吳 宇
所謂對(duì)態(tài)受力分析法,就是針對(duì)物體所處的狀態(tài)進(jìn)行受力分析以確定物體受力情況及判斷力的大小和方向的一種方法.就初中物理涉及物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特殊性,即只掌握一種平衡狀態(tài)(物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)),教會(huì)學(xué)生領(lǐng)會(huì)這一狀態(tài)下的受力分析法很有必要.它可以幫助學(xué)生理清研究對(duì)象的受力分析思路,正確求解力的大小和方向.同時(shí)對(duì)銜接高中物理的力學(xué)學(xué)習(xí)也至關(guān)重要.下面結(jié)合實(shí)例談?wù)勗鯓幼寣W(xué)生領(lǐng)會(huì)和運(yùn)用這一方法.
一、理清物體處于平衡狀態(tài)與受力的關(guān)系
牛頓第一定律告訴我們,物體不受任何外力必將處于平衡狀態(tài).然而這一生活事實(shí)是幾乎不存在的,更多時(shí)候的物體處于平衡狀態(tài)是受力作用的結(jié)果,這些力在構(gòu)成平衡力或它們的合力為零時(shí),物體也必將處于平衡狀態(tài).這兩者的關(guān)系可概括為:物體處于平衡狀態(tài)要么不受任何外力要么受力就受平衡力.理清這一關(guān)系后,在對(duì)物體的受力情況分析時(shí),要抓住物體所處的“態(tài)”.初中階段一般涉及的都是物體處于平衡狀態(tài)的問(wèn)題.至于處于非平衡狀態(tài)的物體,它將受到一個(gè)不為零的合力產(chǎn)生加速度,這是學(xué)生在高中要學(xué)習(xí)的牛頓第二定律的內(nèi)容.
二、例題展示
例1 如圖1,物體的重力為20 N,在水平30 N的壓力作用下緊貼在豎直墻壁上靜止不動(dòng),則物體將受到哪些力的作用,大小各為多大?方向如何?
解:物體所處于的“態(tài)”是靜止即處于平衡狀態(tài),這是受外力作用的結(jié)果,而這些外力是構(gòu)成平衡力的.從水平和豎直方向上進(jìn)行受力分析:水平方向上它受到一個(gè)壓力和墻對(duì)它的彈力它們一定要構(gòu)成一對(duì)平衡力,大小都為30 N,方向是相反的;豎直方向上它受到一個(gè)重力和墻給它的靜摩擦力也是一對(duì)平衡力,大小都為20 N,方向也是相反的.
評(píng)析:一要抓住從水平和豎直方向分析哪些力達(dá)成平衡力,如斜面上從平行于斜面和垂直于斜面方向分析平衡力.二要運(yùn)用二力平衡的特點(diǎn)(等值、反向、共線、共物)來(lái)確定力的大小和方向.
例2 如圖2,在光滑的水平面上重為20 N的物體以5 m/s的速度作勻速直線運(yùn)動(dòng),不計(jì)空氣阻力,試畫出該物體的受力示意圖.
解:物體所處的“態(tài)”是勻速直線運(yùn)動(dòng)即處于平衡狀態(tài),不過(guò)在光滑水平面上不計(jì)摩擦力,就不存在一個(gè)向前的“拉力”(外力).那么就只能在豎直方向上畫出一對(duì)平衡力的示意圖(重力與支持力),它們大小相等,方向相反.
評(píng)析:此題一要抓住光滑水平面上f=0,二不能看到有速度就認(rèn)為是力的作用,要知曉力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因.
三、練習(xí)鞏固
1.一個(gè)學(xué)生用水平力推停在水平地面上的汽車,但始終沒(méi)能推動(dòng).下列說(shuō)法正確的是().
A.因?yàn)橥屏π∮谄嚨淖枇?,所以汽車未推?dòng)
B.因?yàn)橥屏π∮谄嚨闹亓?,所以汽車未推?dòng)
C.雖然汽車未被推動(dòng),但推力等于汽車所受的阻力
D.雖然汽車未被推動(dòng),但推力一定等于汽車所受的重力
2.一木塊在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng),此時(shí)它受的水平拉力為0.5 N, 如把拉力增大到0.8 N,仍使木塊在該平面上運(yùn)動(dòng),此時(shí)木塊受到的合力為().
A.1.3 NB.0.8 N C.0.3 N D.0 N
3.如圖3,在光滑的水平墻角處有一重50 N的物體靜止不動(dòng),則物體是否受到墻壁給它的彈力?請(qǐng)作出該物體的受力示意圖.