高中物理力學研究對象的四種類型

【摘 要】研究對象的選擇是力學的重要一步，熟練掌握對象的類別，并在學習中加以應用，能輕松突破力學的難點，對學好物理學科具有很大幫助。

【關鍵詞】研究對象 單體 整體 點模型 系統 綜合運用

受力分析既是物理學習的重點，也是難點，掌握好受力分析的各個環節，能輕松突破力學學習。研究對象的具體確立是受力分析過程中的第一步，也是關鍵一步，熟練掌握研究對象的確立方法，將直接影響解題的方向，甚至起到事半功倍的奇效。

類型一：單體

以單一物體為研究對象，是最常見的一種，即是以某一個物體為研究對象，對其進行完整的受力分析。

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

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

分析：先以A為研究對象，對其受力分析

得：N1=mg f1=umg

再以B為研究對象，對其受力分析

得：F合=F-f1'=F-f1=Ma a=F-umg/M

類型二：整體

以兩個以上的物體作為整體的研究對象，可以減少力學變量的個數，簡化解題的步驟，但以整體為研究對象，需滿足一定的條件，即各物體間相對靜止或整體內各部分均處于平衡狀態。

例2.如圖，人的重力G1=600N，木塊的重力G2=400N，各接觸面間的動摩擦因數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、木整體為研究對象，對其受力分析

得：N2=G1+G2 f2=uN2 2T= f2 T=100N

本例若分別以人、木塊單體為對象，求解過程不僅麻煩，還易出現錯誤。比如誤以為人、木間為滑動摩擦；比如

誤以為N2=G2等。

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

分析：雖然有相對運動，因為是平衡狀態，仍以M、m整體為研究對象，對其受力分析

得：f=0，N=（M+m）g，

這樣肯定比以單體逐一研究簡單些。

類型三：“點”模型

有些力學問題沒有具體的研究對象，而是研究一個點（共點力作用線的交點）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點為研究對象且受力分析得：T2=T3tan53°=80N， T1=T3/cos53°=100N

類型四：系統

以系統為研究對象是指系統內有兩個及以上的物體，而又不符合整體的條件。以系統為研究對象解決問題，時有奇效。

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

分析：以M、m系統為研究對象，對其受力分析。

因為系統內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。

當然，以上四種力學研究對象類型并不是孤立的，在很多問題中先后選擇不同類型，可實現高效學習。

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，現用水平力使它們共同加速，求連接B、C間水平細繩的拉力T的最大值。

分析：水平力增大至一定值時，兩面間將會出現相對運動，所以判定哪個面先發生了相對運動是解題的重點，選擇恰當的研究對象至關重要。

先以D為研究對象且受力分析

得 F合=2ma=f2

再以BCD整體為對象且受力分析

得 F合=4ma=f1

所以：f1=2 f2 AB間先達到最大靜摩擦力。

即f1=umg時，T最大。此時a=ug/4

最后以CD整體為對象且受力分析

得F合=3ma =3umg/4=T

總之，正確選擇力學的研究對象，對問題的求解大有幫助。我們教師在教學中應教會學生靈活選擇，這樣既可以提高解題效率，又可以培養學生的思維能力，切實符合新課程的培養理念，打造高效課堂。