巧用力矩解平衡問題(已修改)
2025-04-06 01:05 本頁面
【正文】 巧用力矩解平衡問題王云波 （上海市育誠高級中學(xué) 200233）限于知識的難度和學(xué)生的實際情況等，中學(xué)物理中，物體在平面力系作用下保持平衡的問題，常細(xì)化為二力平衡、共點(diǎn)力平衡及有固定轉(zhuǎn)動軸物體的平衡。而重點(diǎn)研究二力平衡、共點(diǎn)力平衡問題。力矩知識主要用來解決有固定轉(zhuǎn)動軸物體的平衡問題或必須選定轉(zhuǎn)動軸才能解決的問題。但是需要指明，物體在平面力系作用下保持平衡的充要條件是：作用于物體的平面力系矢量和為零，對和力作用平面垂直的任意軸的力矩代數(shù)和為零。處于平衡狀態(tài)的的物體，可以是靜平衡，即物體既無平動也無轉(zhuǎn)動保持靜止；也可以是動平衡，即物體做勻速直線運(yùn)動或勻速轉(zhuǎn)動。因此，受平面力系而處于平衡狀態(tài)的物體，其所受的共點(diǎn)力平衡與力矩平衡是統(tǒng)一在一起的。在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中，碰到既可以用共點(diǎn)力平衡解決又可以用力矩平衡解決的問題時常常比較迷茫，認(rèn)為共點(diǎn)力平衡與力矩平衡是互相排斥的。其實不然，只是平時我們接觸到的問題要么突出共點(diǎn)力，要么突出力矩，而淡化另一方面。當(dāng)有些問題同時需要滿足兩方面條件比較明顯時，平衡的充要條件就突出了。這兩方面是相輔相成的，甚至看似用共點(diǎn)力解決的問題，若換一個角度，用力矩來解則可以獨(dú)辟蹊徑，事半功倍。特別在以下幾個方面用力矩往往有獨(dú)到的用法。共點(diǎn)力平衡問題可以轉(zhuǎn)換為力矩平衡問題情況。當(dāng)物體受力復(fù)雜時且作用點(diǎn)不在一點(diǎn)（此時作用線仍交于一點(diǎn)）時，取受力最復(fù)雜的點(diǎn)為轉(zhuǎn)動軸可以減小分析力的個數(shù)（過轉(zhuǎn)動軸的力矩為零，可以不分析其力）；特別是有兩個以上的物體系統(tǒng)，整體法用力矩平衡解答更簡潔。例兩球A、B帶同種電荷，A質(zhì)量為ｍ1，帶電為q1，B質(zhì)量為m2，帶電為q2。平衡如圖所
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