二力平衡的条件

目的 通过分步演示,逐步归纳得出二力静平衡的条件。

器材 自制蜡纸筒,定滑轮,100 克钩码若干,铁钉,细钱,带底座的竖直木板(或木支架)等。

蜡纸筒的制作方法

剪取两个小号蜡纸筒的端部(长 3—4cm,底盖均保留)后,在其中一筒的开口处剪开长约 1cm 的数个瓣,使两纸筒容易对插在一起。再在两纸筒的底盖中心各系一条强度足够的细线(可用缝衣针把线穿过后在筒内打结),然后将两纸筒塞紧固定,如图(a)。

二力平衡的条件 - 图1操作
  1. 如图(b)所示,先用手捏住纸筒,使左右细线绕过定滑轮后分别悬挂 300g 和 400g 的钩码。放手时,整个纸筒向右方运动。再将从右边取下的 100g 钩码加到左边,则纸筒会朝左方运动。说明两个大小不等的力不能平衡。

  2. 如图(c)所示,捏住纸筒使它处于竖直位置而左右两边细绳都悬挂 300g 钩码。放手时,整个纸筒会发生转动。说明两个作用线不在一直线上的力不能平衡。 (3)如图(d)所示,捏住纸筒让左右两边各悬挂 300g 钩码。放手后,整个纸筒

静止不动,处于平衡状态。

(4)在操作(3)的基础上,再把两纸筒分离(只要将两纸筒略微旋松一拉),两纸筒就被拉开,说明作用在两个物体上的力不能平衡。

以上实验演示可得出如下结论:发生二力静平衡的两个力必须满足“等值”、“反向”、“共线”(作用在同一条直线上)、“同物”(作用在同一个物体上) 这四个条件。

注意
  1. 两个定滑轮应位于同一竖直平面内,其中图(b)、图(d)中的两个滑轮必须等高。滑轮与木板之间要有适当距离,以免演示时纸筒跟木板相接触。每个定滑轮的框架可预先用细线系在钉入木板的两枚长钉上。

  2. 实验中应使细线对纸筒的拉力远大于纸筒的自重,因此每边所挂钩码的总质量宜尽可能大一些。否则不能确保图(b)、图(d)的演示中两边细线对纸筒的拉力基本上在一条直线上。