物體的受力分析是貫穿力學(xué)乃至高中物理的一條紅線,它是學(xué)習(xí)力學(xué)知識的基礎(chǔ),是橫在高中學(xué)生面前的一道門檻,跨不過它,高中物理將很難過關(guān),所以正確分析物體的受力情況是研究力學(xué)問題的重要方法和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在此,我就將自己指導(dǎo)學(xué)生進行物體受力分析并取得良好成效的方法給廣大學(xué)生作一介紹,以有助于學(xué)生的學(xué)習(xí)。
一、受力分析的定義
受力分析指依據(jù)力的概念,從物體所處的環(huán)境(有多少個物體接觸)和運動狀態(tài)著手,分析它與所處的環(huán)境和其他物體的相互聯(lián)系。
二、受力分析的一般步驟
1.明確研究對象并把它從周圍的環(huán)境中隔離出來
分析物體的受力,首先要選準(zhǔn)研究對象,并把它隔離出來。根據(jù)解題的需要,研究對象可以是質(zhì)點、結(jié)點、單個物體或多個物體組成的系統(tǒng)。
2.按一定順序進行受力分析
一般按照重力、彈力、摩擦力的順序分析較好?!爸亓σ欢ㄓ?,彈力看四周,摩擦分動靜,方向要判準(zhǔn)?!睆椓湍Σ亮Χ际墙佑|力,環(huán)繞研究對象一周,看研究對象與其他物體有幾個接觸面(點),每個接觸面對研究對象可能有兩個接觸力,應(yīng)根據(jù)彈力和摩擦力的產(chǎn)生條件逐一分析。
3.綜合判斷指除了根據(jù)力的概念和物體所處的環(huán)境外還要根據(jù)受力物體及研究對象的運動狀態(tài)(靜止、加速、減速)進行判斷。
三、案例分析
例1.如圖1-1,AB疊放在一起,用一根細繩通過一定滑輪相連,現(xiàn)給B一水平向右的拉力使A沿B向左運動,試分析A、B兩物體的受力,畫出受力圖并求出F的大小。
■
圖1-1
解析:
對A受力分析 對B受力分析
■
注:
1.在對此題中物體A的受力分析時大家一定要嚴格遵守受力分析的步驟,首先確定物體A為研究對象分析其受的力,然后再按照受力分析的先后順序分析它所受的重力GA,所受的支持力FN1,和所受的摩擦力F1和Ff1,并在圖中標(biāo)出,就得到了物體A的受力分析圖。然后再根據(jù)物體B所處的環(huán)境和運動狀態(tài)得出它的受力分析圖。
2.在進行受力分析時一定要養(yǎng)成良好的分析習(xí)慣,嚴格按照受力分析的步驟進行,只有這樣才能避免錯誤得出正確的受力分析圖。
例2.如圖1-2所示,質(zhì)量均為m的A、B、C三個物體疊放在桌面上,在A的上面再加一個作用力F,則C物體在豎直方向總共受幾個力?
求:A對B的壓力。
求:C對地面的壓力。
解析:
對C受力分析 對B受力分析 對A受力分析
■
注:
1.在對物體C進行受力分析時,一定要確定好研究對象,不能錯誤地認為A物體的重力也作用在C物體上,實際上A物體的重力是包含在B物體對C物體的壓力中的,因為B物體隔離了A物體和C物體的相互作用,所以C物體不受A物體的作用力。
2.由此可得出,在受力分析時,研究對象一定要明確,才能得出正確的受力分析圖。
例3.如圖1-3a,放在斜面上相對斜面靜止的木塊,受到幾個力的作用?請在圖中畫出并指出各力的施力物體。
■
圖1-3a 圖1-3b
解析:由于物體受到重力作用,給斜面上的物體有兩個作用效果,一個使物體壓緊斜面,另一個使物體有沿斜面下滑的趨勢,所以物體還受到斜面給他的支持力和摩擦力,如圖1-3b所示。
【引申】當(dāng)物體沿斜面向上運動時,受力情況有無變化?(物體受力隨運動狀態(tài)的不同而有可能不同,所以具體情況具體分析)
四、最后受力分析時還應(yīng)特別注意以下幾點
1.只分析根據(jù)性質(zhì)命名的力
只分析根據(jù)性質(zhì)命名的力,如,重力、彈力、摩擦力,不分析根據(jù)效果命名的力,如,下滑力、動力、阻力等。
2.只分析研究對象收到的力,不分析研究對象對其他物體所施的力
研究物體A的受力時,只分析“甲對A”“乙對A”“丙對A”……的力,不分析“A對甲”“A對乙”“A對丙”……的力,也不要把作用在其他物體上的力,錯誤地認為通過“力的傳遞”而作用在研究對象上。
3.每分析一個力,都應(yīng)找出施力物體
這種方法是防止“多力”的有效措施之一。我們在分析物體的受力時,只強調(diào)物體受到的作用力,但并不意味著實力物體不存在,找不出不存在的施力物體的力。
4.分析物體受力時,還要考慮物體所處的狀態(tài)
分析物體受力時,要注意物體所處的狀態(tài),物體所處的狀態(tài)不同,其受力情況一般也不同。如,放在水平傳送帶上的物體隨傳送帶一起傳動時,若傳送帶加速運動,物體受到的摩擦力向前;若傳送帶減速運動,物體受到的摩擦力向后;若傳送帶勻速運動,物體不受摩擦力作用。
總之,受力分析時要注意防止“漏力”和“添力”,按順序進行受力分析是防止“漏力”的最有效的措施,注意尋找施力物體是防止“添力”的措施之一,同時還要深刻理解“確定研究對象”的含義,以防止把研究對象施于另外物體的力錯加在研究對象上。
用假設(shè)法判斷有無彈力時,既可以假設(shè)有彈力,也可以假設(shè)無彈力,以便于說明問題為準(zhǔn)。另外,整體法和隔離法也是學(xué)生必須掌握的重要方法。例如,如圖所示,有一球放在光滑水平面AC上,并和光滑斜面AB接觸,球靜止,分析球所受的彈力。
可用“假設(shè)法”,即假設(shè)去掉AB面,球仍然能夠保持原來的靜止?fàn)顟B(tài),則可以判斷球與AB面的接觸處沒有彈力;假設(shè)去掉AC面,則球?qū)⑾蛳逻\動,故在與AC面的接觸處球受到彈力,其方向垂直于AC面向上。
(作者單位 銅川市同官高級中學(xué))
?誗編輯 董慧紅