高中物理受力分析中三種思維方法

馬建燁

摘 要：受力分析是整個高中階段力學的基本功，同時也貫穿了整個高中物理，是分析物理過程必不可少的步驟，所以學會正確的受力分析，是學好物理的第一步，也是最為關鍵的一步。作為一名優秀的高中生，結合學習的心得，將受力分析的方法進行了總結，與大家一起分享。

關鍵詞：高中物理；受力分析；基礎順序法；整體法與隔離法；假設法

從簡單的受力分析，到復雜力學中用到的受力分析，總結其方法，我將其分為三種：基礎順序法、整體法與隔離法、假設法。下面依次介紹上述三種方法。

一、基礎順序法

1.明確研究對象，并將其從系統中隔離出來，通常的順序是先選取受力少、運動清晰的物體，再研究受力復雜的物體。

2.受力的順序為重力、彈力、摩擦力，由于彈力和摩擦力都是接觸力，所以必須有接觸點，我們只需要找出研究對象有幾個接觸面，只有接觸面內才可能存在彈力和摩擦力。

3.受力的個數把握不準確是受力分析常見的錯誤，這一點可以從施力物體和受力物體入手，每個力都能找到施力物體，而受力物體都是研究對象本身。

4.受力分析不是盲目進行的，往往都要結合物體的運動性質，如靜止狀態、勻速運動狀態以及勻加速運動等等，就能準確地畫出物體所受的力了。

例1.建筑工人用圖1所示的定滑輪裝置運送建筑材料。質量為70.0kg的工人站在地面上，通過定滑輪將20.0kg的建筑材料以0.50m/s2的加速度拉升，忽略繩子和定滑輪的質量及定滑輪的摩擦，則工人對地面的壓力大小為（g取10m/s2）（ ）

A.510N B.490N C.890N D.910N

試題解析：首先要選取研究對象，題目中出現了兩個可研究的對象：人和建筑材料，由于建筑材料只有一個觸點，受力較少，且運動清晰，所以我們先從它的受力入手，受力分析如圖2所示，由于建筑材料勻加速上升，所以根據牛頓第二定律得：F1-mg=ma，可以求得繩對建筑材料的拉力F1=210N，然后對受力較多的人進行受力分析如圖3所示，由于人處于靜止狀態，所以有F2+FN=Mg，由于F1與F2是同一根繩上的力，所以大小相等，解得：FN=490N，由牛頓第三定律可知，答案選B。

點評：此題的關鍵點在于研究對象的順序選取問題，由易到難，由簡到繁，而不是急于求成，我把此類問題命名為基本順序法。

二、整體法與隔離法

整體法和隔離法是力學部分常用的受力分析方法。整體法是從局部到全局的思維過程，它的優點是，通過整體法分析物理問題，可以弄清系統的整體受力情況，從整體上揭示事物的本質和變化規律，從而避開中間環節的繁瑣推斷，能夠靈活地解決問題，此法的特點是系統中存在多個研究對象，可以先隔離再整體，也可以先整體再隔離。當研究的是系統外力時可以考慮整體法，而研究系統內力時就使用隔離法，具體如何選擇，通過下面兩道例題進行說明。

例2.如圖4所示，物體A靠在豎直墻面上，在力F作用下，A、B保持靜止，物體B的受力個數為（ ）

A.2 B.3 C.4 D.5

試題解析：此題若急于隔離B受力分析就會發現保證B的平衡可以出現圖5和圖6兩種情況，二者的區別在于AB之間是否有彈力和摩擦力，問題就拋給了A，而A有兩個接觸面，左側與墻壁的接觸面上受力也不清楚，所以我們最先應該弄清楚墻壁是否給A作用力，由于這個力是墻壁給A的，也可以把AB作為一個系統，那么墻壁給A的力就成了系統的外力，此時優先考慮整體法，同時利用假設法可得到圖7，確定墻壁對A沒有力的作用，那么A要平衡就必須有圖8的受力分析圖，從而證明B的受力分析只有圖6是正確的，所以選C。

點評：此題的方法為先整體，再隔離。先利用整體法解決系統外力的情況，然后再利用隔離法求出AB間的內力。

例3.如圖9所示，A、B兩個物體疊放在一起，靜止在粗糙水平地面上，B與水平地面間的動摩擦因數μ1=0.1，A與B之間的動摩擦因數μ2=0.2，已知物體A的質量m=2kg，物體B的質量M=3kg，重力加速度g取10m/s2。現對物體B施加一個水平向右的恒力F，為使物體A與物體B相對靜止，則恒力的最大值是（物體間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）（ ）

A.5N B.10N C.15N D.20N

試題解析：此題的條件是物體A與物體B相對靜止，所以要保證AB不相對滑動的臨界條件是AB直接達到最大靜摩擦力，根據運動性質可知μ1mg=ma，求得加速度a=1m/s2，恒力F可以看做整體的外力，所以利用整體法，F-μ2（M+m）g=（M+m）a，將a帶入，求出F=15N。

點評：此題的方法為先隔離法再整體法，隔離法受力充分利用內力的已知條件，然后再利用整體法求出未知的外力。

三、假設法

我們在分析受力時，可能會出現，似乎有又似乎沒有的情況，不能直觀地進行判斷，此時我們需要用到假設法，推導出清晰或矛盾的結論，迅速得出正確的結果。

我們可以假定該處不存在（或存在）力的作用，然后推斷出運動情況，根據題中要求的情況進行比對，看是否符合要求。

例4.如圖12所示，質量分布均勻的球放在光滑的地面與擋板之間，處于靜止狀態，畫出小球的受力分析圖。

試題解析：小球有兩個接觸點，有沒有作用力呢？若是拿不準，我們此時就可以利用假設法，若地面不存在，小球一定不能處于靜止狀態，所以F1是必然存在的，若擋板對小球有力F2的作用，則小球必定不能處于靜止狀態，所以斷定圖14為正確的受力分析圖。

點評：當我們在進行受力分析遇到困難時，利用假設法可以有意想不到的收獲。

綜上所述，在分析物體的受力問題時，能夠掌握物體的受力分析的方法和步驟，就是找到了學會物理的突破口，奠定了學好物理的基礎。

參考文獻：

周光照.中國大百科全書：物理學[M].1版.中國大百科全書出版社，1987-07.endprint