下匀速运动变为竖直向下减速运动时，弹簧的长度将().

A．变长B．变短

C．不变D．无法确定

参考答案

1.竖直方向受重力、地面支持力，大小均为100Ｎ；水平方向受拉力、摩擦力，大小均为20N(图略). 2.B

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