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区分平衡力与没有力

题目说物体以匀速运动,而最容易脱口而出的答案是:没有任何力作用在它上面。

本页内容
  1. 为什么这个概念常被混淆?
  2. 怎样判断是哪一种情况?
  3. 例题详解
  4. 要留意的错误
  5. 自我检测
  6. 下一步

平衡力是全部存在、但合力为零的一组力。没有力,则是指根本没有任何力作用。两种情况下,物体都保持原来的速度,所以单看匀速运动,你分不出是哪一种。

这一课为力与动量的核心部分收尾。它依赖计算合力和 F = ma,因为合力为零就意味着加速度为零。

为什么这个概念常被混淆?

日常经验告诉我们,东西不继续推就会慢下来。那是因为摩擦力和空气阻力在作用。一旦把这些力画进图里,情形就不同了。

请记住这条规则:合力改变速度;合力为零,速度不变。 静止的物体保持静止。运动的物体继续以相同的速度、沿相同的方向运动。

怎样判断是哪一种情况?

  1. 画出受力图,方法见画受力图。
  2. 把力带符号相加,方法见合力那一课。
  3. 判断合力。 如果为零,力就是平衡的;如果不为零,速度正在改变。
  4. 用合力来写结论: “合力为零,所以速度不变”。

例题详解

虚构情境: 一名学生在水平地面上以匀速推一个箱子。推力是向前 40 N。箱子的重力是 300 N。说明这些力是否平衡,并求摩擦力。

第一步,力: 推力(向前,40 N)、摩擦力(向后,未知)、重力(向下,300 N)以及地面的支持力(向上)。

第二步,竖直方向: 箱子没有向上或向下运动,所以支持力等于重力:300 N 向上。 竖直方向的合力为零。

第三步,水平方向: 匀速意味着加速度为零,所以合力为零。向前为正:40 − 摩擦力 = 0,所以摩擦力 = 40 N 向后。

第四步,结论: 这些力是平衡的。力确实在作用,但合力为零,所以速度保持不变。

检查: 向前 40 N 与向后 40 N 相互抵消,向上 300 N 与向下 300 N 相互抵消。

要留意的错误

常见的失误是说:运动的物体一定有一个沿运动方向的合力。

错误的答案: “箱子在向前运动,所以合力向前。”

学生把运动与力联系在一起,而不是把运动的改变与力联系在一起。

改正的方法是问自己:“速度有没有在变?”对于沿直线的匀速运动,没有。虽然箱子在动,合力却是零。

还有一个相反的错误:“合力为零,就是没有力。”这同样不对。箱子上有四个力,只是它们互相抵消了。

自我检测

先试着做,再打开答案核对。

1. 一本书放在桌面上。它受到力吗?合力为零吗?

查看答案

受到:重力向下,桌面的支持力向上。两者相等,所以合力为零。力存在,而且是平衡的。

2. 一艘远离任何行星的飞船,引擎关闭,沿直线匀速漂移。关于合力你能说什么?

查看答案

合力为零。 这里是因为基本上没有力作用。速度没有变化,所以没有加速度。

3. 一个球被向上抛出,到达最高点,速度瞬间为零。合力为零吗?请说明。

查看答案

不是。 重力仍然向下作用,没有任何力与它平衡(忽略空气阻力)。合力就是重力,所以球在向下加速,尽管那一瞬间速度为零。

下一步

现在你可以用合力来解读任何关于运动的说法。用力与动量练习题组检测整个单元,并把错误类型记录在错题记录与重测队列里,以便日后再复习。

措辞精准本身就是一项技能。我们的老师会在物理线上一对一补习中,帮学生把正确的思路写成完整的句子。

常见问题

平衡力是什么意思?

平衡力是合力为零的一组力。物体上可以有好几个力,但它们互相抵消。这时物体保持原来的速度:静止的继续静止,运动的沿直线继续匀速运动。

运动的物体需要合力吗?

不需要。改变速度才需要合力,也就是加速、减速或改变方向。以恒定速度运动的物体,合力为零,尽管摩擦力和拉力等仍然作用在它上面。

物体在抛出后的最高点是平衡状态吗?

不是。向上抛出的球在最高点有一瞬间速度为零,但它的重力仍在作用。合力就是重力,所以它在向下加速。速度为零并不代表合力为零。

更新于:

下一步

如果关于平衡力和非平衡力的说法总是被扣分,一对一的老师可以陪你检查措辞,把每一句话打磨清楚。

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