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在初中物理学习中,力学是重点,也是学习的难点,特别是在学习了相互作用力与二力平衡时,感觉这两者非常相似,在好多题目中难以区别,便成为教学的难点,笔者这里就相互作用力与二力平衡的区别结合实际分析.
1 相互作用力与二力平衡的异同点
1.1 相同点
(1)大小相等;(2)方向相反;(3)沿同一条直线上.
1.2 不同点
(1)力的作用点
一对相互作用力:分别作用在两个不同的物体上.如水平桌面上静止的书,书对桌面的压力与桌面对书的支持力是一对相互作用力,前者的作用点在桌面上,而后者的作用点在书上.
一对平衡力:作用在同一个物体上.如水平桌面上静止的书,书受到的重力和支持力是一对平衡力,这两个力的作用点都在书上.
(2)力的性质
一对相互作用力:一定是同一性质的力,即同为引力、弹力或摩擦力等.如人推车时,人对车向前的力与车对人向后的力是一对相互作用力,它们从性质上看均为弹力.
一对平衡力:力的性质不一定相同.如水平桌面上的物体受到的重力和支持力是一对平衡力,重力的性质为引力,而支持力的性质为弹力.
(3)产生的效果
一对相互作用力:作用在不同物体上,产生的效果不能互相抵消.如绳吊灯,灯对绳的拉力与绳对灯的拉力各自产生的效果不同,灯对绳的拉力会使绳被拉长,而绳对灯的拉力使灯不下落,这两个效果不能互相抵消.
一对平衡力:作用在同一个物体上,产生的效果互相抵消.如放在水平桌面上的书,受到的重力和支持力是一对平衡力,它们产生的效果相互抵消,使书保持静止状态.
(4)与时间的关系
一对相互作用力:同时产生同时消失,具有瞬时对应关系.如人推车时,人对车向前的力与车对人向后的力就同时产生.一旦停止推车,车对人的力也就消失了.
一对平衡力则没有这种瞬时对应关系.撤去其中一个力,平衡虽被破坏,但另一个力可能依然存在.如绳吊灯,细绳断了,灯受到的拉力消失,平衡被破坏,但灯受到的重力仍然存在.
(5)涉及的物体个数
一对相互作用力:只涉及发生相互作用的两个物体,两个物体是其中一个力的施力物体,同时又是另一个力的受力物体.如人推车,人对车的推力与车对人的力只涉及人和车这两个物体.
一对平衡力:涉及三个物体,其中的两个物体对另一物体施力.如水平桌面上的书,所受的重力与支持力这一对平衡力是地球施加给书和桌子施加给书的,涉及到书、地球和桌子三个物体.
(6)合力
一对相互作用力:由于相互作用力作用在不同物体上,所以不能合成.
一对平衡力:由于作用在同一物体上,所以合力为零.
(7)做功
一对相互作用力:要按每个力的实际情况来计算所做的功.它们各自做的功不一定相等.
一对平衡力:二力做的功大小相同,效果相反(一正一负),互相抵消,即合力做的功为零.
2 相互作用力与平衡力的应用
通过上述分析,我们对两者的区别已经有所把握,但在实际的应用中,我们不必每一点都分析,只要抓住它们产生的条件即可以解决.下面再通过具体的练习题来分析它们的区别:
例1 用电线将电灯吊在天花板上(图1),下述几对力中属于相互作用力的是
A.电灯对电线的拉力和电线对电灯的拉力
B.电线对电灯的拉力和电线对天花板的拉力
C.电灯受到的重力和电灯对电线的拉力
D.电灯受到的重力和电线对电灯的拉力
分析 A.电灯对电线的拉力作用在电线上,而电线对电灯的拉力却作用在电灯上,即作用在两个不同的物体上;并且电灯对电线的拉力方向向下,而电线对电灯的拉力方向向上,即方向相反;大小相等且沿同一直线;并且它们是施力物体的同时也是受力物体,所以为相互作用力;B.电线对电灯的拉力作用在电灯上,受力物体为电灯;电线对天花板的拉力作用在天花板上,虽然都作用在两个物体上,但这两个物体都为受力物体,所以不属于相互作用力;C.电灯受到的重力作用在电灯上,电灯对电线的拉力作用在电线上,虽然作用在两个物体上,但这两个力并不是同时产生、同时消失的,所以也不属于相互作用力;D.电灯受到的重力作用在电灯上,而电线对电灯的拉力也作用在电灯上,因此,也不属于相互作用力.故本题答案应为A.
例2 如图2所示,下列物体受到的两个力为平衡力的是沿同一直线,但是它们的大小不相等,所以不属于平衡力;B.F1与F2都作用在同一物体上,大小相等,方向相反,并且沿同一直线,所以这一对力是平衡力;C.F1与F2虽然大小相等,方向相反,且沿同一直线,但作用在两个不同的物体上,所以也不属于平衡力;D.F1与F2虽然作用在同一物体上,方向相反,大小相等,但不在同一直线上,所以也不属于平衡力.故本题答案应为B.
综上所述,相互作用力与平衡力既有相同点,又有着严格的区别,只要我们抓住以上几点,就可以较为清楚地辨别初中物理中的相互作用力与二力平衡概念.
1 相互作用力与二力平衡的异同点
1.1 相同点
(1)大小相等;(2)方向相反;(3)沿同一条直线上.
1.2 不同点
(1)力的作用点
一对相互作用力:分别作用在两个不同的物体上.如水平桌面上静止的书,书对桌面的压力与桌面对书的支持力是一对相互作用力,前者的作用点在桌面上,而后者的作用点在书上.
一对平衡力:作用在同一个物体上.如水平桌面上静止的书,书受到的重力和支持力是一对平衡力,这两个力的作用点都在书上.
(2)力的性质
一对相互作用力:一定是同一性质的力,即同为引力、弹力或摩擦力等.如人推车时,人对车向前的力与车对人向后的力是一对相互作用力,它们从性质上看均为弹力.
一对平衡力:力的性质不一定相同.如水平桌面上的物体受到的重力和支持力是一对平衡力,重力的性质为引力,而支持力的性质为弹力.
(3)产生的效果
一对相互作用力:作用在不同物体上,产生的效果不能互相抵消.如绳吊灯,灯对绳的拉力与绳对灯的拉力各自产生的效果不同,灯对绳的拉力会使绳被拉长,而绳对灯的拉力使灯不下落,这两个效果不能互相抵消.
一对平衡力:作用在同一个物体上,产生的效果互相抵消.如放在水平桌面上的书,受到的重力和支持力是一对平衡力,它们产生的效果相互抵消,使书保持静止状态.
(4)与时间的关系
一对相互作用力:同时产生同时消失,具有瞬时对应关系.如人推车时,人对车向前的力与车对人向后的力就同时产生.一旦停止推车,车对人的力也就消失了.
一对平衡力则没有这种瞬时对应关系.撤去其中一个力,平衡虽被破坏,但另一个力可能依然存在.如绳吊灯,细绳断了,灯受到的拉力消失,平衡被破坏,但灯受到的重力仍然存在.
(5)涉及的物体个数
一对相互作用力:只涉及发生相互作用的两个物体,两个物体是其中一个力的施力物体,同时又是另一个力的受力物体.如人推车,人对车的推力与车对人的力只涉及人和车这两个物体.
一对平衡力:涉及三个物体,其中的两个物体对另一物体施力.如水平桌面上的书,所受的重力与支持力这一对平衡力是地球施加给书和桌子施加给书的,涉及到书、地球和桌子三个物体.
(6)合力
一对相互作用力:由于相互作用力作用在不同物体上,所以不能合成.
一对平衡力:由于作用在同一物体上,所以合力为零.
(7)做功
一对相互作用力:要按每个力的实际情况来计算所做的功.它们各自做的功不一定相等.
一对平衡力:二力做的功大小相同,效果相反(一正一负),互相抵消,即合力做的功为零.
2 相互作用力与平衡力的应用
通过上述分析,我们对两者的区别已经有所把握,但在实际的应用中,我们不必每一点都分析,只要抓住它们产生的条件即可以解决.下面再通过具体的练习题来分析它们的区别:
例1 用电线将电灯吊在天花板上(图1),下述几对力中属于相互作用力的是
A.电灯对电线的拉力和电线对电灯的拉力
B.电线对电灯的拉力和电线对天花板的拉力
C.电灯受到的重力和电灯对电线的拉力
D.电灯受到的重力和电线对电灯的拉力
分析 A.电灯对电线的拉力作用在电线上,而电线对电灯的拉力却作用在电灯上,即作用在两个不同的物体上;并且电灯对电线的拉力方向向下,而电线对电灯的拉力方向向上,即方向相反;大小相等且沿同一直线;并且它们是施力物体的同时也是受力物体,所以为相互作用力;B.电线对电灯的拉力作用在电灯上,受力物体为电灯;电线对天花板的拉力作用在天花板上,虽然都作用在两个物体上,但这两个物体都为受力物体,所以不属于相互作用力;C.电灯受到的重力作用在电灯上,电灯对电线的拉力作用在电线上,虽然作用在两个物体上,但这两个力并不是同时产生、同时消失的,所以也不属于相互作用力;D.电灯受到的重力作用在电灯上,而电线对电灯的拉力也作用在电灯上,因此,也不属于相互作用力.故本题答案应为A.
例2 如图2所示,下列物体受到的两个力为平衡力的是沿同一直线,但是它们的大小不相等,所以不属于平衡力;B.F1与F2都作用在同一物体上,大小相等,方向相反,并且沿同一直线,所以这一对力是平衡力;C.F1与F2虽然大小相等,方向相反,且沿同一直线,但作用在两个不同的物体上,所以也不属于平衡力;D.F1与F2虽然作用在同一物体上,方向相反,大小相等,但不在同一直线上,所以也不属于平衡力.故本题答案应为B.
综上所述,相互作用力与平衡力既有相同点,又有着严格的区别,只要我们抓住以上几点,就可以较为清楚地辨别初中物理中的相互作用力与二力平衡概念.