蔣漢松

物理競(jìng)賽中把物體的平衡分為：穩(wěn)定平衡、不穩(wěn)定平衡和隨遇平衡。它是處于重力場(chǎng)以及其他有勢(shì)場(chǎng)的物體在場(chǎng)作用下的三種平衡情況。處于勢(shì)場(chǎng)的物體和場(chǎng)一起具有勢(shì)能，而物體都有向勢(shì)能較小位置運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。

（1）穩(wěn)定平衡：如果平衡物體受外界微小擾動(dòng)偏離平衡位置時(shí)，該物體在所受各力或力矩的作用下將回到平衡位置，這種平衡稱為穩(wěn)定平衡。例如，帶正電的小球在兩個(gè)帶等量正電荷中點(diǎn)時(shí)的平衡狀態(tài)就可視為穩(wěn)定平衡。從能量角度看，所謂穩(wěn)定平衡是指物體處于勢(shì)能最小位置時(shí)的平衡。對(duì)它有一個(gè)微小的擾動(dòng)，使它離開(kāi)平衡位置，外界就必須對(duì)它做功，這樣勢(shì)能增加，擾動(dòng)后物體就要自動(dòng)地回到原來(lái)勢(shì)能較小的位置。

（2）不穩(wěn)定平衡：當(dāng)物體達(dá)到平衡后，受到微小擾動(dòng)而偏離平衡位置時(shí)，如果該物體在各力或力矩的作用下將繼續(xù)偏離平衡位置而不會(huì)再回到平衡位置，這種平衡稱為不穩(wěn)定平衡。例如，帶負(fù)電的小球在兩個(gè)帶等量正電荷中點(diǎn)時(shí)的平衡狀態(tài)就可視為不穩(wěn)定平衡。從能量角度看，所謂不穩(wěn)定平衡是指物體處于勢(shì)能最大時(shí)的平衡。使它離開(kāi)平衡位置，外界不必對(duì)它做功。任何微小擾動(dòng)，總引起重力對(duì)它做功，勢(shì)能減小，這樣它將繼續(xù)減小勢(shì)能，再也不可能回到原來(lái)那個(gè)勢(shì)能最大的位置。

（3）隨遇平衡：如果平衡物體受外界微小擾動(dòng)而偏離平衡位置時(shí)，該物體所受合力或合力矩仍為零，并能在新的位置繼續(xù)保持平衡，這種平衡稱為隨遇平衡。例如，與液體密度相同的實(shí)心物體浸沒(méi)在該液體內(nèi)部的平衡狀態(tài)就可稱為隨遇平衡。從能量角度看，所謂隨遇平衡是指處于平衡狀態(tài)的物體，在受到微小擾動(dòng)后，勢(shì)能始終保持不變，因此可以在任意位置繼續(xù)保持平衡。

如何來(lái)判斷物體的平衡種類？常用的方法有以下幾種。

（1）受力（力矩）分析法：當(dāng)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置時(shí)，如果所受外力指向平衡位置，則是穩(wěn)定平衡；如果外力背離平衡位置，則是不穩(wěn)定平衡；如果外力為零，則是隨遇平衡。有轉(zhuǎn)軸的物體，當(dāng)它偏離平衡位置時(shí)，如果所受外力矩有把物體拉回平衡位置的傾向，物體是穩(wěn)定平衡；如果外力矩有把物體推離原平衡位置的傾向，則屬于不穩(wěn)定平衡；如果外力矩為零，則屬于隨遇平衡。

例如，在凹面底部的小球，由于某種因素，小球稍稍偏離平衡位置，重心升高，重力勢(shì)能增大，重力和支持力不再保持平衡，合力指向原來(lái)的平衡位置，小球會(huì)恢復(fù)平衡，這種平衡是穩(wěn)定平衡。

位于凸面端的小球稍稍偏離平衡位置后，重心降低，重力勢(shì)能減少，重力和支持力也不再平衡，合力指向遠(yuǎn)離原來(lái)平衡位置的方向，這種平衡為不穩(wěn)定平衡。