淺談來自生活中的平衡力問題

潘蘭革

摘要：在初中物理的力學(xué)教學(xué)內(nèi)容中，平衡力是一項(xiàng)重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容，尤其是在實(shí)際生活中，平衡力可以說是無處不在，本文通過對一些常見的生活現(xiàn)象進(jìn)行解析，分析其中的平衡力問題，達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)踐的目的，提高物理知識解決生活問題的能力。

關(guān)鍵詞：生活 平衡力

平衡力指的是受力物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，則這力的作用合力為零，我們就說物體受到的力是平衡力。即：若受到作用力的物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，它所受到的力一定是平衡力。

平衡力在生活中隨處可見，下面擷取幾個小問題進(jìn)行淺析。

問題一：平面上有一個不倒翁，當(dāng)平面傾斜且不倒翁靜止不動時，不倒翁的狀態(tài)是（ ）

解析：不倒翁靜止不動時，受到的是平衡力。不倒翁受到三個作用力，分別是重力、平面支持力、平面的摩擦力。如圖所示：

不倒翁受到的三個力之間都不符合二力平衡力的要點(diǎn)：在一條直線、方向相反。但是，不倒翁靜止不動，很明顯就是受到了平衡力。仔細(xì)考慮，可以發(fā)現(xiàn)，不倒翁受到重力是毋庸置疑的，另一個應(yīng)該是和重力方向相反、在一條直線上的力。其實(shí)就是摩擦力和支持力的合力。此問題中的二力平衡力就是重力、摩擦力和支持力的合力。

問題二：小明沿水平方向推小車，但小車仍保持靜止。小明加大力氣推小車，使小車保持勻速直線運(yùn)動。分析小車靜止不動和勻速直線運(yùn)動時的平衡力。

解析：小明沿水平方向推小車，但小車仍保持靜止，說明了小明對車的推力等于車受到的阻力。這時的阻力是地面對小車的靜摩擦力。這時，小車受到的平衡力是推力和靜摩擦力。

當(dāng)小明加大力氣推小車，推力克服了最大靜摩擦力，使物體開始了運(yùn)動，以后只要保持推力等于滑動摩擦力，就可以實(shí)現(xiàn)小車勻速直線運(yùn)動。當(dāng)小車勻速直線運(yùn)動時，小車受到的平衡力是推力和滑動摩擦力。

問題三：小明去釣魚，站在河岸邊，手里提著一條細(xì)線，線上掛有一條魚。此時，小明和魚都靜止不動，則小明、細(xì)線、魚共同所受的重力與地面給小明的支持力相等。對不對？為什么？

解析：小明、細(xì)線、魚共同所受的重力與地面給小明的支持力相等的說法是正確的。小明、細(xì)線、魚共同所受的重力可以看成是一個力，由于小明是站在地面上的，所以小明對地面的壓力等于小明的重力，重力和支持力是平衡力，壓力和支持力是一對相互作用力。因?yàn)槠胶饬κ窍嗟鹊?，相互作用力也是相等的，所以小明、線、魚共同所受的重力與地面給小明的支持力相等。

問題四：小明在廣場上玩耍，買了一個充有氦氣的氣球，小明將氣球系在一輛玩具小汽車上，并將玩具小汽車放置在光滑的水平地面上。無風(fēng)時細(xì)繩處于豎直方向，當(dāng)一陣風(fēng)沿水平方向吹向氣球時，以下說法正確的是（ ）

A.小汽車可能被拉離地面

B.氫氣球仍處于靜止?fàn)顟B(tài)

C.小汽車一定沿地面滑動

D.小汽車仍處于靜止?fàn)顟B(tài)

解析：小車在地面靜止不動時受氣球拉力和地面支持力以及重力的作用，當(dāng)風(fēng)沿水平方向吹向氣球時，細(xì)繩拉小汽車的力由豎直方向變?yōu)樾毕蛏希瑫a(chǎn)生一個水平方向的合力，由于氣球受風(fēng)力的作用，所以繩子也對小車有了水平方向的力（可以將氣球和車視為整體），使得小汽車沿地面滑動。

問題五：小明站在秤上稱體重，當(dāng)小明靜止站在秤上時，下列屬于平衡力的是（ ）

A.人的重力與秤對人的支持力

B.人對秤的壓力與秤對人的支持力

解析：此題正確答案是A，平衡力必須是施加在一個物體上。A項(xiàng)為平衡力，B項(xiàng)為相互作用力，即作用力與反作用力。平衡力要涉及3個物體，兩個施力物體，一個受力物體。在A項(xiàng)中，人受到重力和支持力，人受到的重力，地球是施力物體，人為受力物體，秤對人的支持力，施力物體為秤，人還是為受力物體，且這兩個力的作用點(diǎn)在同一個物體上，即這兩個力有同一個受力物體，且方向相反，大小相等。相互作用力只涉及兩個物體，一個施力一個受力，且彼此為施，彼此為受，如B項(xiàng)中，人對秤的壓力，人為施力物體，秤為受力物體，而秤對人的支持力，則秤是施力物體，人為受力物體，且這兩個力的作用點(diǎn)在不同的物體上，人對秤壓力的作用點(diǎn)在秤上，秤對人的支持力的作用點(diǎn)在人上，因此，這兩個力不在同一個受力物體上。

問題六：如果一個運(yùn)動的物體在水平方向受到平衡力，是不是只能在水平方向勻速直線運(yùn)動，而不能其他方向？如果一個運(yùn)動物體受到重力和支持力的平衡力是不是只能豎直運(yùn)動，不能水平運(yùn)動？

解析：不是。運(yùn)動中的物體在某個方向受到平衡力，則在該方向上做勻速直線運(yùn)動或靜止。在其他方向上的運(yùn)動狀態(tài)與某個方向無關(guān)。按照牛頓第一定律，一切物體總保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。牛頓在第一定律中指出了力與物體運(yùn)動間的關(guān)系，合力是改變物體的速度的原因。而當(dāng)物體受力平衡時受的合外力為零，所以物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動。

本文從多個方面展示了平衡力在生活中的不同表現(xiàn)形式，解析了判斷分析平衡力的一些常用方法技巧，但是法無定法，還需要在日常學(xué)習(xí)練習(xí)時多作總結(jié)和歸納，靈活運(yùn)用，抓住其中的關(guān)鍵因素和知識點(diǎn)，既可以單獨(dú)運(yùn)用，也可以組合運(yùn)用，才能透過現(xiàn)象看本質(zhì)，有的放矢地解決問題。

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（責(zé)編 田彩霞）