2. 实验研究二力平衡的条件

在木板A、B、C处钉上三个钉子，钉子上套上小滑轮，用绕过小滑轮的线来拉一块硬纸板，如图(甲)所示。在A、B处挂等重的钩码时，F₁与F₂在一条直线上，纸板不动，说明纸板受到的两个力是平衡的。如图乙在A、C处挂等重的钩码时，F₁与F₂虽然大小相等，方向相反，但是不在一条直线上，纸板转动，说明这样两个力不是平衡力．纸板转过一定角度后，作用在纸板上的两个力又在一条直线上时，两个力平衡，纸板重新静止下来。

可见，两个力的平衡必须满足以下四个条件：两个力作用在一个物体上，大小相等、方向相反、作用在一条直线上。

　根据同一条直线上力的合成的法则可知，当两个力彼此平衡时，物体受到的合力是0。

1. 什么是力的平衡

物体在受到几个力作用时，如果物体保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这几个力相互平衡。

(1)用平行四边形的对角线表示合力的含义

　按图示法作出力的平行四边形后，对角线的起点──合力作用点；对角线的长度──按标度比例表示合力的大小；对角线的方向──合力的方向。如图所示。

(2)合力大小的变化范围

两力合成的最大值是同向合成，最小值是反向合成，因此F₁－F₂≤F_合≤F₁+F₂(设F₁＞F₂)。两力夹角越大，合力越小。

(1)如何理解合力

几个力共同作用的效果可以用一个力来代替，则这个力就是那几个力的合力(那几个力称为这个力的分力)。可见，合力概念是建立在“等效”的基础上。既然是从力的作用效果着手，因此在分析一个物体受力时，合力和分力是不共存的。如：甲、乙两人拉车前进，也可用一个丙代替这甲、乙两人拉车前进，则丙对车拉力就是前甲、乙两人对车拉力的合力。显然不能理解为甲、乙、丙三个人同时在拉车。

(2)如何求合力

求合力的方法叫力的合成。最简单、最基本的合成是同一直线上二力的合成。　

作用在同一个物体上的两个力，如果它们的作用方向相同，合力的方向与这两个力的方向相同，合力的大小等于这两个力的大小之和。例如甲、乙两人都对同一个桌子作用，甲用20牛力向东拉，乙用30牛力向东推，桌子受到的合力方向向东，大小为50牛。

　如果同一直线上两个力的作用方向相反，合力的方向为较大一个力的方向，合力的大小等于两个力大小之差。如果甲向东拉桌子，乙向西拉桌子，力的大小仍为20牛、30牛，合力向西、大小为10牛。

6. “物体惯性”与“外力作用”的辨证关系。物体原来具有某个速度，物体惯性则力图使其继续保持这一速度，但力图保持与能否保持则是不同的。当物体受到合外力为零时，物体可保持这个速度，当物体所受合外力不为零时，物体便不能再保持原来的速度，运动状态就发生了变化。物体的惯性和外力作用这一对矛盾的对立统一，形成了宏观物体的形形色色的各种复杂的运动。如果没有外力，物体也就没有复杂多样的运动形式；如果没有惯性，物体的运动状态改变不需要力的作用，只有当我们理解了惯性与外力作用的辨证关系，就不难解释惯性现象．例如“锤子松了，把锤把的一端在物体上撞几下，锤头就能紧套在锤柄上”这是因为锤与柄原来都向下运动，柄撞在物体上受到阻力作用，改变了它的运动状态，就停止了运动，锤头没受阻力仍保持原来运动状态，继续向下运动，这样锤头就紧套在锤柄上了。

5. “惯性”与“力”的区别。同学们往往把“惯性”当做力，认为“子弹离开枪口后还会继续向前运动”，“水平道路上运动着的汽车关闭发动机后还要向前运动”这些都是“惯性”这个力作用的结果等。惯性与力的区别：①物理意义不同；惯性是指物体具有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质；而力是指物体对物体的作用．惯性是物体本身的属性，始终具有这种性质，它与外界条件无关；力则只有物体与物体发生相互作用时才有，离开了物体就无所谓力。②构成的要素不同：惯性只有大小，没有方向和作用点，而大小也没有具体数值，无单位；力是由大小、方向和作用点三要素构成。它的大小有具体的数值，单位是牛。③惯性是保持物体运动状态不变的性质；力作用则是改变物体的运动状态．

4. “惯性”与“第一定律”的区别。同学们往往把牛顿第一定律的内容当作惯性概念，即“惯性”与“惯性定律”混为一谈，这也正是同学们认为物体只有在不受外力作用时才有惯性。为了纠正这种错误，除了使同学们能准确地叙述惯性和牛顿第一定律的内容，同学们还要知道它们的区别：惯性是一切物体固有的属性，是不依外界条件而改变。它始终伴随物体而存在。牛顿第一定律则是研究物体在不受外力作用时如何运动的问题，是一条运动定律，它指出了“物体保持匀速直线运动状态或静止状态”的原因，而惯性是“物体具有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态”的特性；两者完全不同。为何牛顿第一定律又叫惯性定律，是因为定律中所描述的现象是物体的惯性的一个方面的表现，当物体受到外力作用时，物体不可能保持匀速直线运动状态或静止状态，但物体力图保持原有运动状态不变的性质仍顽强地表现出来。

3. “惯性”的本质。惯性是物体的固有属性，不论宏观物体，还是微小粒子，不论固体、液体、气体，不论静止物体，还是运动物体，不论物体在地球上，还是在月球上，一切物体在任何时刻，任何情况下都具有惯性。不能说物体处于匀速直线运动状态或静止状态时有惯性，而运动状态改变或所受合外力不为零时就没有惯性，也不能说惯性“仅在物体处于匀速直线运动状态或静止状态时起作用”，而“在物体运动状态改变或所受合外力不为零时不起作用”，对运动物体即使加上很大的阻力，要使它停下来仍需一段时间”，正是运动物体要保持匀速直线运动状态的性质表现；“对静止物体即使加上很大的推动力，要使它达到某一速度仍需一段时间”也正是静止的物体要保诗静止状态的性质表现。

2. 伽利略第一次从实验出发，运用科学推理推翻了延续两千多年的错误的力的概念，这在物理学研究方法上具有十分重要的意义，物理学的正确认识只能来源于科学实验，也只有科学实验对错误观点的批判才是最强有力的。

　亚里士多德错误的力的概念所以能延续两千多年，正是由于人们过分相信了“直觉”而没拿起“实验”这一科学研究的武器。

　爱因斯坦对伽利略的工作给予很高的评价：“伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端”，伽利略被人们誉为“实验科学之父”是当之无愧的。

1. 第一定律中包含的基本概念，奠定了经典力学的概念基础，从而使它处于理论系统中第一个原理的前提地位。

　这主要表现在：

　(1)首次批驳了延续两千多年的亚里士多德等人错误的力的概念，为确立正确的力的概念扫清了道路。

　(2)第一次科学地给出了力的定性定义(含力的本质和力的效果)。

　(3)第一次提出了经典力学的几个基本概念，为其他几个原理奠定了概念基础。

　牛顿第一定律首先表明了“不受力”下，物体的动力学规律(作惯性运动)，此基础上才能表明其他几个基本原理。