二力平衡的条件

【目的和要求】　　认识二力平衡的条件。　　【仪器和器材】　　带羊眼圈的小木块（6厘米×8厘米×2厘米）（参看图1），测力计（J2104型，1牛或5牛）2支，刻度尺，粉笔，小车，线，定滑轮2个，等质量小盘2个，砝码若干。
图1　　【实验方法】　　一、不用滑轮的实验　　1．如图1所示，将预先做好的小木块平放在桌面上，用刻度尺和粉笔通过中间A．B两个羊眼圈的中心画一条直线。然后沿小木块的四周用粉笔在桌面上画下木块的位置。　　2．将两支测力计分别挂在羊眼圈C、D中，同时向两边拉两个测力计，这时可发现无论两个测力计的示数是否相等，都无法保持木块完全不动。当两个测力计的示数不等时，木块除了产生转动外，还向用力大的一方运动。当两个测力计的示数相等时，木块只产生转动。在桌上用粉笔画下（或画在纸上）过O、D的两个力的方向，可发现它们方向相反，但不在同一直线上。由此可知：作用在一个物体上的两个力，虽然方向相反，但不在同一直线上时，无法保持平衡。　　3．将两支测力计分别挂在羊眼圈A、B中，向一边拉其中一个测力计，同时拉住另一个测力计，并且以比较慢的速度，向着前一个测力计拉动的方向移动。可以看到两个测力计的示数不相等；　　木块运动的方向上的力大。在桌上用粉笔画下过A、B的两个力的方向，可知它们方向相反，大小不等，但在同一直线上。由此得出：作用在一个物体上的两个力，在同一直线上，方向相反，大小不等时，这两个力也不能平衡。　　4．仍如图1所示，同时向两边拉两个测力计，并注意保持木块在原位置，这时读出两个测力计的示数，发现它们完全相同。如此重复几次（每次力的大小不一样），可提出二力的平衡条件是：作用在一个物体上的两个力，如果在同一直线上，大小相等，方向相反，这两个力就平衡。　　二、用滑轮时的实验　　1．在实验桌上用粉笔划一条直线，直线两端桌子边缘处安上两个定滑轮。将小车放在直线中段，用粉笔在桌面上画出小车的四边。然后将小车两端用线系好绕过定滑轮后下端各吊一个质量相等的小盘。往两个小盘里分别放上质量不相等的砝码，可看到小车向砝码较重的一方运动。　　2．往两个小盘里放上质量相等的砝码，可看到小车保持静止。（图2）。这时小车受到的两个小盘及其所载砝码的重力相等。这样，又可以得出上述的二力平衡条件。
图2　　3．将小车一端撤去挂线及重物，换成用手握持测力计，如图3所示。让小车保持静止，记下测力计示数。然后用测力计测出另一端小盘及挂线和砝码的总重，可看到两次读数相等，由此再一次证实了二力的平衡条件。
图3　　【注意事项】　　1．本节的重点是分析二力平衡的条件，实验可以加深这种认识。但由于实际中还存在着重力和摩擦力的问题，建议在学完有关内容后再回过头来讨论。　　2．定滑轮的知识，学生可能还未学过，可直接告诉学生，而不在此处深入讨论。