◎陳再澤
初中二年級學生開始學習認識力的知識,并初步接觸到如何對物體進行受力分析,但受力分析對學生來說絕對是個難點,如何教會學生正確進行受力分析,讓學生學到受力分析的技巧,對于學生學習物理能力的提升至關重要。以下談談個人的心得:
正確受力分析的關鍵之一:理解各種力
1、重力,方向豎直向下(注意與垂直向下的區(qū)別)
2、彈力,產生條件有二:直接接觸和發(fā)生形變,2個條件缺一不可,有直接接觸,但沒有發(fā)生形變,并不產生彈力。彈力的方向:與受力體形變的方向相同。彈力的分為壓力,拉力,支持力。
3、摩擦力,產生條件有四個:接觸面粗糙、直接接觸、發(fā)生形變,物體間發(fā)生相對運動或相對運動趨勢。有摩擦力必定有彈力,有彈力未必有摩擦力。摩擦力分為滑動摩擦力、靜摩擦力和滾動摩擦力。摩擦力的分析也是受力分析的難點之一,在分析時首先要分清是滑動摩擦力還是靜摩擦力,技巧在于,分清受力體與其他直接接觸的物體是處于相對運動(各物體的速度不同)還是相對靜止(各物體的速度相同)的狀態(tài)。如果是相對運動,有摩擦力一定是滑動摩擦力,如果是相對靜止,且有相對運動趨勢,有摩擦力一定是靜摩擦力。靜摩擦力的方向與相對運動趨勢的方向相反,滑動摩擦力的方向與相對運動的方向相反。
4、浮力:液體和氣體對浸入其中的物體有豎直向上的托力。
正確受力分析的關鍵之二:理解彈力和摩擦力是接觸力
如何分析接觸力的關鍵是確定去受力體,受力體與N個物體直接接觸就可能有N個彈力(物體間有接觸及發(fā)生形變),最少有0個彈力(有接觸但沒有發(fā)生形變)。受力體與N個物體直接接觸,最多有N個摩擦力,最少有0個摩擦力。
正確受力分析的關鍵之三:理解力與運動的關系
力與運動的關系,可以作為檢驗受力分析是否正確的依據之一。一切物體在不受外力的時候,總保持或勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)。當F合=0時,物體靜止或勻速直線運動狀態(tài),即為平衡態(tài)。反過來得出,F合不為0的時候,物體將變速。
正確受力分析的關鍵之四:掌握受力分析的口訣。
掌握受力分析的口訣,并在分析中嚴格要求按順序作圖。沒有浮力的情況下,按照1重2彈3摩擦的口訣順序。有浮力的情況下,按照1重2浮3其他的口訣順序。
正確受力分析的關鍵之五:隔離法與整體法。
隔離法是最基本的受力分析法,即在分析被研究對象時,將它從周圍物體中獨立出來,分清哪些物體對有力的作用,并畫在受力圖上。在初中一般采用“隔離法”?!罢w法”是指把幾個物體看成一個整體作為被研究對象,只分析這整體之外的物體對整體施加的力,不考慮整體內部間的相互作用力。
進行受力分析時的一般步驟:
1.正確選取研究對象。
2.利用隔離法或整體法按照分析口訣,沒有浮力的情況下,按照1重2彈3摩擦的口訣順序。有浮力的情況下,按照1重2浮3其他力的口訣順序進行分析。
3.畫出物體受力圖,標出各力的符號。
4.利用力與運動的關系進行驗證判斷,勻速或靜止時,合力為0.
下面以幾道題為例簡要說明下受力分析的過程。
例1、如圖所示,輕細彈簧,原長均為L0=20cm,圖中長方體木塊被彈簧拉著浸沒在水中,木塊靜止時彈簧長度為L=30cm.已知,木塊重力G木=10N,水和木塊密度關系ρ水=2ρ木,ρ水=1×103kg/m3(忽略彈簧所受浮力).
(1)求甲圖中木塊所受浮力;
(2)若彈簧的彈力滿足規(guī)律:F=k(L-L0),求k值(包括數值和單位);
分析:本題的關鍵是如何進行有效的處理,圖中以木塊為研究對象,運用隔離法,按照受力分析的口訣順序,1重2浮3其他的順序進行,木塊受到重力,浮力,拉力的作用,在無其他力存在。如圖所示,由于木塊靜止可得
F拉+G木=F浮
G木=m木g
ρ木=m木/V木
F浮=F浮=ρ水gV排
浸沒時V排=V木
聯立以上式子解得F浮=20NF拉=10N
在根據 F=k(L-L0)解得,k=1N/cm;
例2、如圖所示,某同學在30s內用滑輪組將物體A沿水平地面勻速移動6m,已知物體A重為800N,動滑輪重30N,物體受到的摩擦力為60N,不考慮繩子與滑輪間的摩擦力,則該同學所用拉力為N。
分析:本題的關鍵是如何對物體進行受力分析,根據定滑輪和動滑輪的特點可知,動滑輪和物體一起向左運動,故采用“整體法”,將動滑輪和A視為一個整體進行受力分析。豎直方向上,物體受到重力和支持力的作用,水平方向上,整體向左受到3個拉力的作用,即F+F+F,整體相對當面向左運動,受到地面給的向右的摩擦力f,由于整理勻速運動,根據力與運動的關系,得F+F+F=f,即3F=f,帶入數據得 F=20N.
受力分析是物理力學中最基本的,熟練掌握了受力分析的基本思路,學習起其他知識將會更簡單些,多動腦,自己動手去做,難題將不再是難題了。