淺談高中物理物體受力分析問題及思考

王麗芳

牛頓曾經(jīng)思考蘋果為什么會(huì)落地？現(xiàn)實(shí)生活中你是否注意過，為什么物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)改變？是因?yàn)槲矬w受到了力的作用。要研究物體的運(yùn)動(dòng)，首要的一點(diǎn)便是要對(duì)物體所受到的力進(jìn)行全面的分析。在高中物理中，要想解決力學(xué)問題，必須先分析清楚物體受到的力。正確分析出物體的受力情況，是解決力學(xué)問題的關(guān)鍵。高中物理受力分析問題在高中物理中，力學(xué)占據(jù)著很重要的地位，要想全面學(xué)習(xí)好高中物理，學(xué)好力學(xué)是關(guān)鍵，而要學(xué)習(xí)好力學(xué)，關(guān)鍵就是對(duì)物體的受力情況進(jìn)行準(zhǔn)確的分析。把物體的受力情況全部分析出來，是解決力學(xué)問題的鑰匙。這就要求我們?cè)趯W(xué)習(xí)高中物理的時(shí)候?qū)W好對(duì)物體進(jìn)行受力分析。一、受力分析物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變是因?yàn)槭艿搅肆Φ淖饔?，而受到哪些力的作用，有哪些力作用在這個(gè)物體上，這是我們分析物體受力之前應(yīng)該清楚的。1.按照順序分析受力情況在日常生活中，我們一般考慮三種力的作用，分別是重力、彈力和摩擦力。生活在地球上都會(huì)受到重力的影響，因此先考慮重力的情況。而摩擦需要由彈力產(chǎn)生，因此第二個(gè)需要考慮的是彈力，最后再考慮摩擦力，三種力分別用G、FN和Ff表示。2.確定受力個(gè)數(shù)，明確受力方向力的作用是相互的，有受力物體必定有施力物體，要想確定受力的情況，可以從施力物體下手。首先，是重力，由于重力的施力物體是地球，因此重力只能是唯一的。其次，是彈力，彈力產(chǎn)生的條件首先是由施力物體和受力物體相接觸，但是兩個(gè)相互接觸的物體不一定有彈力的作用，需要從物體的形變或物體的平衡角度來分析是否存在彈力，一般來說彈力的方向都是垂直于接觸面，并且指向受力的物體。而兩個(gè)物體接觸很多時(shí)候會(huì)產(chǎn)生摩擦力，而對(duì)于摩擦力產(chǎn)生的條件首先是兩個(gè)物體有接觸并且存在壓力的時(shí)候，而阻止這兩個(gè)物體產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的切向阻力我們就叫做摩擦力。但是，兩個(gè)相互接觸的物體不一定有摩擦力的存在。在分析摩擦力的產(chǎn)生必須要滿足4個(gè)條件：第一，是兩個(gè)物體的表面要粗糙；第二，是兩個(gè)物體之間要有彈力的作用；第三，是兩個(gè)物體之間必須要相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)；第四，就是物體之間必須要有接觸。按照摩擦力的不同，又可以分為滾動(dòng)摩擦，滑動(dòng)摩擦和靜摩擦。二、力學(xué)的常用分析方法1.整體法從政治哲學(xué)的角度講，整體是由部分組成的。所謂的整體法，就是指從局部思維到全局思維的過程，是系統(tǒng)理論中的整體原理在力學(xué)中的應(yīng)用。整體法的優(yōu)點(diǎn)是：應(yīng)用整體法分析物理問題，可以系統(tǒng)的弄清整體的受力情況，這樣可以有效的避開中間的繁瑣推算環(huán)節(jié)，能使受力問題得到靈活地解決。整體法一般用在分析這一整體對(duì)象之外的物體對(duì)整體的作用力，不考慮整體內(nèi)部之間的相互作用力。2.隔離法所謂的隔離法，是指把要分析的物體從相關(guān)的物體體系中分離出來，作為受力物體的研究對(duì)象，只分析該研究對(duì)象以外的物體對(duì)該對(duì)象的作用力，不考慮研究對(duì)象對(duì)其他物體的作用力。隔離法的優(yōu)點(diǎn)是：比較容易分清單個(gè)物體的受力情況，處理問題比較方便、簡(jiǎn)單，便于對(duì)受力物體的理解。在分析系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)物體間的相互作用力時(shí)用隔離法比較好。三、對(duì)力的關(guān)系的分析由于物體在受到力的作用時(shí)會(huì)處于平衡或者非平衡狀態(tài)，這就要求我們對(duì)物體處于這兩種狀態(tài)來進(jìn)行力的分析。1.物體處于平衡狀態(tài)的受力分析物體處于平衡狀態(tài)下物體受到的合外力為零，計(jì)算合力的方法有：第一，是力的合成法。當(dāng)物體受到三個(gè)力的作用而保持平衡時(shí)，可以先求出其中兩個(gè)力的合力，求出的這個(gè)合力必定與第三個(gè)力平衡。第二，是力的分解法。當(dāng)物體受到三個(gè)力作用的而保持平衡時(shí)，可以先將其中一個(gè)力沿著另外兩個(gè)分力的方向進(jìn)行分解，在每個(gè)分力的方向上合力都為零。第三，是力的正交分解法。當(dāng)物體受到多個(gè)力的作用而保持平衡時(shí)，我們經(jīng)常采用的是正交分解法，以力的作用點(diǎn)做為坐標(biāo)原點(diǎn)建立起平面直角坐標(biāo)系，將受到的力都分解到這兩個(gè)直角坐標(biāo)系的方向上，則可以得出在這兩個(gè)方向上合力都為零。2.物體處于非平衡狀態(tài)下的受力分析當(dāng)物體處于非平衡狀態(tài)下時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就會(huì)發(fā)生改變，在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生加速度，這就需要運(yùn)用牛頓的第二定律F=ma來尋找各個(gè)力之間的關(guān)系。通常采用的求合力方法是正交分解法：即取物體運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)閍方向，垂直于物體運(yùn)動(dòng)方向的方向?yàn)閎方向。如果物體在作直線運(yùn)動(dòng)，則合力在a方向上；如果物體在作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，那么合力則在b方向上，再通過求合力與分力的關(guān)系計(jì)算其它的力。四、受力問題例題解析例1.如圖甲所示，物體A靠在豎直墻壁上，在力F的作用下，A、B保持靜止。物體B受力個(gè)數(shù)是多少？解析：如乙圖所示，物體B受到豎直直向下的重力，受到豎直向上的外力和A對(duì)B的壓力以及A對(duì)B的摩擦力共四張力。例2.兩個(gè)大人與一個(gè)小孩沿河岸拉一條船前進(jìn)，兩個(gè)大人的拉力分別為F1=400N，F(xiàn)2=320N，它們的方向如圖1所示.要使船在河流中平行河岸行駛，求小孩對(duì)船施加的最小力的大小和方向？

答案及解析：為了使船沿中央航線行駛，必須使得船在垂直于中央航線方向上的合力等于零。因此，小孩拉力的垂直分量必須與兩個(gè)大人拉力的垂直分量平衡，即要求小孩的拉力最小，應(yīng)使小孩的拉力就在垂直于岸的方向上。五、對(duì)物體受力分析的思考要想做好高中物理物體受力分析問題的題目，首先要明確，解答力學(xué)問題的步驟。在解答力學(xué)題目的過程中，首先，便是明確物體受到哪些力的作用。這里一般是要求能畫出一個(gè)物體受力示意圖，這樣能夠比較直觀的分析出物體的受力個(gè)數(shù)。其次，是對(duì)標(biāo)出的物體受到的力進(jìn)行全面的分析，哪些屬于重力，哪些屬于彈力，哪些屬于摩擦力。再次，是確定使用什么方法來分析受力情況，一般有整體法和隔離法兩種。第四，就是確定物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，看物體是處于運(yùn)動(dòng)還是靜止?fàn)顟B(tài)，好對(duì)物體受力進(jìn)行計(jì)算。最后，就是認(rèn)真分析做力學(xué)題的整個(gè)過程，確保分析的正確性。六、結(jié)語(yǔ)通過上文可以得出，想要對(duì)物體進(jìn)行受力分析，不但要結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（包括平衡狀態(tài)和非平衡狀態(tài)），分析物體受力的總數(shù)目，分析每個(gè)力的性質(zhì)、大小和方向。還要積極利用圖形，完好地展示出物體受力的過程，能夠?qū)κ芰Φ奈矬w有個(gè)直觀的了解，利于受力問題題目的解題。對(duì)物體正確地進(jìn)行受力分析是求解力學(xué)問題必不可少的一個(gè)關(guān)鍵，在整個(gè)高中物理的學(xué)習(xí)中都占有極其重要的作用。

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