楊 海

（貴州省銅仁市碧江區(qū) 貴州銅仁 554300）

淺談初中物理力學(xué)教學(xué)中受力分析的方法

楊 海

（貴州省銅仁市碧江區(qū) 貴州銅仁 554300）

初中物理力學(xué)的內(nèi)容是物理的重要知識(shí)內(nèi)容，是中考中所占分?jǐn)?shù)最大的內(nèi)容之一，它包括了初二學(xué)習(xí)的力和運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)單機(jī)械、功和功率，還包括初三學(xué)習(xí)的壓力、壓強(qiáng)和浮力，以上有關(guān)力學(xué)的這些知識(shí)中有很多內(nèi)容是以對(duì)物體進(jìn)行受力分析作為基礎(chǔ)，只有掌握了對(duì)物體進(jìn)行正確的受力分析才能進(jìn)一步解決有關(guān)的力學(xué)問(wèn)題，在力學(xué)中，解決力學(xué)問(wèn)題時(shí)，往往遇到這樣一類(lèi)情況：題中被研究的對(duì)象不是單一的一個(gè)物體，而是互相關(guān)聯(lián)的幾個(gè)物體組成一個(gè)系統(tǒng)。力學(xué)知識(shí)中正確的受力分析對(duì)學(xué)好力學(xué)內(nèi)容至關(guān)重要，那么初中物理力學(xué)中的常見(jiàn)的受力分析方法又有哪些呢？在教學(xué)過(guò)程中我分別從力的概念和特點(diǎn)、力的作用效果和力的平衡三個(gè)方面出發(fā)總結(jié)出三種常見(jiàn)的對(duì)物體受力分析的方法，并用相關(guān)的題目講解各種受力分析方法在解題過(guò)程中的具體運(yùn)用。

初中物理力學(xué) 受力分析 方法

方法一：從力的概念和特點(diǎn)出發(fā)分析

在力學(xué)中，我們都知道力是物體對(duì)物體的作用；物體間力的作用是相互的，也就是說(shuō)力是發(fā)生在兩個(gè)物體之間的，這兩個(gè)物體都同時(shí)扮演受力物體和施力物體兩個(gè)角色，所以在對(duì)物體進(jìn)行受力分析時(shí)作用在物體上的力是否存在，就要看這個(gè)力的施力物體和受力物體是否同時(shí)存在，如果都存在就證明這個(gè)力是存在的；如果找不到這個(gè)力的施力物體就證明這個(gè)力是不存在的。［1］

方法二：從力的作用效果出發(fā)分析

物體在受到力的作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生兩種不同的作用效果，分別是力可以使物體的形狀發(fā)生改變；力也可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，既然力的作用可以使物體產(chǎn)生形狀改變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，那么如果物體有相應(yīng)的作用效果產(chǎn)生的話，就證明物體受到了力的作用，此時(shí)在分析物體受到什么力的作用也就好分析了。

方法三：從力的平衡角度分析

作用在同一物體上的兩個(gè)力，如果它們大小相等，方向相反且作用在同一直線上時(shí)，這兩個(gè)力就是一對(duì)平衡力，物體在平衡力的作用下將處于平衡狀態(tài)，即物體將處于靜止?fàn)顟B(tài)或物體將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)物體所受到的力的合力為零，反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，它所受到的力必然是平衡力，受到的所有力的合力也必然為零，也就是說(shuō)，只要知道物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)，就可以確定物體在豎直或水平方向上最少應(yīng)該受到兩個(gè)力的作用，并且這兩個(gè)力的大小相等，方向相反，并且作用在同一直線上，而且如果能夠確定其中一個(gè)力的大小和方向就必然能確定另外一個(gè)與它平衡的力的大小和方向，當(dāng)然這種方法也適合多個(gè)力平衡的情況，這時(shí)可以通過(guò)物體受到力的合力為零這一等式來(lái)確定各力的大小，三種受力分析的方法中第三種方法的應(yīng)用將是最廣泛的，尤其在初中階段確定摩擦力的大小不是通過(guò)公式計(jì)算而是通過(guò)二力平衡的關(guān)系大小來(lái)確定。［2］

一、系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)

整體都處于靜止?fàn)顟B(tài)或一起勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，或者系統(tǒng)內(nèi)一部分處于靜止?fàn)顟B(tài)，另一部分勻速運(yùn)動(dòng)。以上這些情況，整體都平衡，整體內(nèi)每個(gè)物體所受合力為零，整體所受合力也為零。這樣，根據(jù)整體的平衡條件，就可以確定整體或某一個(gè)物體的受力特點(diǎn)。

例：在粗糙水平面上有一個(gè)三角形木塊abc，在它的兩個(gè)粗糙斜面上分別放兩個(gè)質(zhì)量m1和m2和木塊，m1＞m2，如圖所示，已知三角形木塊和兩物體都是靜止的，則粗糙水平面對(duì)三角形木塊（ ）。

A.有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向右；

B.有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向左；

C.有摩擦力的作用，但摩擦力的方向不能確定，因?yàn)閙1，m2，θ1，θ2的數(shù)值并未給出；

D.以上說(shuō)法都不對(duì)。

解析：這樣類(lèi)型的問(wèn)題優(yōu)先選用整體法，根據(jù)整體受力平衡，則很容易判斷水平面對(duì)三角形木塊摩擦力為零，且彈力等于整體的重力之和，所以選項(xiàng)D正確。

二、系統(tǒng)處于不平衡狀態(tài)且無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)

由于系統(tǒng)內(nèi)物體間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即整體內(nèi)每個(gè)物體都具有相同的速度和加速度，這時(shí)整體所受的合力提供整體運(yùn)動(dòng)的加速度。這種情況利用整體法，更容易把握整體的受力情況和整體的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。

例：光滑水平面上，放一傾角為的光滑斜木塊，質(zhì)量為m的光滑物體放在斜面上，如圖所示，現(xiàn)對(duì)斜面施加力F，若使M與m保持相對(duì)靜止，F(xiàn)應(yīng)為多大？

解析：由于斜面光滑，物塊只受重力和斜面的彈力，而且和斜面一起運(yùn)動(dòng)，則先隔離物塊分析受力，計(jì)算出加速度 a=gtan，方向水平向左，再根據(jù)整體法可以求得F=（ M+m）gtan .這是典型的整體法與隔離法的綜合應(yīng)用（先隔離后整體）。

三、系統(tǒng)內(nèi)部分平衡部分不平衡

這種情況由于系統(tǒng)內(nèi)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通常習(xí)慣用隔離法。若系統(tǒng)內(nèi)兩個(gè)物體一個(gè)處于平衡，另一個(gè)處于不平衡狀態(tài)時(shí)，也可以利用整體法來(lái)分析，有時(shí)會(huì)使問(wèn)題簡(jiǎn)化易于理解。當(dāng)然，這種情況整體所受合力不為零，整體所受合力就等于不平衡物體所受的合力，用來(lái)提供不平衡物體的加速度。

例：若上例中使M靜止不動(dòng)，F(xiàn)應(yīng)為多大？

解析：這就是非常典型的系統(tǒng)內(nèi)部分平衡部分不平衡的問(wèn)題，物塊在光滑的斜面上沿斜面加速下滑，處于不平衡狀態(tài)，而斜面體在光滑的水平面上由于外力F作用而保持靜止不動(dòng)，及平衡狀態(tài)。這種類(lèi)型許多學(xué)生都習(xí)慣用隔離法分別對(duì)物塊分析，從而計(jì)算出物塊和斜面之間的彈力，然后再分析斜面，根據(jù)斜面的平衡來(lái)確定外力F的大小。

這種類(lèi)型如果利用整體法來(lái)分析要簡(jiǎn)單得多，這里整體所受的合力就等于處于不平衡的物塊所受的合力。當(dāng)然，這里首先要根據(jù)物塊受力明確物塊的加速度，方向沿斜面向下。

整體受力為：重力（M+m）g、地面的支持力N和外力F

利用正交分解法，將加速度分解為水平方向ax=acos=gsincos；豎直方向ay=asin=gsin2，

再根據(jù)牛頓第二定律得到：F=max=mgsincos=mgsin2，（M+m）g-N=may=mgsin2

這種方法很顯然要比分別隔離來(lái)計(jì)算要簡(jiǎn)單方便。

綜上所述，在分析多個(gè)物體相互作用時(shí)，靈活運(yùn)用整體法和隔離法對(duì)問(wèn)題的解決將會(huì)帶來(lái)很大的方便，特別是在教學(xué)過(guò)程中有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生整體法的思維意識(shí)，幫助學(xué)生能夠更加全面地理解力和運(yùn)動(dòng)的相互關(guān)系，更加有利于學(xué)生思維能力的提升。

［1］ 梁昆淼.力學(xué)，上冊(cè)（修訂版）.高等教學(xué)出版社，1978，12修訂第2版，64.

［2］ 漆安慎 杜嬋英.力學(xué)，高等教育出版社.1997，7，1版，222.