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浅谈二力平衡条件的活用

一、什么是物体的平衡

平衡是指物体保持静止状态或者匀速直线运动状态。处于平衡状态的物体，它所受到的合外力一定为零。反过来也成立，如果一个物体所受的合外力为零那么它一定处于静止状态或者匀速直线运动状态。但是学生在运用二力平衡条件解题的时候，往往会犯错。其根本原因就是对力和运动关系没有弄透，造成了遇到问题就不知道从哪里入手了。满足平衡条件的物体的运动状态只有两种，一是静止，二是匀速直线运动，如果物体处于任何一种，都可以认为物体物体是处于平衡状态。然后对物体进行受力分析，找出物体在某个方向上所受到的力，那么问题就可以解决了。下面我就平衡条件如何活用，从以下几个方面来探讨下。

二、二力平衡条件的活用

（一）、平衡条件解决受定势思维影响的问题

所谓受到定势思维影响，是指自己学生往往是根据过去的经验来判断，而不是根据我们的平衡条件来判断，比如轻杆对物体作用力的方向问题。很多同学都会记得绳子对物体只能提供拉力，而轻杆既可以对物体提供拉力，也可以对物体提供支持力，但往往认为轻杆对物体的支持力总是沿着杆的方向的。比如下题：

例1、如图1中甲乙图所示，一个小球固定在轻杆上静止，则对于小球的受力情况分析，下列说法不正确的是()

A.甲图中轻杆对小球的作用力竖直向上

B.乙图中轻杆对小球的作用力沿杆指向上方

C.甲图中小球受重力和杆对它竖直向上的作用力甲乙

D.乙图中小球受重力作用和轻杆对它竖直向上的作用力图1

解析：在例1中很多同学往往会认为D选项是不正确的，选D的原因就是认为轻杆对小球的作用力沿杆的方向。因为甲图中轻杆对小球的作用力沿杆的方向，也就是竖直向上的。所以在乙图中，也是认为小球受到轻杆的作用力也是沿着杆的方向，这种判断就是受到定势思维的影响，没有从平衡状态来进行受力分析。乙图中小球也是静止状态，受力平衡，只受重力作用和轻杆的对他的作用力而重力方向竖直向下，所以轻杆对它的作用力也就是竖直向上，这样才能满足，平衡条件。因此该题应该选B。

（二）、平衡条件解决摩擦力的问题

对摩擦力的求解也是学生感到困难的问题，其实学生遇到的问题，也就是对物体进行受力分析的时候，遇到了问题——不会从物体的运动状态来判断物体是否属于受力平衡，如下例：

例2、如图2所示，叠放在一起的物体A和B，在大小为F的恒力作用下沿水平面做匀速直线运动，不考虑空气阻力，则下列结论中正确的是（）

图2

A．地面有可能是光滑的

B．物体A和B之间有可能是光滑的

C．物体A和B之间有摩擦力

D．物体B的重力和地面对B的支持力是一对相互作用力

解析：例2中题目已经给出物体是做匀速直线运动，这就是一种平衡状态。对AB整体而言，受到水平向右的外力F作用，所以地面对整体施加一个水平向左的摩擦力，所以地面不可能是光滑的。再对A单独进行受力分析，在水平方向上如果A受到B的摩擦力作用，无论是向左还是向右，都没办法找到别的物理对A施加第二个力跟它满足二力平衡，所以A和B之间没有摩擦力。因此该题的答案应该选择B。

例3、如图3甲所示，水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体的速度v与时间t的关系如图乙所示，以下说法正确的是（）。

图3

A．2~4秒物体做匀速直线运动

B．0~2秒，物体静止，推力等于摩擦力

C．2~4秒物体受到的摩擦力是3N

D．4~6秒，物体受到的摩擦力与水平推力不是一对平衡力

解析：例3中结合了图像来考查摩擦力的问题，但关键还是要先看物体的运动状态，在从速度时间图上可以看出，0到2秒内物体处于静止状态，而在力和时间图像中，0到2秒内秒内物体受到水平向右的外力F=1N，由平衡条件可以知到地面对物体一定施加了一个水平向左的静摩擦力，而静摩擦力大小跟外力大小相等方向相反，所以静摩擦力等于1N。在2到4秒内，由速度时间图像可以知道物体做匀加速直线运动，而在力和时间图像中，在这段时间内物体受到的外力大小变为3N，但匀加速直线运动不是平衡状态，虽然受到滑动摩擦力，但摩擦力大小肯定不是3N。那么，摩擦力应该为多大呢？我们再来看4到6秒内，从速度时间图像可以看出物体做匀速直线运动，从力和时间图像可以看出，在这段时间内物体受到的外力为2N，匀速直线运动是平衡状态，大小跟外力相等方向相反，所以物体受到的摩擦力为2N。因此该题的答案应该选择B。

（三）、平衡条件解决浮力的问题

在浮力的计算问题中，也可以用平衡条件来解答关于浮力的问题。

例4、如图4所示，甲、乙是两个体积和形状相同的实心长方体，在水中静止时如图所示，则下列说法正确的是（）

图4

A．甲、乙物体在水中受到的浮力相等

B．甲物体受到的浮力小于乙物体受到的浮力

C．甲、乙物体排开水的重力大小相等

D．甲、乙物体下表面受到水的