高中物理力學(xué)研究對(duì)象的四種類(lèi)型

【摘 要】研究對(duì)象的選擇是力學(xué)的重要一步，熟練掌握對(duì)象的類(lèi)別，并在學(xué)習(xí)中加以應(yīng)用，能輕松突破力學(xué)的難點(diǎn)，對(duì)學(xué)好物理學(xué)科具有很大幫助。

【關(guān)鍵詞】研究對(duì)象 單體 整體 點(diǎn)模型 系統(tǒng) 綜合運(yùn)用

受力分析既是物理學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，掌握好受力分析的各個(gè)環(huán)節(jié)，能輕松突破力學(xué)學(xué)習(xí)。研究對(duì)象的具體確立是受力分析過(guò)程中的第一步，也是關(guān)鍵一步，熟練掌握研究對(duì)象的確立方法，將直接影響解題的方向，甚至起到事半功倍的奇效。

類(lèi)型一：?jiǎn)误w

以單一物體為研究對(duì)象，是最常見(jiàn)的一種，即是以某一個(gè)物體為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行完整的受力分析。

例1.如圖，足夠長(zhǎng)平木板B靜止在光滑水平面上，其上放有小物塊A，A、接觸面粗糙，接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為u。

若對(duì)B施加水平恒外力F，A最終自B左端滑落，請(qǐng)求出B的加速度。（A的質(zhì)量為m，B的質(zhì)量為M）

分析：先以A為研究對(duì)象，對(duì)其受力分析

得：N1=mg f1=umg

再以B為研究對(duì)象，對(duì)其受力分析

得：F合=F-f1'=F-f1=Ma a=F-umg/M

類(lèi)型二：整體

以?xún)蓚€(gè)以上的物體作為整體的研究對(duì)象，可以減少力學(xué)變量的個(gè)數(shù)，簡(jiǎn)化解題的步驟，但以整體為研究對(duì)象，需滿(mǎn)足一定的條件，即各物體間相對(duì)靜止或整體內(nèi)各部分均處于平衡狀態(tài)。

例2.如圖，人的重力G1=600N，木塊的重力G2=400N，各接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)u=0.2，定滑輪固定，輕繩水平，人水平拉繩，人與木塊一起向右勻速，求繩拉力T多大？

分析：以人、木整體為研究對(duì)象，對(duì)其受力分析

得：N2=G1+G2 f2=uN2 2T= f2 T=100N

本例若分別以人、木塊單體為對(duì)象，求解過(guò)程不僅麻煩，還易出現(xiàn)錯(cuò)誤。比如誤以為人、木間為滑動(dòng)摩擦；比如

誤以為N2=G2等。

例3.如圖，質(zhì)量為M的斜面靜止在水平粗糙地面上，質(zhì)量為m的木塊沿斜面勻速下滑，求地面對(duì)斜面摩擦力f和支持力N的大小。

分析：雖然有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因?yàn)槭瞧胶鉅顟B(tài)，仍以M、m整體為研究對(duì)象，對(duì)其受力分析

得：f=0，N=（M+m）g，

這樣肯定比以單體逐一研究簡(jiǎn)單些。

類(lèi)型三：“點(diǎn)”模型

有些力學(xué)問(wèn)題沒(méi)有具體的研究對(duì)象，而是研究一個(gè)點(diǎn)（共點(diǎn)力作用線的交點(diǎn)）的受力。

例4.如圖，物重G=60N，OA與豎直方向夾角為53°，求OA，OB，OC三根輕繩的張力T1，T2， T3的大小

分析：先研究物塊得T3=60N，再以O(shè)點(diǎn)為研究對(duì)象且受力分析得：T2=T3tan53°=80N， T1=T3/cos53°=100N

類(lèi)型四：系統(tǒng)

以系統(tǒng)為研究對(duì)象是指系統(tǒng)內(nèi)有兩個(gè)及以上的物體，而又不符合整體的條件。以系統(tǒng)為研究對(duì)象解決問(wèn)題，時(shí)有奇效。

例5.如圖（同例3圖）質(zhì)量為M的斜面靜止在水平粗糙地面上，質(zhì)量為m的木塊沿斜面勻加速下滑，判斷（1）地面對(duì)斜面摩擦力f的方向（2）支持力N與（M+m）g哪個(gè)大？

分析：以M、m系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)其受力分析。

因?yàn)橄到y(tǒng)內(nèi)m部分不僅需要向左的合力，還需要向下的合力（失重），所以（1）靜摩擦力f的方向向左。

（2）N比（M+m）g小。

當(dāng)然，以上四種力學(xué)研究對(duì)象類(lèi)型并不是孤立的，在很多問(wèn)題中先后選擇不同類(lèi)型，可實(shí)現(xiàn)高效學(xué)習(xí)。

例6.如圖，mA=mD=2m，mC=mB=m，地面光滑，另兩面間最大靜摩擦力均為umg，現(xiàn)用水平力使它們共同加速，求連接B、C間水平細(xì)繩的拉力T的最大值。

分析：水平力增大至一定值時(shí)，兩面間將會(huì)出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以判定哪個(gè)面先發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)是解題的重點(diǎn)，選擇恰當(dāng)?shù)难芯繉?duì)象至關(guān)重要。

先以D為研究對(duì)象且受力分析

得 F合=2ma=f2

再以BCD整體為對(duì)象且受力分析

得 F合=4ma=f1

所以：f1=2 f2 AB間先達(dá)到最大靜摩擦力。

即f1=umg時(shí)，T最大。此時(shí)a=ug/4

最后以CD整體為對(duì)象且受力分析

得F合=3ma =3umg/4=T

總之，正確選擇力學(xué)的研究對(duì)象，對(duì)問(wèn)題的求解大有幫助。我們教師在教學(xué)中應(yīng)教會(huì)學(xué)生靈活選擇，這樣既可以提高解題效率，又可以培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，切實(shí)符合新課程的培養(yǎng)理念，打造高效課堂。