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(chéng)高級(jí)中學(xué) 200233）限于知識(shí)的難度和學(xué)生的實(shí)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(dòng)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(shí)主要用來解決有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡問題或必須選定轉(zhuǎn)動(dòng)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(duì)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(dòng)也無轉(zhuǎn)動(dòng)保持靜止；也可以是動(dòng)平衡，即物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。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(shí)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(shí)不然，只是平時(shí)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(shí)需要滿足兩方面條件比較明顯時(shí)，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(gè)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(gè)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(shí)且作用點(diǎn)不在一點(diǎn)（此時(shí)作用線仍交于一點(diǎn)）時(shí)，取受力最復(fù)雜的點(diǎn)為轉(zhuǎn)動(dòng)軸可以減小分析力的個(gè)數(shù)（過轉(zhuǎn)動(dòng)軸的力矩為零，可以不分析其力）；特別是有兩個(gè)以上的物體系統(tǒng)，整體法用力矩平衡解答更簡(jiǎn)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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