容易混淆的兩對力

在2008年北京奧運會上，美國游泳奇才菲爾普斯17次躍進“水立方”的泳池，獨攬8枚金牌，打破了7項世界紀錄，成為舉世矚目的焦點，美國游泳隊一直以“高科技含量”聞名于世，其中流動測量技術(flow measurement techniques)就是美國游泳健兒頻頻奪冠的堅強后盾，專家們認為，如果能夠把運動員施加于周圍水流的作用力過程以及水流對運動員的反作用力詳細過程研究清楚。就能幫助運動員獲得最佳的平衡狀態(tài)和泳距，從而發(fā)揮出自身最大的運動潛能，該項研究涉及到的正是同學們在學習過程中容易混淆的兩對力——平衡力和相互作用力。

一、平衡力和相互作用力的區(qū)別

我們知道人游泳時手和腳對水有向后的力，由于物體間力的作用是相互的，水對手和腳就有向前的力，于是運動員就可以前進了，物理學中把物體間相互作用的這兩個力稱為相互作用力，在游泳過程中，運動員還要極力在豎直方向上保持身體的平衡狀態(tài)，此時他在豎直方向上受到了重力和浮力作用，一個物體在兩個力的作用下，如果保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，這兩個力就稱為平衡力，那么平衡力和相互作用力有什么異同呢?下面我們首先從三個方面來談談它們之間的區(qū)別：

1 受力物體：平衡的兩個力是作用在同一個物體上的，例如用彈簧測力計測物體的重力，當物體靜止時，物體受到兩個力的作用，即重力G和彈簧測力計向上的拉力T₁，這兩個力就是一對平衡力，這一對平衡力都作用在重物上；而相互作用的兩個力則是分別作用在兩個物體上的，還是以上面的彈簧測力計測物重為例，拉力T₁是彈簧測力計對重物向上的拉力，同時重物也對彈簧測力計產(chǎn)生一個向下的拉力T₂，T₁和T₂就是一對相互作用力，它們分別作用在重物和彈簧測力計上。

2 依存關系：平衡的兩個力不一定同時產(chǎn)生，同時消失，它們之間沒有互相依存的關系，在上例中，若把重物放下，彈簧測力計對重物的拉力T₁消失，但重物受到的重力G卻依然存在；而相互作用的兩個力，會隨兩個物體發(fā)生相互作用而同時產(chǎn)生。在兩個物體相互作用結(jié)束時也會同時消失。它們之間有著互相依存的關系，比如把重物放下后，彈簧測力計和重物之間將不再有力的作用。

3 效果：平衡的兩個力，因作用在同一個物體上，它們的效果是能相互抵消的，如彈簧測力計對物體的拉力和物體所受重力的合力為零，而相互作用的兩個力，因分別作用在兩個物體上，它們各自產(chǎn)生的作用效果不能相互抵消。

當然平衡力和相互作用力也有相同之處：它們的大小都相等，方向都相反，且都作用在一條直線上。

二、平衡力和相互作用力的應用

與平衡力和相互作用力有關的物理現(xiàn)象在我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見，比如說，人走路時，腳對地面有向后的力，由于力的作用是相互的，地面對腳就有向前的力，所以人就前進了，這是一對相互作用力；當人站在水平地面上時，人受到的重力和地面對人的支持力就是一對平衡力：在馬路上勻速行駛的汽車所受的摩擦力和牽引力也是一對平衡力。

我們知道直升機是西方工業(yè)大國發(fā)明的，但其基本原理卻產(chǎn)生于中國古代，早在4000多年前，智慧的中國人民就為孩子發(fā)明了一種玩具——“竹蜻蜓”，它是由一根竹棒和一個(或幾個)竹片構(gòu)成的，竹片被削成了向同一方向的傾斜面，當孩子們用雙手夾住竹棒使勁一搓時，“竹蜻蜓”就會旋轉(zhuǎn)著飛向空中，同學們，你知道“竹蜻蜓”的飛行原理嗎?原來，“竹蜻蜓”的扇葉在旋轉(zhuǎn)過程中。對空氣有向下的力，由于力的作用是相互的，空氣對扇葉就產(chǎn)生了向上的力，所以“竹蜻蜓”就能升空了，現(xiàn)代直升機就是一種以旋翼作為主要升力來源、能垂直起落的飛行器，當旋翼旋轉(zhuǎn)時，將空氣往下推，由于力的作用是相互的，被往下推的空氣反過來對旋翼產(chǎn)生一個向上的作用力——升力，當升力的大小等于直升機的重力時(此時升力和重力就是一對平衡力)，直升機就可以勻速向上飛行了。

三、平衡力和相互作用力的解題要點

在實際應用中如何區(qū)分平衡力和相互作用力呢?關鍵是要分析清楚每個力的施力物體和受力物體，如果二力的受力物體相同。且符合大小相等、方向相反、作用在同一直線上的條件，則是平衡力；如果二力的施力物體又同時是受力物體，即：甲物體對乙物體有力的作用，乙物體對甲物體也有力的作用，則它們?yōu)橄嗷プ饔昧Α?/p>

下面我們就以幾道典型的中考題為例，和同學們一起分析體會。

例1 一個杯子放在水平桌面上處于靜止狀態(tài)，下列各對力中，屬于平衡力的是( )，屬于相互作用力的是( )。

A 桌子受到的重力和杯子對桌面的壓力

B 桌子受到的重力和地面對桌子的支持力

C 桌面對杯子的支持力和杯子對桌面的壓力

D 杯子受到的重力和桌面對杯子的支持力

解析 A中兩個力的方向均向下，所以不屬于兩類力的范疇：B選項具有一定迷惑性，很容易讓人誤以為是平衡力，但要注意的是，地面對桌子的支持力大小等于桌子和杯子的總重，所以不符合平衡力應大小相等的條件。

答分別選D、C

例2甲乙兩隊進行拔河比賽，甲隊拉繩子的力和乙隊拉繩子的力分別為F₁和F₂，繩子自身重力不計，結(jié)果甲隊贏了，則F₁和F₂的大小關系為( )，

A F₁=F₂ B F₁>F₂

C F₁2 D 無法確定

解析很容易誤選B，這是由于生活經(jīng)驗的干擾引起的，在生活實踐中一般認為，誰力氣大，拔河中誰就獲勝，在實際拔河比賽中，甲乙兩隊同時拉著一根繩子，通過這根繩子兩隊發(fā)生了力的相互作用，繩子相當于增長了兩隊的手臂，雙方拉繩子的力可以認為直接作用在雙方的隊員身上，因此甲隊拉繩子用的力和乙隊拉繩子用的力是一對相互作用力，它們的大小應該相等，拔河時的勝負不是取決于誰對繩子的拉力的大小，而是取決于兩隊所受地面摩擦力的大小，因此穿上鞋底有凹凸花紋的鞋子、選擇體重較大的隊員參賽。從而盡量增大地面對腳底的摩擦力，以奪取比賽的勝利。

答選 A。