二力平衡
物體在兩個力的作用下處於平衡狀態
徠物體在幾個力的作用下保持靜止或作勻速直線運動,那麼該物體處於平衡狀態。如果物體在兩個力的作用下處於平衡狀態,那麼這兩個力是相互平衡的,簡稱二力平衡。
大小:相等;
方向:相反二力作用在 同一物體上,且在同一條直線上;
作用效果:物體保持靜止狀態或向任一方向運動做勻速直線運動狀態;
即:作用在同一物體上的兩個力,如果大小相等、方向相反,並且在同一條直線上,這兩個力就彼此平衡。
二力平衡的條件是:大小相等、方向相反、作用在一條直線上、作用在一個物體上.
注意:二力平衡的條件簡單來說就是 同物、等大、反向、共線。特別是“同物”和“共線”這個條件往往被初學者遺漏,而造成對二力平衡做出錯誤判斷。
(注意區分好 平衡力與 相互作用力之間的異同)。
二力平衡的示意圖
1.相同:大小相等 方向相反且都在在同一條直線上。
2.不同:平衡力:作用在同一物體上,是兩種力。
相互作用力:作用在不同物體上,是一種力,同時產生同時消失(力相互抵消)。
二力平衡是指A→B←C,而相互作用力是指。
非平衡力和物體運動狀態的變化
很多事例表明物體受非平衡力作用時,其運動狀態是會變化的,有的由靜到動,有的由動到靜,有的由快變慢,有的由慢變快,還有的改變物體原始運動方向做曲線運動。
兩個力作用在物體上,如果物體 不能保持靜止或勻速直線運動狀態,則這兩個力的作用效果 不可相互抵消(合力不為0),我們就說這兩個力不平衡,也叫非平衡力。
注意
物體在被拋入空中最高處的瞬間(也就是自由落體運動的第一瞬間)時是速度為0的,但卻不屬於靜止,
二力平衡
曲線運動是屬於變速運動,不屬二力平衡。
廣義上的二力平衡還應包括力矩平衡。
如果一個物體所受到的兩個力(或多個力)的合力是0,那麼就說這個物體處於力矩平衡狀態,處於力矩平衡的物體靜止或處於勻速旋轉(廣義上的平衡狀態)。
平衡力與作用力的比較:
相同點:【1】作用在同一物體上【2】大小相等【3】方向相反【4】作用在一條直線上,可以簡單記為:力同體、力等大、力相對、力共線。
不同點:【1】平衡力的作用在同一條物體上,可以是不同性質的力;
相互作用力作用在不同物體上,是相同性質的力
說明:
在判徠斷物體受到的兩個力是否一對平衡力時,首先要看清楚兩個力是否作用在同一個物體上,然後看其他三個條件是否同時滿足;也可以看物體在這兩個力的作用下是否保持靜止狀態或勻速直線運動狀態。
(1)用彈簧測力計測量物體所受重力時,就是利用二力平衡條件。
(2)放在桌面上的花瓶受到豎直向下的重力和桌面對他豎直向上的支持力,二力平衡。
(3)懸掛著的吊燈,受到豎直向下的重力和吊線對它豎直向上的拉力,二力平衡。
(4)在水平道路上勻速直線運動的汽車,水平方向受到向前的牽引力和向後的阻力,二力平衡。
(5)在豎直方向,汽車受到向下的重力和路面對它向上的支持力,二力平衡。
(6)當物體懸浮或漂浮在液體(氣體)中,浮力等於重力,二力平衡解題。
物體受力條件 | 物體運動狀態 | 說明 |
受平衡力 | 靜止或勻速直線運動 | 力不是產生(維持)運動的原因 |
受非平衡力 | 加速運動或減速運動 | 力是改變物體運動狀態的原因 |
實驗:探究二力平衡的條件
實驗目的:
1.經歷探究二力平衡條件的實驗過程,歸納、總結得出結論。
2.通過認識平衡力和平衡狀態關係,進一步體會力與運動的密切關係。
3.通過參與實驗活動,培養學生積極參與主動與科學探究實踐的思想和互相配合的協作精神。
實驗原理:
力能改變物體的運動狀態。
實驗器材:
小車、棉線、鉤碼、滑輪等。
實驗步驟:
1.如圖1,把小車放在光滑的水平桌面上,向掛在小車兩端的托盤裡放鉤碼。這樣小車在水平方向受到兩個拉力,用力的示意圖畫出小車受到的兩個拉力。觀察小車在什麼情況下保持運動狀態不變。
2.用手按住小車,改變兩端鉤碼數量,使兩個拉力大小不等。然後鬆手,觀察小車能不能保持靜止。
3.用手按住小車,讓兩端鉤碼數量相等,讓兩個力的方向相同,然後鬆手,觀察小車能不能保持靜止。
4.用手按住小車,讓兩端鉤碼數量相等,讓小車扭轉一個角度,然後鬆手,觀察小車能不能保持靜止。
5.用手按住小車,讓兩端鉤碼數量相等,再讓拉力方向相反,且在同一條直線上,然後鬆手,觀察小車能不能保持靜止。
分析論證:
要保證物體處於平衡狀態,則作用在同一個物體上的兩個力,必須大小相等,方向相反,並作用在同一條直線上。簡單地說,就是:同體、等值、反向、共線。
評估:
該實驗中的小車在水平方向還要受到摩擦阻力,使小車在水平方向受到的力實際是三個。如果阻力比兩個拉力小得多,可以忽略的話,可以近似認為小車水平方向只受到兩個拉力。這就要求桌面儘可能光滑;小車的輪子滾動自如;選取質量較大的鉤碼,使兩個拉力盡量大些,以削弱摩擦阻力的影響。所用的兩個托盤也要相同
實驗裝置改進:也可以用一張方形卡片紙(注意重量輕些的好)代替小車作為受力物體,卡紙的兩個對角分別用線穿過並栓牢,線的另兩端繞過鐵架台上的滑輪並掛上鉤碼。然後按上述步驟進行實驗。