淺談物體的受力分析

馬剛

力學(xué)是初中物理的重要內(nèi)容。能夠正確分析物體的受力情況，是解決力學(xué)問題的出發(fā)點(diǎn)和關(guān)鍵所在。但是對(duì)物體進(jìn)行受力分析牽涉的知識(shí)面廣、綜合性強(qiáng)，部分學(xué)生在進(jìn)行受力分析時(shí)感到困惑。其實(shí)對(duì)物體進(jìn)行受力分析是有章可循的，只要運(yùn)用得當(dāng)還是能很快掌握的，現(xiàn)本人結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)來談?wù)勎矬w的受力分析如下：

第一步，明確被研究對(duì)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(duì)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(duì)它施加的力，而不要把它對(duì)別的物體施加的力當(dāng)成它的受力。有時(shí)被研究的對(duì)象不是一個(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)張冠李戴的現(xiàn)象。

第二步，弄清被研究對(duì)象周圍有哪些物體。也就是說在明確了被研究的對(duì)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(duì)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(duì)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(huì)有力的存在。例如，水平地面上的兩物體互相接觸，但沒有發(fā)生擠壓，那么它們之間就沒有相互作用的力。再分析間接接觸：指施力物體一般不和受力物體直接接觸。比如，在空中飛行的飛機(jī)，飛機(jī)和地面沒有直接接觸，但飛機(jī)受到地球?qū)λ囊粗亓Φ淖饔?。比如，互相靠近的兩個(gè)磁體，它們之間有引力或斥力的作用。

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(duì)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(dòng)的物塊不僅受到斜面對(duì)它的支持力還受到斜面對(duì)它的摩擦力；在水中游行的小魚，不僅受到水對(duì)它的浮力，還受到水對(duì)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（包括彈簧或者直桿等），則拉力一般是沿著牽引物的軸向方向的。比如壓力，壓力的方向一般都垂直于被壓物體表面并指向被壓物體的。對(duì)于對(duì)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。再比如摩擦力，摩擦力的方向是與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)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的，如果只考慮摩擦力方向只是阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的，這是不夠的，還要指明它是沿著接觸面的方向的。

第五步，在知道了物體的受力情況后，還要對(duì)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(jiǎn)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(dòng)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(dòng)情況有關(guān)。又如，從正在豎直加速上升的直升機(jī)上落下一重物（忽略空氣的作用），這時(shí)重物受到哪些力？有學(xué)生會(huì)說：“重物受到兩個(gè)力的作用，即除重力外，還有一個(gè)豎直向上的力。不然，重物怎能做豎直上拋運(yùn)動(dòng)呢？”其實(shí)這是由于慣性，重物在離開飛機(jī)時(shí)還要繼續(xù)做一會(huì)豎直上拋運(yùn)動(dòng)，不能認(rèn)為重物還受到一個(gè)向上的力。其實(shí)我們只要細(xì)想一下就知道了這個(gè)向上的力是沒有施力物體的，因此這個(gè)向上的力是不存在的。

最后要說的是物體的受力分析還要結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)情況去進(jìn)行，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(dòng)和勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體在這兩種情況下受到哪些力？有些學(xué)生會(huì)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(dòng)方向相同的摩擦力。不然，物體怎能隨傳送帶一起運(yùn)動(dòng)呢？”在此我們應(yīng)對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)和受力情況作具體分析，就可以作出正確的判斷。當(dāng)傳送帶載著物體做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體相對(duì)于地面雖然是運(yùn)動(dòng)的，但相對(duì)于它接觸的傳送帶而言，既沒有發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也沒相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，所以這時(shí)物體沒有受到摩擦力的作用。只是由于慣性，物體隨傳送帶一起做勻速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)傳送帶載著物體作勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體相對(duì)于傳送帶有向后運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，所以這時(shí)物體受到一個(gè)與傳送帶運(yùn)動(dòng)方向相同的摩擦力作用，正是這個(gè)摩擦力使物體隨傳送帶一起作勻加速運(yùn)動(dòng)?？梢?，在這兩種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，物體所受的力是不同的。當(dāng)做勻速運(yùn)動(dòng)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(dòng)時(shí)，物體受到重力、支撐力和摩擦力的作用。

綜上所述，要正確進(jìn)行物體的受力分析，應(yīng)認(rèn)準(zhǔn)對(duì)象，看清環(huán)境，結(jié)合物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)去深入分析，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。

編輯 謝尾合