受力分析是解決各類力學問題的前提和關鍵之一,滲透于高中物理各重要章節之中,它往往是學生綜合能力的一種體現。下面結合教學體會談一下對物體進行受理分析時特別要注意的幾個重要環節。
一、明確研究對象,分清物體與“外界”
就是要把進行受力分析的物體從周圍物體中隔離出來,分清物體與“外界”。受力分析時,只考慮外界給物體的作用力,而不考慮物體給外界其他物體的作用力。同時也不要錯誤地認為,作用在其他物體上的力通過“力的傳遞”作用在研究對象上。
二、抓住力的本質,不盲目“添力”
力是物體對物體的作用,力不能離開物體單獨存在,所以物體所受的每個力都應該有相應的施力物體,找不出施力物體的力是不存在的,是憑感覺分析的。像有些同學常常會錯誤地把物體的慣性表現認為是物體在運動方向上的受力。
例如,汽車剎車后還要繼續運動,是物體慣性的表現,并不存在向前的“沖擊力”,假設存在,這個沖擊力的施力物體是誰呢?類似的還有,分析從槍口射出的子彈的受力時,容易誤認為子彈除受重力和空氣阻力外,還受到一個向前的推力!上升氣球懸掛的物體,當懸線斷了時,物體將以線斷時的速度做豎直上拋運動,也是慣性的表現,而不是還受到“上拋力”的作用……
三、抓住各種力的產生條件,判斷力的有無
力學中常見的力有三種,即重力、彈力、摩擦力。凡是在地球表面或地表附近空間的物體,都要由于地球的吸引而受到豎直向下的重力。彈力和摩擦力都是接觸力,但不是說物體相互接觸就一定存在力,還必須具備其他各自的產生條件。彈力的產生還要使接觸的兩個物體間相互擠壓且發生形變;摩擦力的產生條件是:接觸面粗糙,接觸面間有相互擠壓(彈力),接觸面間有相對運動或相對運動趨勢。
四、把握力與運動的關系,從運動狀態入手分析受力
牛頓第二定律是聯系力和運動的橋梁,因此知道了物體的運動情況就可以推知物體的受力情況。具體說,當物體處于靜止或勻速運動狀態時,加速度a=0,則物體所受的合外力F=0;若物體處于變速狀態時,加速度a≠0,則物體所受的合外力F=ma,然后把合力的情況和物體所受的已知力結合起來推知作用在物體上的未知力。
五、分清合力與分力的等效替代關系,防止受力分析重復
在處理具體的力學問題時,為了方便,往往要把一些力加以合成或分解,而力的合成與分解只是力的等效替代,如果考慮了原來的已知力,就不能同時考慮它的分力;反之,如果考慮了分力,就不能同時考慮它們的合力。
最后,受力分析時還要注意分析的順序:一看重力;二看彈力;三看摩擦力;最后看其他外力,以防止“漏力”。
總之,完美的受力分析并非一日之功,只有在練習實踐中不斷摸索特點,總結規律,方可真正掌握!
(作者單位 河南省內鄉縣實驗高中)