淺談相互作用力和平衡力

孫常見

(雙語學校,河北涿州 072750)

淺談相互作用力和平衡力

孫常見

(雙語學校,河北涿州 072750)

力是物體對物體的作用 理解二力平衡的概念 相互作用力和一對平衡力的區別。

力 物體 互相作用 平衡

力學是初中物理的重要組成部分,而相互作用力和平衡力更是初中物理力學部分的一個重點,同時也是中考必考的熱點之一。在歷年的中考當中,對于此知識點的考查主要滲透在牛頓第一運動定律的綜合應用中,而獨立成題則多以選擇題、填空題、實驗題等題型出現。由于相互作用力和平衡力都有大小相等、方向相反、作用在同一直線上的性質,對于初學階段的學生來說,在學習力的概念和二力平衡時,對相互作用力和平衡力區分不清,這直接影響了對兩個概念的理解,也為正確分析問題留下了誤區。那么,應怎樣理解這兩對力呢？本文結合具體實例歸納平衡力與相互作用力的區別。

1 如何理解力是物體對物體的作用

(1)當發生力的作用時,一定有兩個或兩個以上的物體存在．其中一個叫施力物體,另一個叫受力物體。力不能脫離物體而孤立的存在。

(2)力的作用是相互的,當施力物體對受力物體產生作用時,受力物體同時必然也要對施力物體產生一個力。即物體在發生相互作用的同時,一個物體既是施力物體有是受力物體。例如用手向上提水桶,手對桶有一個向上的作用力,施力物體是手,受力物體是水桶;物體間力的作用是相互的,同時感到水桶對手有一個向下拉的作用力,施力物體是水桶,受力物體是手．一個物體對另一個物體施加力的作用有兩種方式,一種是由物體直接(接觸)作用,另一種是物體之間的間接(不接觸)作用,物體間的相互作用是同時產生,同時消失,沒有先后之分。例如:人推車時,人對車向前的力與車對人向后的力就同時產生。一旦停止推車,車對人的力也就消失了。

(3)當物體之間相互有作用時(如吸引、排斥、擠壓、碰撞等),才會有力的產生,如果僅有兩個物體而沒有發生相互作用,就不會有力的存在。

2 一個物體在兩個力的作用下如果保持靜止狀態或勻速直線運動狀態,則這兩個力相互平衡,就是平衡力

圖1

圖2

圖3

圖4

在理解二力平衡的概念時,我們一定要弄清二力平衡的條件:作用在一個物體上的兩個力,如果在同一直線上,大小相等,方向相反,這兩個力就平衡。需要注意的是:

(1)一個物體受到兩個或兩個以上力的作用時才有可能達到平衡。

(2)平衡力就是物體在外力作用下,仍處于原來的靜止狀態或勻速直線運動狀態。

3 相互作用力和一對平衡力的區別

相互作用力和平衡的兩個力,都是一對力存在,但是這兩個力卻不同。

(1)相互作用力是兩個不同的物體所受到的兩個力。即是相互作用的兩個物體,各自所受到對方所施加的力。

二力平衡中的兩個力是同一物體所受到的兩個力。

(2)相互作用力,是在兩個物體發生相互作用時所同時產生的兩個力,若兩個物體相互作用結束,則兩個力同時消失。

二力平衡中的兩個力并不存在同時產生同時消失的必然聯系。當兩個力中有一個消失時,另一個力并不一定消失,它可以仍然存在,繼續作用在那個物體上,只不過這時原來的平衡狀態結束。

(3)當兩個物體發生相互作用時,這兩個物體的狀態可能會發生變化,原來靜止的可能會運動,原來運動的在發生力的作用時可能會停下來。也就是說,相互作用力各自產生各自的作用效果。

而二力平衡中的兩個力共同作用在同一物體上時,二力作用的共同效果是使物體保持靜止狀態或勻速直線運動狀態。或者說二力平衡中的兩個力的作用效果是互相抵消的。例如:如放在水平桌面上的書,受到的重力和支持力是一對平衡力,它們產生的效果相互抵消,使書保持靜止狀態。

下面,我們舉例對上述情況進行說明。

例1:如圖1所示,一人沿著水平方向用繩子拉一個放在水平地面上的箱子,但沒有拉動。其中說法正確的是( )

A．繩拉箱子的力與人拉繩的力是一對平衡力。

B．繩拉人的力與地面對箱子的摩擦力是一對平衡力。

C．繩拉箱子的力小于箱子拉繩的力。

D．繩拉箱子的力小于地面對箱子的摩擦力。

分析:判斷兩個力是不是平衡力,就是看是否滿足二力平衡的四個條件,缺一不可。首先要看兩個力是不是作用在同一個物體上,這個條件非常重要,部分同學做題時容易忽略。相互作用力是發生在相互作用的兩個物體之間,由此可見,平衡力的受力物體是一個,而相互作用力的受力物體是兩個,即雙方。

答案:B

例2:如圖2,用彈簧測力計測物體的重力時,哪兩個力是平衡力？哪兩個力是相互作用力？

解析:以物體作為研究對象,物體受到兩個力的作用,即重力G和彈簧測力計的拉力F1,當物體靜止時,這兩個力就是相互平衡的兩個力,大小相等、方向相反、在同一條直線上。

拉力F1是彈簧測力計對物體向上的拉力,同時,重物也對彈簧測力計產生一個向下的拉力F2,這就是彈簧測力計的讀數。這兩個力就是相互作用力。當把重物放下,F1、F2同時消失。

需要提醒同學們注意的是:拉力F1和F2也是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上,但它們不屬于二力平衡,因為它們作用在兩個物體上,這就是彈簧測力計能測量重力的原理。

例3:如圖3所示是一對平衡力與一對相互作用力的維恩圖(也叫文氏圖,用于顯示元素集合重疊區域的圖示)．兩圓相重疊的區域是指它們的相同點,兩圓相重疊區域以外的區域是它們的獨有特性(不同點)．請你將它們相同點寫在兩圓相重疊的區域內,它們的獨有特性寫在相應圓中重疊區域以外的部分內。

解析:本道題的考點是平衡力和相互作用力的區分,要解決此題需要知道平衡力和相互作用力的概念．平衡力是作用在同一個物體上的力．相互作用力作用在不同的物體上。

答案:見圖4

相互作用力和一對平衡力既有相似的地方,又有區別,在教學過程中一定要讓學生理解兩種力概念,明確二者的共同點和不同點,“是否作用在同一個物體上”是分析這兩種力的關鍵,只有這樣,才能夠正確解題,進而領會物理概念的實質。