浅析二力平衡

孙雪娟

二力平衡是力学的重点内容之一，而二力平衡的条件是分析、解决二力平衡问题的重要依据。也是将来进入高中学习多力平衡的基础。下面我们从四个方面来正确理解二力平衡。

二力平衡的概念

由牛顿第一定律可知。物体完全不受力时。运动状态不变。事实上。我们周围的物体都要受到力的作用，物体在受到力的作用时。也会出现运动状态不变的情况。如静止的沙发、天花板上的吊灯、在平直道路上匀速行驶的汽车，虽然它们都受到力的作用、但却保持静止或匀速直线运动状态。此时。物体受到的几个力的作用相互抵消。相当于不受力。我们说这几个力相互平衡。物体处于平衡状态。

例1 在下列事例中。物体受到平衡力作用的是（ ）。

A.围绕地球做匀速圆周运动的卫星

B.减速进站的火车

C.正在加速上升的火箭

D.在马路上匀速直线行驶的汽车

解析：当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时。物体处于平衡状态。受到平衡力的作用。围绕地球做匀速圆周运动的卫星。速度大小不变。但运动方向在改变。不处于平衡状态。受到的不是平衡力：火车进站时速度在减小，故受力不平衡；火箭加速上升，速度增大，受力不平衡；汽车做匀速直线运动，处于平衡状态。受平衡力作用。D正确。

答案：D

二力平衡的条件

最简单的受力平衡是二力平衡。什么样的两个力才能使物体处于平衡状态呢？

通过实验探究我们发现。作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反、并且作用在同一条直线上。这两个力就彼此平衡。

二力平衡条件的应用

1.根据物体的运动状态判断物体受力情况。

一个物体若处于静止状态或匀速直线运动状态。则物体可能不受力。也可能受平衡力：只要物体的运动状态发生了改变。它一定受力。且受到的力一定是非平衡力。

例2 汽车在一条平直的公路上匀速行驶。先是以30km/h的速度行进。发动机牵引力是10N。司机见路况良好。把车速提到60 km/h。汽车保持60 km/h的速度行驶时。牵引力大小是（ ）。

A.大于10N B.等于10N

C.小于10N D.无法确定

解析：汽车一直做匀速直线运动，受到的是平衡力。竖直方向上。汽车所受的重力和地面对它的支持力二力平衡；水平方向上，汽车受到的牵引力和地面给汽车的摩擦力二力平衡。故无论速度是30 km/h还是60 km/h，汽车受到的牵引力都和地面给它的摩擦力大小相等。由于摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关，汽车速度改变，并不影响摩擦力的大小。所以，汽车速度增大为60km/h后。牵引力的大小依然为10N。

答案：B

2.由物体的受力情况判断物体的运动状态。

物体不受力时或者物体在平衡力作用下。都保持静止状态或匀速直线运动状态。

倒3跳伞运动员在从飞机上跳下。降落伞打开之前，下落会越来越快，此时运动员受到的阻力__重力；打开降落伞后，运动员匀速下落，阻力__重力。（均填“大于”“小于”或“等于”）

解析：运动员在下落过程中受到两个力，竖直向下的重力和竖直向上的空气阻力。降落伞打开之前，运动员下落速度越来越快，说明运动员受到的重力大于阻力；打开降落伞后。运动员匀速下落，处于平衡状态，此时运动员受到的是平衡力，阻力等于重力。

答案：小于 等于

如图1，桌子上的课本受到两个力，竖直向下的重力和桌子对课本竖直向上的支持力。由于课本保持静止状态，所以，课本所受的重力和支持力是一对平衡力。一对平衡力满足如下条件：①大小相等；②方向相反；③作用在同一物体上；④作用在同一条直线上。

从另一个角度出发，桌子对课本有向上的支持力，同时课本对桌子也有一个向下的压力，可见物体间力的作用是相互的，我们把这样一对力称为相互作用力，一对相互作用力满足：①大小相等；②方向相反；③作用在不同物体上；④作用在同一条直线上。

由此可知，平衡力和相互作用力的不同点有：（1）作用点不同，二力平衡中的两个力作用在一个物体上，相互作用力中的两个力分别作用在两个物体上。（2）存在的时间不同。二力平衡中若一个力消失了，另一个力还可能存在：相互作用力中的两个力总是同时存在。同时消失的。

例4 汽车在牵引力的作用下沿平直公路做匀速直线运动，下列判断正确的是（ ）。

A.汽车所受的重力和汽车对地面的压力是一对平衡力

B.汽车受到的牵引力和摩擦力是一对相互作用力

C.汽车对地面的压力和地面对汽车的支持力是一对相互作用力

D.如果汽车所受外力突然完全消失，则汽车会慢慢停下来

解析：A中。汽车所受的重力方向竖直向下。汽车对地面的压力垂直于地面向下，二者不可能是一对平衡力：B中。汽车受到的牵引力是发动机给汽车的，而汽车受到的摩擦力是地面给汽车的。可见二者不是一对相互作用力：C中，汽车对地面的压力和地面对汽车的支持力是一对相互作用力；D中，正在做匀速直线运动的汽车所受外力如果突然完全消失。汽车将保持匀速直线运动状态。

答案：C

责任编辑 程哲