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高中物理：有趣的平衡

灵运中学 徐允

由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。物体受到重力的作用，重心的位置如何找？如何保持物体的平衡，也是常常出题的内容。

如果物体受到几个力的作用，仍能处于静止状态和匀速转动状态，那么我们就说物体受到的这几个力是彼此平衡的。物体在重力作用下的平衡也是物理中最基本的平衡，有时候也牵涉到杠杆的平衡，看下面的两道有趣的平衡，你或许会有更多的启发。

【例1】【2025南京·期中测试】一块质地均匀的木板,长为 L,向它上面放置相同的木板,每块木板伸出一段距离,设放置到N块木板时,最上面一块木板的最左端与最下面一块木板左端的水平距离为 d,当d>L时,N至少为( )

A.4 B.5 C.6 D.7

【知识点】动力×动力臂=阻力×阻力臂

【解析】设每块木板的重力均为G，思考方式：从上至下，

第一步：如图一所示：把木板1放在木板2 上，刚好平衡时，木板1的重心应相对于木板2的最右端，即木板1伸出木板2右端的长度应为木板长度的一半L/2；

第二步：如图二所示，再把图一的木板1和木板2放在木板3上面，木板2的重心在中点，其大小为G，木板1的重心位置在木板2的最右端，其大小也为G，要使上面的两块木板刚好平衡，木板3的最右端为支点，应在木板2的右侧一半的中点，即木板2的一半的一半，也就是木板2伸出木板3右端的长度应为L/4.

第三步：如图三所示，把图二的三块木板放在木板4上，木板3的重心在中点，其向下的作用力大小为G，木板1和木板2的重心位置在木板3的最右端，其作用力的大小为2G，要使上面的三块木板刚好平衡，根据杠杆的平衡条件，左右两边力和力臂的乘积相等，右侧的力臂应为左侧力臂的1/2,；木板4的最右端为支点，其支点位置应在木板3的右侧一半的1/3处，也就是木板3伸出木板4右端的长度应为L/6.

第四步：如图四所示，再把图三的四块木板放在木板5上，木板4的重心在中点，其大小为G，上面的三块木板的重心位置在木板4的最右端，其大小为3G，要使上面的四块木板刚好平衡，木板5的最右端为支点，根据杠杆的平衡条件，两边力和力臂的乘积相等，其右侧力臂应为左侧力臂的1/3，所以支点位置应在木板4右侧一半的1/4处，即木板4的一半的1/4处，也就是木板4伸出木板5右端的长度应为L/8.

综上所述，最上面一块木板的最左端与最下面一块木板左端的水平距离为：

d=1/2L+1/4L+1/6L+1/8L=25/24L>L，所以符合题意的选项应为B，

故答案为B

【例2】(创新题)如图所示,半径为R的飞轮的圆心在0处,但它的重心不在转轴0处(转轴通过圆心0),工人师傅在飞轮边缘上的a处挖下一小块质量为△m的金属加固到正对面的轮边缘的b处,这时飞轮的重心位置正好在0处。现由于b处加固的 △m这块金属脱落丢失,又使得飞轮的重心不在0处,工人师傅决定再在a处挖去一小块金属,不用加固到b处,这样也能将飞轮的重心调到0处。则下列说法正确的是( )

A.再挖去的一小块金属的质量等于2△m

B.再挖去的一小块金属的质量等于△m

C.再挖去的一小块金属的质量等于1/2△m

D.无论再挖去的一小块金属的质量为多少都能将飞轮的重心调到0处

【知识点】物体重心位置的判断

【解析】根据题意，在飞轮边缘上的a处挖下一小块质量为△m的金属加固到正对面的轮边缘的b处,这时飞轮的重心位置正好在0处；根据对称性，如果a、b两处都去掉△m的金属，由于a、b两处关于圆心对称，飞轮的重心应仍在O处，所以b处加固的 △m这块金属脱落丢失后，在a处也挖去质量为△m的金属就可以达到目的，故答案应选B

【反思】学*物理需要静下心来，读懂题意，充分发挥自己的优势，像嗑瓜子一样，各个击破，慢慢总结积累素材，才能在考试中立于不败之地！往各位学子们，努力拼搏，积极进取，取得更加优异的成绩！

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