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竖直向上的球在最高点受力平衡吗(球在水平地面滚动时是否做功)

来源:原点资讯(www.yd166.com)时间:2023-10-28 08:06:18作者:YD166手机阅读>>

要知道二力平衡条件,先要了解什么叫平衡状态,平衡状态与受力情况。

平衡状态,物体受到二个力或二个以上的力,其作用效果相互抵消而处于静止或匀速直线运动状态。其中,静止状态叫静平衡,匀速直线运动状态叫动平衡。

牛顿第一定律告诉我们,一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。即物体不受力时,其运动状态也是不改变的。牛顿描述的“不受力”情况,在地球上是不存在的,只有在太空中,才可以看到牛顿第一定律所描述的物理现象。根据牛顿第一定律,物体不受力时,其运动状态是不会改变的。反之,要改变物体的运动状态,必须对物体施加力的作用,这个力,如果是非平衡力,运动状态才改变,如果是平衡力,运动状态也会不改变。所以,物体运动状态不改变有二种情况:受到平衡力的作用或者不受力,处于平衡状态的物体至少受到二个力的作用,这就是二力平衡。

竖直向上的球在最高点受力平衡吗,球在水平地面滚动时是否做功(1)

二力平衡条件是什么呢?下图是总结二力平衡条件的实验。实验原理,力能改变物体的运动状态。实验器材,小车、棉线、钩码、滑轮等。

竖直向上的球在最高点受力平衡吗,球在水平地面滚动时是否做功(2)

实验操作方法。把小车放在光滑的水平桌面上,向小车两端的托盘里放钩码,观察小车的运动状态的改变情况。用手按住小车,改变两端钩码数量,然后松手,观察小车能否保持静止。用手按住小车,让两端托盘的钩码数量相等,且两个力的方向相同,观察小车能不能保持静止。用手按住小车,使两端钩码数量相等,让小车扭转一个角度,观察小车能否保持静止。用手按住小车,让两端 钩码数量相等,使小车受到的拉力方向相反,且在同一条直线上,观察小车能不能保持静止。

该实验中,小车在水平方向运动的桌面为什么要越光滑越好?这是因为该实验是研究二力平衡,如果小车受到的摩擦阻力不能忽略,小车在水平方向就会受到三个力的作用。所以,桌面光滑,就可以理想化小车在水平方向只受到两个拉力的作用。另外,增加钩码的质量,使两个拉力远大于摩擦力,可以减小摩擦阻力对实验的影响。

最后得出结论:作用在同一物体上的二个力,如果大小相等,方向相反,并且在同一条直线上,这二个力就平衡。一般情况下,教师都总结为八字口诀:同体、等值、反向、共线。并称为二力平衡的四条件。缺一不可。下图就是一个例子。

竖直向上的球在最高点受力平衡吗,球在水平地面滚动时是否做功(3)

二力平衡在日常生活中有广泛的应用。已知一个力的大小可以推知另一个力的大小。例如,水平行驶的火车,不考虑空气的阻力作用,如果作匀速直线运动,已知牵引力的大小可以推知摩擦力的大小。已知火车重力大小,可以推知火车受到支持力(弹力、压力)的大小。

重心是物体的重力作用点,规则物体的重心在它的几何中心,而不规则物体的重心就要利用二力平衡知识寻找它的重心。如下图,用一根线在不规则物体的A处挂起来,并沿着悬挂线画一条直线AB。用线在C处挂起来,并沿着悬挂线画一条直线CD,则AB和CD交叉点O就是不规则物体的重心,其基本原理就是利用了二力平衡条件。

竖直向上的球在最高点受力平衡吗,球在水平地面滚动时是否做功(4)

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