解读二力平衡

杨振合

一、二力平衡概念

如果物体在几个力的作用下处于静止状态或匀速直线运动状态，我们就说该物体处于平衡状态.物体处于平衡状态时，受到平衡力的作用.若处于平衡状态的物体只受到两个力的作用，则这两个力相互平衡，简称二力平衡.如静止在桌面的茶杯，受到重力和支持力的作用，重力和支持力二力平衡；在平直公路上做匀速直线运动的汽车，竖直方向上重力和支持力二力平衡，水平方向上牵引力和摩擦阻力二力平衡.

二、探究二力平衡的条件

“探究二力平衡的条件”实验选用小卡片做实验，是因为小卡片的重力远小于钩码对卡片的拉力，所以小卡片的重力对实验的影响可以忽略不计.在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个力方向相反，且在同一条直线上，当两端钩码数量相等时，小卡片静止，即小卡片处于平衡状态；当两端钩码数量不等时，小卡片向钩码数量多的一端加速运动，即小卡片不能平衡.这说明相互平衡的两个力大小相等.把小卡片转过一个角度，使小卡片受到的两个拉力不在一条直线上，但大小相等、方向相反.松手后，小卡片转动，即小卡片不能平衡，这说明相互平衡的两个力在同一直线上.

解析 实验时，将系于小卡片两对角的线分别跨过左右支架上的滑轮，在线的两端挂上钩码，使作用在小卡片上的两个拉力方向相反，并通过调整钩码的数量来改变拉力的大小.当两端钩码数量相等时，小卡片平衡.当小卡片平衡时，将小卡片转过一个角度，松手后小卡片不能平衡，设计此实验步骤的目的是为了探究不在同一直线上的力能否平衡.为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡，可进行的操作是：把小纸片剪成两半.小明选用木块放在水平桌面上做实验，由于木块与桌面间有摩擦力的作用，可能影响实验结果，而小卡片的重力远小于钩码对卡片的拉力，小卡片的重力对实验的影响可以忽略不计，所以小华的实验优于小明的实验.

三、判断二力平衡

当作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反且作用在同一直线上时，两个力才能平衡，这就是二力平衡的条件.二力平衡条件概括为：同体、共线、等值、反向.“同体”指相互平衡的两个力作用在同一物体上；“共线”指相互平衡的两个力作用在同一直线上；“等值”指相互平衡的两个力大小相等；“反向”指相互平衡的两个力方向相反.判断二力平衡，要从“同体、共线、等值、反向”四个条件作出判断.判断二力平衡时，要特别注意相互作用力与二力平衡的区别，一对相互作用力大小相等、方向相反、在同一直线上，但不是作用在同一物体上，如静止放在课桌上的物理课本，物理课本对课桌的压力与课桌对物理课本的支持力是一对相互作用力，而不是一对平衡力.

例4 茶杯静止在水平桌面上，以下属于一对平衡力的是（ ）.

A.茶杯受到的重力与茶杯对桌面的压力

B.茶杯受到的重力与桌面对茶杯的支持力

C.茶杯对桌面的压力与桌面对茶杯的支持力

D.茶杯受到的重力与桌子受到的重力

四、二力平衡的应用

利用二力平衡知识，可以根据其中一个力的大小和方向判断另一个力的大小和方向，如一个重为6N的苹果静止放在桌面上，苹果的重力和桌面对苹果的支持力是一对平衡力，所以桌面对苹果的支持力为F=G=6N.也可以利用二力平衡条件判定物体的运动状态.若物体只受到两个力的作用，并且满足二力平衡时，则可以判定物体处于静止状态或匀速直线运动状态.

解析 小球静止，处于平衡状态，在竖直方向上，重力和支持力二力平衡，所以杆对小球的作用力竖直向上，大小为mg.应选A.