阐述初中物理课二力平衡条件的应用

孙岩

摘 要：二力平衡是初中物理学的重要内容之一，也是物理教学的重点和难点，因为二力平衡是很多知识点的前提和基础，对其的学习和灵活运用在初中物理学习中显得尤为重要，在初中物理教学中应该作为重点和难点。根据现有研究资料，结合在初中物理教学中的一些经验，针对二力平衡知识点的学习及其应用进行分析，阐述二力平衡应用的前提和基础以及应用的基本方式，包括其在力学题目、力的大小及方向等方面的应用。通过研究，希望能够对初中二力平衡部分教学提供一些帮助和启示。

关键词：初中物理;二力平衡;应用;力学

在初中物理知识体系当中，二力平衡知识点是重点内容之一，这一部分知识点的学习上是后续很多物理学知识点学习的前提和基础。包括力学题目、牛顿第一定律、重点实验原理等。但是，在应用的过程要求学生必须熟练掌握这一知识点，只有这样才能在学习的过程中灵活地加以运用。同时，在具体运用的过程中，既要将其与其他知识点结合起来，作为理解其他知识点的一个重要载体，又要结合具体的题目与其他知识灵活运用，作为解题的基本思路与方法。

一、二力平衡的定义及其理解

1.二力平衡的定义

二力平衡的定义学习是其灵活运用的前提和基础，之所以如此重要因为这一知识点所包含的内容比较多，理解和掌握起来难度比较大。所谓的二力平衡是指一个物体受到两个大小相同、方向相反、作用在同一物体和同一直线上，并且要保持静止或者匀速直线运动。可以看出，要想真正达到二力平衡所需的条件比较多，其中的任何一个条件不成立都不能达到二力平衡。在理解这一概念的过程中，教师要结合具体的图示或者视频的方式进行，也可以列举生活中的一些典型现象进行解释说明。同时说明，二力平衡的本质什么，除了作用方向相反之外，其他条件完全一样的情况下力的作用效果之间的相互抵消，即力的合力为0。用公式表示为：F1+F2=F合（F1=F2）。

在学习的时候可以适当地就二力平衡的概念进行深化，那就是力矩平衡，这是一种比较特殊的多力平衡状态，其特殊性是多力共同作用于同一个物体，其合力为0的情况下即力矩平衡状态，其本质上与二力平衡是一样的。当然，其中的另外一个条件是物体静止或者匀速旋转。当然，这一知识点只是在二力平衡知识点的一种深化，只需要学生简单了解即可，不需要熟练掌握和运用。

2.二力平衡知识点的理解

首先，就是二力平衡的基本条件，从前面的概念介绍中可以看出，二力平衡的條件是比较复杂和苛刻的。两个力作用于一个物体之上且保持二力均衡，这是一种比较理想的状态，在现实生活中绝对的二力平衡只能在实验室中才有可能出现，因为地球引力的存在不可能在现实生活当中绝对的二力平衡，还有物体自身重量所产生的重力，所以说二力平衡当中的作用力在生活当中是一种比较理想的力的作用状态。大小相等，力的大小实际上很难去控制，两个大小完全相等的力，作用于同一物体本身也是一种比较理想的力的作用情况。方向相反，在现实生活当中，两个方向完全相反的力，并且能够保持力的大小完全相等，也只有在一些比较特殊的情况下才可能出现。力的作用必须在同一直线上，这一点需要结合力的作用过程来理解，如果并不是作用在同一直线上，物体的受力平衡就会受到影响，最终会影响到力在物体的区域分布，导致受力不平衡的情况出现。此外，力的作用效果是物体保持静止，或者向任何一个方向做匀速直线运动。从上述条件当中可以看出，二力平衡的条件比较复杂烦琐，其中任何一个条件缺失都构不成二力平衡。在讲解的过程中，教师必须让学生熟练掌握二力平衡的基本条件，只有掌握了条件才能在具体运用的过程中思考和判断给定条件是否能够构成二力平衡，并且使用二力平衡的原理来解释，物理学上的其他知识点并将其应用到具体解题当中。其次，要帮助学生准确地区分，平衡力和相互作用力之间的区别，这两个力学现象都是初中物理力的学习当中比较重要的知识点，也是学生容易混淆的两个概念。教师要让学生明确平衡力是作用在同一物体上在力的作用下能够保持平衡的一组力，而相互作用力是作用在两个不同物体上的两种力。掌握了这一点，就能够在具体应用当中将两者准确地区分开来，避免因为混淆概念而影响到二力平衡知识点的运用。

二、二力平衡条件在相关概念和实验教学中的应用

1.二力平衡条件在相关概念理解中的应用

二力平衡知识之所以在初中物理学中是最重要的基础知识之一，一个非常重要的作用是其是理解其他基础知识的条件或基础知识。比如说牛顿第一定律，这是初中物理学生学习的第一个物理学知识点。人教版将这一定律的定义为“一切物体在没有受到外力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态”。这一定律是一个比较抽象的概念，主要是排除了力的前提条件，在理解这一概念的时候，教师可以假定一个重要前提，那就是虽然受外力作用，但是所有外力之和等于0，此时物体是否可以保持静止或者匀速直线运动？这样提示就是利用了二力平衡条件及其深化以后的知识。众所周知，任何在地球上的物体都要受力的作用，在自然状态之下几乎没有不受力的物体，但是为什么有一些物体能够保持静止不动，其原因就是其所受的力合力为0，其基本原理仍然是二力平衡条件。此外，在牛顿第二定律、匀速直线运动等方面概念的学习当中也可以引入二力平衡的条件进行研究与分析，对概念知识的认识和理解能够起到良好的帮助作用。

2.二力平衡条件在初中物理实验教学中的应用

在初中物理实验中，很多实验都与二力平衡条件有一定的关联性，如果能够将其应用到这些实验中，可以提高实验教学的效果。比如说探究物重与质量关系的实验，这是初中物理教学中的一个演示实验，实验的过程就是使用弹簧秤来称重物体的质量，实验过程比较简单，但是实验中所包含的原理要想真正地掌握和理解有一定的难度。在实验过程中，可以让学生思考“怎么样才能让物体的称重最为准确”。初中生在生活中很少使用弹簧秤，甚至很多学生没有见过弹簧秤，在这种情况下就需要让学生自己动手操作、观察和记录，不同称重状态之下，同一个物体在称重质量上的变化，这一点学生通过观察记录很快就可以发现在物体不动的情况下称重质量最准确。然后，教师可以让学生思考为什么会出现这样的结果，如果学生想不到二力平衡的条件，可以给学生一些提示，比如说“利用所学的力学知识思考一下”等，学生很快就会发现当物体保持静止的时候，力保持了相对平衡，也就是物体质量在引力作用之下产生的向下的力，以及弹簧秤产生的向上力。然后让学生思考为什么物体在运动的时候会影响到弹簧秤的称重准确性，那就是其他力的作用影响到质量的准确性，从这个比较简单的物理实验中总结出很多知识点。除此之外，滑动摩擦力实验、物体沉浮条件实验等，这些都是和二力平衡条件有密切关系的实验，在实验教学中都可以应用二力平衡条件进行说明。

三、二力平衡条件在解题中的应用

二力平衡条件在解题当中的应用主要集中在两个方面上，也就是根据已知条件判断给定的两个力在特定情况下是否属于平衡力，或者是根据给出的平衡力与物体运动状态的相关条件，来对物体进行力学的定性或者是定量计算分析。这是初中物理当中考查二力平衡条件运用的两个主要方式。从相关习题设计情况来看，这两种习题在实践当中出现的概率都比较大，主要考查的是学生对二力平衡知识点的认识理解和运用能力。

如下图所示两个力，其分别为F1=10N，F2=10N，分析这两个力是否能够保持平衡。

这是一个比较简单的有关二力平衡条件应用分析判断的题目，从给定的条件当中可以看出，从表面上来看图中的两个力满足二力平衡中的大小相等、方向相反、作用在同一物体上的条件，如果不仔细观察可能会被图中的条件迷惑，认为符合其二力平衡的标准。但是，仔细观察之下就可以看出，图中给定的条件缺失了一個非常重要的条件，那就是这两个力并非是作用于一个物体上，所以说给定的条件不能满足二力平衡条件，所以说上述两个力不能保持平衡。

当然，在这样比较简单的分析和判断在初中物理题目当中并不多见，实际上很多题目都涉及力的具体计算问题，但是这里的计算相对来说比较简单。

某物体质量为1kg，放在水平桌面上保持静止不动，则桌面对物体的支持力有多大，方向如何？

这道题看上去比较复杂，实际上如果运用二力平衡条件很快就能想到正确的答案，在物体保持不动的情况下，其受力是平衡的，物体因为质量和重力的影响会产生向下的重力，在保持平衡的情况下重力与支撑力保持平衡、合力为0，在解答的时候就可以使用二力平衡的条件去解答和计算。

解：G=mg=1kg×9.8N/kg=9.8N，即支撑力为9.8N，力的作用方向是垂直向上。

除此之外，在一些重力、物体运动相关的题目当中，解题思路也可以考虑二力平衡条件。因为，初中的力学知识点相对比较少，题目也相对比较简单，很多题目当中都有二力平衡的知识点，所以教师在教学的过程中需要将其作为一个重要方面来分析。

总之，二力平衡是初中物理的一个重要知识点，在二力平衡条件的应用上教师让学生熟练地掌握这一知识点及背后的原理，在此基础上将这一条件应用到对其他知识点的学习及具体的解题实践中，来提高学生对物理知识的掌握和运用能力。

参考文献：

赖美君，彭朝阳.程序性知识的教与学：以“探究二力平衡的条件”教学为例[J].物理教学，2018（11）.

编辑 杜元元