二力平衡 运动和力的关系

【本讲教育信息】

一. 教学内容：

§7-6二力平衡§7-7探究运动和力的关系

§7-6二力平衡

自然界中有的物体运动状态在不断变化，例如进站的火车，被推出去的铅球，它们的运动状态都在变化。还有一类物体运动状态保持不变，例如挂在枝头静止不动的苹果；站在地面上的人；匀速下落的伞兵。

物理学中称静止状态或匀速直线运动状态的物体处于平衡状态。处于平衡状态的物体或者不受力或者受平衡力的作用。由于地球上完全不受力作用的物体是没有的，因此处于平衡状态的物体一定受到平衡力的作用。而最简单的平衡力是二力平衡。

如果一个物体在两个力的作用下保持静止状态或匀速直线运动状态，我们就说这两个力是平衡的，称为二力平衡。

（一）由探究实验得到二力平衡的条件：

作用在同一物体上的两个力，大小相等，方向相反，并作用在同一直线上，概括为同体、等值、反向、共线。且合力为零

平衡力跟一对相互作用力（即作用力与反作用力）是力学中常见的两对力，很容易混淆

如图中，一个重力为G的物体放在水平地面上保持静止，重力G和地面的支持力N为一对平衡力，它们都作用在同一物体上，大小相等、方向相反，作用效果互相抵消。而支持力N的反作用力Nˊ是物体对地面的作用力，受力物体是地面，虽然与N大小相等、方向相反，但不能互相抵消。G的反作用力是物体对地球的吸引力（图上没有画出）与重力G 也不能互相抵消。

（二）二力平衡的应用

如果物体受两个力作用而处于平衡状态，我们就可以根据其中一个力的大小和方向判断出另一个力的大小和方向。

①利用弹簧测力计为什么可以测量物体所受重力的大小？

分析：物体挂在弹簧测力计下静止时受到两个力的作用，一个是重力G，一个是拉力F，这两个力是平衡力。根据二力平衡条件可知F=G。因为拉力F的大小是由弹簧测力计的示数表示的，所以弹簧测力计的示数就表示物体所受重力的大小。

②用弹簧测力计为什么能够测出物体在水平面上匀速运动时所受的摩擦力？

分析：同样根据二力平衡条件，在水平方向拉力与摩擦力这两个力是平衡力，拉力F 的大小由弹簧测力计的示数表示出来，所以弹簧测力计的示数就表示物体运动时所受的摩擦力的大小

（三）如何对物体作简单的受力分析？

如何分析一个物体受到哪几个的作用，各方向如何，这是学好力学必过之关，会进行受力分析，画物体受力示意图，将有利于我们发现问题和解决问题。

受力分析的任务就是明白所研究的对象到底受几个力的作用？每个力的方向如何？施力物体是什么？并用一个受力分析图明确地表示出来。对物体进行受力分析的步骤

a. 确定研究对象（受力物体）。

b. 有重力先画重力。

c. 看被研究对象与哪几个物体相接触，其中哪几个物体对它有拉力或压力或支持力等其他力

d. 看被研究对象与哪几个面接触，相互接触的表面处有无相对运动或有相对运动趋势来确定是否存在摩擦力。

e. 最后检查所画的力是否有漏画、多画、和重复画等，直至准确无误为止。

如：小轿车在一段平直的公路上向右匀速行驶，在竖直方向上保持静止状态，受到一对平衡力：重力和支持力；在水平方向上也受到一对平衡力：向前的牵引力和向后的阻力。

§7-7探究运动和力的关系

（一）惯性及惯性现象：

1. 惯性：物体保持运动状态不变的性质,称为惯性.

一切物体在任何情况下都有惯性，惯性是一切物体固有的属性。（物体的质量是物体惯性大小的量度，质量越大惯性也越大）请看如下实例：

其实，惯性的大小与物体的质量有关，物体的质量大，惯性就大。惯性的大小与速度无关。惯性大小表示物体改变运动状态的难易程度。物体惯性越大，越难改变运动状态，惯性越小，越容易改变物体的运动状态。

（惯性的理解：一切物体都有一种“惰性”，这种“惰性”的表现就是不愿意改变原来的运动状态，静时只求静，动时只求动，即静者恒静；动者恒动。

外界环境影响的是物体运动状态是否发生了改变，但不能影响它不想改变运动状态的愿望。

注意：惯性是物体的固有属性，不论宏大物体，还是微小粒子，不论固体、液体、气体，不论静止物体，还是运动物体，不论物体在地球上，还是在月球上。一切物体在任何时刻，任何情况下都具有惯性．）

2. 解释惯性现象的步骤：

①确定研究对象，明确研究对象是哪一个物体（或同一物体的哪些部分）

②弄清楚研究的物体原来处于什么样的运动状态？（运动还是静止）

③什么原因使物体或同一物体的某一部分运动状态发生改变。

④由于惯性，研究对象要保持原来的运动状态，于是出现了什么现象？

简言之，物体原来是什么状态，由于有惯性，它要保持什么状态，这是解释惯性现象的关键．

（注意：惯性现象和惯性是有区别的。惯性是物体的一种属性。而惯性现象是物体本身惯性的表现。所以解释惯性现象时不仅要用到惯性，而且要用到力是改变物体运动状态的原因这一结论。）

3. 惯性的应用

在生活和生产实际中常常要用到惯性。锤头松了，将锤把的一端在坚硬的物体上撞击几下，锤把因撞击而突然停止，锤头由于惯性仍继续前进，结果就紧紧地套在锤柄上了；铲子停在炉膛门前，煤却飞进了里面；

将要停车时，司机提前关闭发动机，利用惯性使火车、汽车向前移动一段距离，可以节约燃料。但惯性也会给人们带来不利的一面，如遇到紧急情况，火车、汽车即使急刹车，车也不会立即停下来，由于它们有惯性，仍要继续前进一段距离，可能造成交通事故。候风地动仪实际也是惯性的应用。

（二）牛顿第一定律：

看实验请思考：

★小车刚到达毛巾板、棉布板、木板上时的速度是否相同？小车最后都停下来的原因是什么？

★小车在三个平面上运动的时间、距离是否相同？为什么？

★小车在三个平面上运动速度减小的快慢是否相同？三者速度减小的快慢与它们受到的阻力有什么关系？

★如果平面十分光滑，小车不受阻力、它运动的速度是否还减小？小车将怎样运动？

推理想象：

（小车在水平面上运动，受到的阻力越小，运动距离越长，速度减小得越慢。小车的速度将保持不变，一直运动下去）

1. 惯性定律：

历史的回顾：