張建國
力學(xué)是初中物理的重要內(nèi)容,受力分析又是解決力學(xué)問題的關(guān)鍵,只有對物體進(jìn)行正確的受力分析才能進(jìn)一步解決有關(guān)的力學(xué)問題。
力學(xué)是初中物理的重要內(nèi)容,它包括力和運(yùn)動、簡單機(jī)械、功和功率、壓力、壓強(qiáng)和浮力,以上有關(guān)力學(xué)的這些知識中有很多內(nèi)容是以對物體進(jìn)行受力分析作為基礎(chǔ)的。只有掌握了對物體的正確受力分析,才能進(jìn)一步解決有關(guān)的力學(xué)問題,例如,在研究物體受力與運(yùn)動的關(guān)系時(shí),對物體進(jìn)行正確的受力分析后,若得出物體受到一對或多個(gè)平衡力的作用,則可以得出物體處于平衡狀態(tài),即物體有可能處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài);若得出物體受到不平衡力的作用,則可以得出物體的運(yùn)動狀態(tài)一定會發(fā)生改變的結(jié)論,即物體有可能做加速運(yùn)動或減速運(yùn)動。在研究物體的浮沉條件時(shí),對物體進(jìn)行正確的受力分析后,若得到物體所受的重力大于浮力時(shí),可知物體將下沉;若得到物體所受的重力等于浮力時(shí),可知物體將懸??;若得到物體所受的重力小于浮力時(shí),可知物體將上浮,由此可知,力學(xué)知識中正確的受力分析對學(xué)好力學(xué)內(nèi)容至關(guān)重要,那么初中物理力學(xué)中的受力分析應(yīng)該如何有條理有步驟地進(jìn)行呢?現(xiàn)本人結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)淺談如下:
第一步,明確被研究對象,看看被研究的是什么物體或是哪個(gè)物體。一般來說,被研究的對象就是指受力物體。受力物體顧名思義就是指受到別的物體對它施加的力,而不要把它對別的物體施加的力當(dāng)成它的受力。有時(shí),當(dāng)被研究的對象不止是一個(gè)物體時(shí),那么就必須做到在每分析完一個(gè)物體所受的力后,再去分析下一個(gè)物體的受力,而不要同時(shí)分析好幾個(gè)物體的受力,避免出現(xiàn)張冠李戴的情況。
第二步,弄清被研究對象周圍有哪些物體。也就是說在明確了被研究的對象后或是指明了受力物體后,就要把這些力的施力物體一一找出來進(jìn)行分析,可知有兩種情況:一是施力物體和受力物體是直接接觸的,二是施力物體和受力物體是間接接觸的。先分析直接接觸。例如,放在地面上的木塊,木塊和地面是直接接觸的,木塊受到地面對它的支持力。例如,掛在彈簧上的物體,物體和彈簧也是直接接觸的,物體受到彈簧對它的拉力等。不過,如果被研究的物體和周圍某物體雖然直接接觸了但沒有發(fā)生彈性形變,那么彼此間就不會有力的存在。
第三步,在弄清楚了施力物體和受力物體后,接下來就要分析受力物體具體受到施力物體對它施加的有哪些力,在初中力學(xué)里,物體所受的力一般有如下幾種:重力、支持力、壓力、拉力、推力、摩擦力、阻力、浮力等等。例如,在斜面上滑動的物塊不僅受到斜面對它的支持力,還受到斜面對它的摩擦力。在水中游行的小魚,不僅受到水對它的浮力,還受到水對它的阻力等。
第四步,在指明了受力物體受到了哪些力后,緊接著就要研究施力物體施加的力的方向是怎樣的。一般情況下,力的方向應(yīng)是從力的施力物體指向力的受力物體,但是一個(gè)力的方向通常是按照具體力的類型來決定的:比如拉力,如果有繩狀牽引物,則拉力一般是沿著牽引物的軸向方向的。對于對彈簧施加的壓力,如果沒有特別的說明,壓力的方向應(yīng)該是沿著彈簧軸向方向的。又如,摩擦力,摩擦力的方向是與物體相對運(yùn)動的方向相反的,同時(shí)還要看摩擦力的方向是否沿著接觸面方向,如果只考慮摩擦力方向阻礙相對運(yùn)動,是不夠的,還要指明它是沿著接觸面的方向。
第五步,在知道了物體的受力情況后,還要對物體所受到的力進(jìn)行排查,去偽存真,去掉偽力。那么,什么是偽力呢?說簡單一些,偽力就是不存在的力,即指沒有施力物體的力。比如,一個(gè)做直線加速運(yùn)動的物體,如果你找了好久也沒找到施力物體是誰,那么,這個(gè)物體的加速度就是由一個(gè)偽力提供的,一般是與參照系的運(yùn)動情況有關(guān)。
最后要說的是物體的受力分析還要結(jié)合物體的運(yùn)動情況,例如,在水平傳送帶上放著一個(gè)物體,當(dāng)傳送帶載著物體勻速運(yùn)動和勻加速運(yùn)動時(shí),物體在這兩種情況下受到哪些力?有些同學(xué)會說:“在這兩種情況下,物體都是受到三個(gè)力的作用,即除受到重力和支撐力外,還受到一個(gè)與傳送帶運(yùn)動方向相同的摩擦力。不然,物體怎能隨傳送帶一起運(yùn)動呢?”在此,我們應(yīng)對物體的運(yùn)動和受力情況作具體分析,從而作出正確的判斷。當(dāng)傳送帶載著物體作勻速運(yùn)動時(shí),物體相對于地面雖然是運(yùn)動的,但相對于它接觸的傳送帶而言,既沒有發(fā)生相對運(yùn)動,也沒相對運(yùn)動的趨勢,所以,這時(shí)物體沒有受到摩擦力的作用。只是由于慣性,物體隨傳送帶一起作勻速運(yùn)動??梢?,在這兩種不同的運(yùn)動狀態(tài)下,物體所受的力是不同的。當(dāng)作勻速運(yùn)動時(shí),物體只受到重力和支持力的作用;當(dāng)作勻加速運(yùn)動時(shí),物體受到重力、支撐力和摩擦力的作用。
綜上所述,要正確分析物體的受力,應(yīng)認(rèn)準(zhǔn)對象,看清環(huán)境,結(jié)合物體運(yùn)動狀態(tài)深入分析,逐個(gè)找全,以免漏掉一個(gè)力,而每找一個(gè)力,都要思考是否存在這個(gè)力,是否有這個(gè)施力物體,以免憑空多加一個(gè)力。
參考文獻(xiàn):
周笑春.物體受力分析要注意的問題[J].中學(xué)生數(shù)理化(教與學(xué)),2013(1).