淺議高中物理受力分析

在高中物理力學(xué)學(xué)習(xí)中，受力分析是很關(guān)鍵的.受力分析，就是將物體從它所處的環(huán)境中隔離出來，分析其他物體對它的作用力，并把這些力用力的示意圖畫出來.作力的示意圖時(shí)，一般說來是定性的，但對力的方向，要盡量準(zhǔn)確些，而對力的大小的要求，往往是粗略的.分析物體受力，就是分析其他物體對研究對象的作用力.當(dāng)然，研究對象對周圍物體也有力的作用，但這些力是作用在周圍物體上的，不是作用在研究對象上的，故不能在受力圖上畫出.在這一點(diǎn)上有的學(xué)生往往出錯(cuò).

在解題中對物體進(jìn)行受力分析時(shí)，很多學(xué)生常會(huì)發(fā)生下面的錯(cuò)誤:

一、不是實(shí)事求是地分析受力，而是憑著想當(dāng)然去判斷

例如.課本中有一幅插圖，如圖1，是皮帶運(yùn)輸機(jī)把物體送到別處的.

如圖1，假設(shè)皮帶是勻速運(yùn)動(dòng)的，第一次是把貨物送往高處，第二次是把該貨物送到低處.兩次中貨物所受靜摩擦力相比較，下列說法正確的是().

A.大小相同，方向相同B.大小不同，方向不同

C.大小相同，方向不同D.大小不同，方向相同

有的同學(xué)是這樣分析的:貨物運(yùn)送情況一高一低，這兩個(gè)力不會(huì)一樣，故A不正確;兩力大小有可能相同，方向肯定相反，故應(yīng)選C.這便是典型的想當(dāng)然.其實(shí)要比較兩個(gè)力，就得分析貨物的受力，然后再進(jìn)行比較.送往高處時(shí)，貨物受到重力、支持力和沿皮帶向上的靜摩擦力.送往低處時(shí)，仍然是在這三個(gè)力作用下，故正確選項(xiàng)為A.

二、滑動(dòng)摩擦力可以用公式去計(jì)算，而靜摩擦力沒有現(xiàn)成的公式，它是根據(jù)物體所處的運(yùn)動(dòng)

狀態(tài)來計(jì)算的，有的將滑動(dòng)摩擦力的求法用到靜摩擦力上

例如.為了使被握著的豎直油瓶不落到地面，可以用較小的力，也可以用較大的力.兩者比較，后者比前者受到的摩擦力變大了嗎?

分析:有的同學(xué)認(rèn)為，壓力變大了，摩擦力也就變大了，根據(jù)公式F=μFN就能得出這個(gè)結(jié)論.但對油瓶進(jìn)行受力分析，可知在豎直方向上，仍然受到重力和摩擦力的作用，不管壓力如何變化，只要油瓶靜止，則這兩個(gè)力大小不變，靜摩擦力等于重力.可有的同學(xué)認(rèn)為，較大的壓力白用了嗎?用較大的力握油瓶，到底起了什么作用呢?仔細(xì)分析后會(huì)發(fā)現(xiàn)，用小的力握瓶時(shí)，從手中抽出瓶子就容易，用大的力握瓶時(shí)，從手中抽出瓶子就難.所以，這中間改變的是最大靜摩擦力，而不是所受的靜摩擦力.

三、只要有兩物體接觸就受到彈力作用

例如.如圖2所示，豎直下垂的繩子下面系著一個(gè)鐵球，分析鐵球的受力.

分析:有的同學(xué)認(rèn)為，鐵球受到重力、繩子的拉力和斜面對它的支持力.這就犯了“只要兩物體接觸就認(rèn)為受到彈力作用”的錯(cuò)誤.根據(jù)繩子是豎直下垂的，可以判定鐵球和斜面是靠在一起的，它們之間并沒有擠壓，因而它們之間并沒有彈力作用.

四、分不清物體的運(yùn)動(dòng)方向和相對運(yùn)動(dòng)方向

例如.如圖3所示，質(zhì)量為m的物體放在水平放置的鋼板C上，與鋼板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.由于光滑導(dǎo)槽AB(相對地面靜止)的限制，物體只能沿水平導(dǎo)槽運(yùn)動(dòng).現(xiàn)使鋼板以速度v1向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)用力F拉動(dòng)物體(F方向沿導(dǎo)槽方向)，使物體以速度v2沿導(dǎo)槽運(yùn)動(dòng)，試分析物體受到的滑動(dòng)摩擦力.

有同學(xué)這樣分析:在圖3中，物體既受到向上的摩擦力，又受到向左的摩擦力，所以總的摩擦力的方向是向上偏左的，如圖4.其實(shí)，摩擦力的方向還得看物體的相對滑動(dòng)方向.根據(jù)運(yùn)動(dòng)的相對性，這個(gè)運(yùn)動(dòng)等效于鋼板不動(dòng)，裝置向反方向運(yùn)動(dòng)，因而物體相對鋼板是斜向下偏左運(yùn)動(dòng)的.故所受的摩擦力是斜向上偏右的，見圖5所示.兩種分析得出的是兩個(gè)不同的結(jié)果.

五、忽略多種情況的可能性

例如.如圖6，物體受水平力F作用，物體和放在水平地面上的斜面都處于靜止?fàn)顟B(tài).若水平力增大些，整個(gè)裝置仍處于靜止，問物體受到的摩擦力如何變化.

有人會(huì)說，摩擦力一定變大，這還會(huì)有疑問嗎?其實(shí)，這是對運(yùn)動(dòng)趨勢不了解的緣故.若力F原來比較大，則物體有向上運(yùn)動(dòng)的趨勢，在F繼續(xù)變大時(shí)，摩擦力是變大的;若力F原來比較小，則物體有向下運(yùn)動(dòng)的趨勢，當(dāng)F在變大時(shí)，摩擦力就變小了，這一點(diǎn)往往被同學(xué)們所忽略.

六、物體受到的力和物體對別的物體的作用力分不清

例如:如圖7所示，物塊m與車廂后壁間的動(dòng)摩擦因素為μ，當(dāng)該車水平向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，m恰好沿車廂后壁勻速下滑，試分析物快m的受力情況.

很多同學(xué)對m的受力分析如圖8甲，出現(xiàn)了多余的力，這就是分不清到底是物體受

力還是物體對別的物體施力而導(dǎo)致的錯(cuò)誤.對m的正確受力分析如圖8乙.

出現(xiàn)這些錯(cuò)誤往往是因?yàn)樵谑芰Ψ治龅倪^程中，不能正確地判斷物體是否受到某個(gè)力的作用，那么如何才能正確判斷物體是否受力，可從下面的三個(gè)方面去進(jìn)行判斷:

1.根據(jù)條件判斷.不同性質(zhì)的力的產(chǎn)生條件是不同的，在判斷物體是否受到某種性質(zhì)的力時(shí)，最基本的判斷是依據(jù)這種力的產(chǎn)生進(jìn)行的，也就是說:這種力的產(chǎn)生條件如得到滿足，則物體必受這種力的作用，否則，物體就不會(huì)受這種力的作用;(要熟悉重力，彈力，摩擦力，電場力，洛侖茲力，安培力的條件及大小、方向的確定)

2.根據(jù)效果判斷.有時(shí)候有的力的產(chǎn)生條件是否被滿足是很難判斷的，比如，靜摩擦力產(chǎn)生條件中的所謂“相對運(yùn)動(dòng)趨勢”就很微妙，在具體的問題中有時(shí)就很難說清物體間到底有沒有相對運(yùn)動(dòng)趨勢，到底有什么樣的相對運(yùn)動(dòng)趨勢.這種情況下往往需要根據(jù)力的作用效果(力能使受力物體形狀發(fā)生變化;力能使受力物體的運(yùn)

動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化)來判斷物體是否受到某個(gè)力的作用.

3.根據(jù)特征判斷.在有些受力較為復(fù)雜的情況下，如根據(jù)力的產(chǎn)生條件和力的作用效果都很難判斷物體的受力情況時(shí)，我們還可以根據(jù)力的基本特征(力的作用總是相互的)，從研究對象是否施出某種力來間接地判斷物體是否受到某種力的作用.

在受力分析的過程中，僅能夠正確判斷物體是否受到某個(gè)力還是不夠的，還必須在分析過程中防止出現(xiàn)多力和漏力的現(xiàn)象，因此，要正確完成這一復(fù)雜的過程可以遵從以下的步驟和方法去進(jìn)行.

受力分析的一般步驟:

1.根據(jù)題意選取研究對象，選取的研究對象原則上是要使對問題的研究盡量簡便，當(dāng)研究的問題未涉及物體間的相互作用時(shí)，優(yōu)先取整體為研究對象;當(dāng)研究的問題涉及物體間的相互作用時(shí)，優(yōu)先考慮受力最少的物體為研究對象.

2.要按一定的順序?qū)ρ芯繉ο筮M(jìn)行受力分析，一般先分析場力如重力，電場力，磁場力.然后分析彈力，環(huán)繞物體一周，找出跟研究對象接觸的物體，并逐個(gè)分析，分析物體對研究對象是否有彈力的作用，最后分析摩擦力，環(huán)繞物體一周，對凡有彈力作用的地方逐個(gè)分析這些物體對研究對象是否有摩擦力的作用.

3.畫完受力圖后要進(jìn)行定性檢驗(yàn)，看一下分析的結(jié)果，能否使研究對象處于題目所給的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，否則必然產(chǎn)生了多力或漏力的現(xiàn)象.

(責(zé)任編輯 易志毅)