如何打好受力分析的基礎(chǔ)

劉兆強(qiáng)

【摘要】受力分析是高中物理的難點(diǎn)，很多學(xué)生由于沒有掌握好受力分析的知識(shí)，從而對(duì)物理產(chǎn)生了恐懼，進(jìn)而放棄了對(duì)物理學(xué)的學(xué)習(xí)，本文針對(duì)受力分析的解決問題的方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述.

【關(guān)鍵詞】高中物理；受力分析；彈力；摩擦力

受力分析滲透于高中物理各重要章節(jié)之中，是高中物理的重點(diǎn)和難點(diǎn)只有學(xué)生熟練地掌握受力分析的方法，才能更好地學(xué)好力學(xué)知識(shí).本文針對(duì)如何打好受力分析的基礎(chǔ)展開研究，幫助老師和學(xué)生研究出其中的相關(guān)規(guī)律，以促進(jìn)同學(xué)們更好地學(xué)習(xí)物理.

1 受力分析的前提條件（力學(xué)知識(shí)的儲(chǔ)備）

1.1 畫好力的示意圖

用帶箭頭的有向線段來表示力的方向和作用點(diǎn)，不需準(zhǔn)確標(biāo)度力的大小.如圖1所示.

1.2 掌握三種基本力的方向

（1）重力的方向：豎直向下，如圖2所示.

（2）常見模型中彈力的方向，如圖3所示.

例1 請(qǐng)畫出下列各圖4中A物體所受彈力的示意圖.

解析 在圖中，A的接觸面是平面的，所受彈力垂直于平面指向A，A的接觸面是曲面的，所受的彈力垂直于切面指向A，繩上的彈力沿繩指向繩收縮的方向，彈簧的彈力沿彈簧指向彈簧恢復(fù)形變的方向.答案如圖5所示.

（3）摩擦力的方向：

靜摩擦力方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反，滑動(dòng)摩擦力方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反.

例2 如圖6所示，將A，B兩物體疊放在水平地面上，施加水平力F作用在A上，使二者一起向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則下列說法正確的是（）

（A）A，B之間不存在摩擦力.

（B）A所受B的摩擦力水平向左.

（C）B所受A的摩擦力水平向左.

（D）B受地面的摩擦力為靜摩擦力，方向水平向右.

解析 A做勻速運(yùn)動(dòng)，所受合力為零，根據(jù)水平方向二力平衡，B對(duì)A的摩擦力必與F大小相等方向相反，選項(xiàng)（A）（B）錯(cuò)誤；由牛頓第三定律，A，B之間的作用力大小相等方向相反， B所受A的摩擦力方向水平向左，所以選項(xiàng)（C）正確； A，B整體向左勻速運(yùn)動(dòng)，地面給B的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，水平向右，故選項(xiàng)（D）錯(cuò)誤．答案為（C）.

2 受力分析的具體方法和步驟（力學(xué)知識(shí)的應(yīng)用）

2.1 受力分析的一般順序

先分析重力，再分析接觸力，環(huán)繞物體一周，找出每一個(gè)接觸位置，每個(gè)接觸位置上都要分析兩次，即分析彈力的有無和摩擦力的有無，最后分析其他外力．

2.2 按步驟進(jìn)行受力分析

（1）研究對(duì)象要明確，可以是一個(gè)物體或物體的一部分，也可以是某個(gè)結(jié)點(diǎn)或幾個(gè)物體組成的整體.

（2）按照受力分析的一般順序，逐個(gè)確定物體受到哪些力的作用.

（3）畫出受力示意圖，中學(xué)階段一般將物體所受的各個(gè)力集中畫在同一個(gè)作用點(diǎn)上.

（4）最后對(duì)受力分析的結(jié)果進(jìn)行檢查，檢查每一個(gè)力都對(duì)應(yīng)一個(gè)施力物體.

2.3 受力分析時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題

（1）對(duì)物體受力分析時(shí)，只分析外界對(duì)物體所施加的力，不要分析物體對(duì)外界施加的力，作用在其他物體上的力不可理解為通過“力的傳遞”作用在研究對(duì)象上.

（2）在分析物體受力時(shí)，要找出每一個(gè)力的施力物體，不能無中生有.

（3）合力和分力不能重復(fù)進(jìn)行受力分析.

（4）系統(tǒng)內(nèi)力不在受力圖中出現(xiàn)，但隔離分析時(shí)，內(nèi)力變外力，就要畫在受力圖上.

（5）當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)，就要重新判定未知力的有無及方向.

（6）對(duì)物體受力分析要嚴(yán)謹(jǐn)，研究外部作用時(shí)要看整體，研究內(nèi)部相互作用時(shí)要隔離.

例3 根據(jù)情景對(duì)圖7中的物體A受力分析，并畫出受力示意圖.

（1）圖甲中物體A靜止在粗糙的斜面上.

（2）圖乙中系有細(xì)繩的球A靜止在光滑的球面上.

（3）圖丙中均勻桿A被細(xì)繩拉住而靜止在粗糙的水平面上.

解析 （1）A受重力，斜面對(duì)A的支持力，由假設(shè)法可判斷靜摩擦力方向沿著斜面向上，故受力示意圖如圖8所示；（2）球A受重力，繩對(duì)球A的拉力，球面對(duì)球A的支持力，故受力示意圖如圖9所示；（3）桿A受重力，地面對(duì)桿A的支持力，細(xì)繩對(duì)桿A的拉力，由于拉力水平方向的分力向左，則地面對(duì)桿A有水平向右的摩擦力f，故受力示意圖如圖10所示.

總之，學(xué)會(huì)受力分析對(duì)高中物理的學(xué)習(xí)有莫大的益處.