王博
曲靖市民族中学 655331
摘要：二力平衡是物理学中的重要知识点之一，通过实验探究二力平衡的条件是力学教学中的重要内容。在设计实验和进行实验、观察现象的过程中，我们可以通过对一系列小问题的思考和再探究，使学生获取新知，培养学生的思维能力和动手实践能力。
关键词：二力平衡、二力平衡的条件、实验探究、减小摩擦、实验影响。
探究“二力平衡的条件”的实验是人教版八年级物理下册第八章第2节《二力平衡》的内容。在教学过程中，我们常遇到以下三种实验方案：
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图1所示的实验方案来源于教材，该方案要求选择光滑的水平桌面。
图2所示的实验方案常用于与图1进行对比，从而提出问题：为什么要用小车代替木块？
图3所示的实验方案是针对小车进行的进一步改进。
从图2所示方案到图1所示方案，研究对象由木块变为小车，采用变滑动为滚动的方法减小摩擦。这时候，老师们会向学生提出利用小车进行实验，仍然不能消除摩擦的问题。于是出现了图3所示的实验方案，该方案从摩擦力产生的条件“两个物体要直接接触”的角度来消除研究对象与桌面间的摩擦。我们知道，无论将木块换为小车，还是将小车换为轻质卡片，其共同目的都是为了减小摩擦力对实验的影响。但在实际教学过程中，笔者对于该实验是否需要减小摩擦力产生了质疑。
针对这一质疑，我将结合同一直线上几个共点力的平衡知识及摩擦力的知识进行探讨。现行初中物理教材在设计实验环节，均选择静止状态作为研究状态。给出的解释为：匀速直线运动状态不好控制。那么基于这一选择，对于是否需要减小摩擦力，以及摩擦力的存在对实验的影响，笔者的观点如下：
1.本实验通过改变上图中细线两边砝码的质量或悬挂钩码的数量来改变两个力的大小。如上图1所示，若两边砝码质量相等（F1=F2），我们会观察到小车处于静止状态。这时不论选用小车、木块、卡片中的哪一个装置作为研究对象、桌面粗糙程度如何、以及物体是否与桌面接触，物体与接触面间均没有相对运动或相对运动的趋势。在此情形下，三个方案中物体与桌面间都不会产生静摩擦力或动摩擦力，物体在水平方向上只受到F1和F2两个力的作用。在这两个力的作用下，物体处于静止状态，我们就说这两个力二力平衡。所以在没有产生摩擦力的情况下，也就没有减小摩擦力的必要，更谈不上摩擦力对实验的影响。
2.若实验中，细线两边砝码质量或钩码数量不相等（F1≠F2），可能出现以下两种情况：
情况一，物体不能保持静止状态。通过这一现象我们可以得出：两个力大小不相等时，这两个力不平衡
情况二，物体仍然保持静止状态。由于F1≠F2，此时，物体与接触面之间必然产生一个指向砝码质量或钩码数量较小一侧的静摩擦力。如图1所示，假设细线右侧砝码质量大于左侧，即F1大于F2，则无论静摩擦力的大小如何，其平衡方程始终为F1=F2+f，物体在水平方向上受到的力都不再是“二力”，而是“三力”。这种情况在教学中可作为一种拓展延申，引导学生得出同一直线上三个共点力的平衡知识。但对于“二力平衡”这一知识点的探究没有必然影响，原因是，摩擦力的产生使得探究情景由“二力平衡”转变为了“三力平衡”。
综上所述，在以静止状态作为研究状态的前提下，只要被研究对象两侧所受细线拉力大小相等，它与桌面间就不会产生摩擦力，也就不需要采取任何减小摩擦力的措施，故三个实验方案没有优劣之分。而当有静摩擦力产生时，三个实验方案静摩擦力的大小并不由研究对象本身决定，而是取决于细线两边拉力的大小关系，物体的受力情况均由二力平衡转变为三力平衡，对实验结论没有影响。故笔者认为，在不以匀速直线运动状态作为研究状态的前提下，此实验不需要减小摩擦力对实验的影响。（论文字数：1514）