物體平衡的種類及其判斷方法

物理競賽中把物體的平衡分為：穩定平衡、不穩定平衡和隨遇平衡。它是處于重力場以及其他有勢場的物體在場作用下的三種平衡情況。處于勢場的物體和場一起具有勢能，而物體都有向勢能較小位置運動的趨勢。

（1）穩定平衡：如果平衡物體受外界微小擾動偏離平衡位置時，該物體在所受各力或力矩的作用下將回到平衡位置，這種平衡稱為穩定平衡。例如，帶正電的小球在兩個帶等量正電荷中點時的平衡狀態就可視為穩定平衡。從能量角度看，所謂穩定平衡是指物體處于勢能最小位置時的平衡。對它有一個微小的擾動，使它離開平衡位置，外界就必須對它做功，這樣勢能增加，擾動后物體就要自動地回到原來勢能較小的位置。

（2）不穩定平衡：當物體達到平衡后，受到微小擾動而偏離平衡位置時，如果該物體在各力或力矩的作用下將繼續偏離平衡位置而不會再回到平衡位置，這種平衡稱為不穩定平衡。例如，帶負電的小球在兩個帶等量正電荷中點時的平衡狀態就可視為不穩定平衡。從能量角度看，所謂不穩定平衡是指物體處于勢能最大時的平衡。使它離開平衡位置，外界不必對它做功。任何微小擾動，總引起重力對它做功，勢能減小，這樣它將繼續減小勢能，再也不可能回到原來那個勢能最大的位置。

（3）隨遇平衡：如果平衡物體受外界微小擾動而偏離平衡位置時，該物體所受合力或合力矩仍為零，并能在新的位置繼續保持平衡，這種平衡稱為隨遇平衡。例如，與液體密度相同的實心物體浸沒在該液體內部的平衡狀態就可稱為隨遇平衡。從能量角度看，所謂隨遇平衡是指處于平衡狀態的物體，在受到微小擾動后，勢能始終保持不變，因此可以在任意位置繼續保持平衡。

如何來判斷物體的平衡種類？常用的方法有以下幾種。

（1）受力（力矩）分析法：當質點偏離平衡位置時，如果所受外力指向平衡位置，則是穩定平衡；如果外力背離平衡位置，則是不穩定平衡；如果外力為零，則是隨遇平衡。有轉軸的物體，當它偏離平衡位置時，如果所受外力矩有把物體拉回平衡位置的傾向，物體是穩定平衡；如果外力矩有把物體推離原平衡位置的傾向，則屬于不穩定平衡；如果外力矩為零，則屬于隨遇平衡。

例如，在凹面底部的小球，由于某種因素，小球稍稍偏離平衡位置，重心升高，重力勢能增大，重力和支持力不再保持平衡，合力指向原來的平衡位置，小球會恢復平衡，這種平衡是穩定平衡。

位于凸面端的小球稍稍偏離平衡位置后，重心降低，重力勢能減少，重力和支持力也不再平衡，合力指向遠離原來平衡位置的方向，這種平衡為不穩定平衡。