如何對物體進行受力分析

徐高本

對物體進行正確的受力分析，是解決力學(xué)問題的前提，也是關(guān)鍵之一。同學(xué)們在對物體進行受力分析時要掌握下面幾個問題。

一、一個原則

受力分析的原則是只考慮別的物體對研究對象的作用，而不考慮研究對象對其他物體的作用。不能把研究對象受到的作用力與該研究對象對其他物體的作用力相混淆。如：放在桌面的物體受到的是桌面的支持力，而不能把它對桌面的壓力看成是物體所受的力。

二、兩種方法

1.研究對象的整體法與隔離法。

整體法：將幾個物體看作一個物體（即整體）來分析，分析整體外別的物體對整體的受力，即外力，不分析整體內(nèi)各物體間的相互作用力，即內(nèi)力。隔離法：將要研究的某個對象，從相關(guān)的物體系統(tǒng)中假想地“隔離”出來，再分析它的受力。

側(cè)，如圖1所示，三角形劈塊放在粗糙的水平面上，劈塊上放一個質(zhì)量為m的物塊，物塊和劈塊均處于靜止狀態(tài)，則粗糙水平面對三角形劈塊（）。

A. 有摩擦力作用，方向向左

B.有摩擦力作用，方向向右

C.沒有摩擦力作用

D.條件不足，無法判定

可用“整體法”分析。因為物塊和劈塊均處于靜止狀態(tài)，因此把物塊和劈塊看作一個整體，由于劈塊對地面無相對運動趨勢，故沒有摩擦力存在。答案為C。

例2 如圖2所示，質(zhì)量為M的直角三棱柱A放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面傾角為θ。質(zhì)量為m的光滑球放在三棱柱和光滑豎直墻壁之間，A和B都處于靜止狀態(tài)，試分析AB整體和B球的受力情況并畫出受力圖。

選取A和B整體為研究對象，它受到重力（M+m）g、地面支持力N、墻壁的彈力F和地面的摩擦力廠的作用，如圖3所示。

再以B為研究對象，它受到重力mg、三棱柱對它的支持力NB和墻壁對它的彈力F的作用，如圖4所示。

2.是否受力的假設(shè)法。

當(dāng)某些力的存在與否及其方向難以確定時，可以運用假設(shè)法，結(jié)合物體所處的狀態(tài)進行分析。

例3 如圖5所示，物體6在水平推力F作用下，將物體a擠壓在豎直墻壁上。a、b處于靜止狀態(tài)，對于a、b兩物體的受力情況，下列說法正確的是（）。

A. a受到兩個摩擦力的作用

B. a共受到四個力的作用

C. b共受到三個力的作用

D. a受到墻壁的摩擦力的大小不隨F的增大而增大

要使b處于平衡狀態(tài)，a須對b產(chǎn)生一個豎直向上的摩擦力，則a受到b的摩擦力向下（大小等于6的重力），a要處于平衡狀態(tài)，還要受到墻壁豎直向上的摩擦力，由整體受力平衡知此力大小不變。分析a、b的受力知它們分別受到五個力、四個力的作用。綜上所述可知A、D正確。

在受力分析時，有些力的大小和方向不能確定，必須根據(jù)已經(jīng)確定的幾個力的情況和物體所處的狀態(tài)判斷出未確定的力的情況，以確保受力分析時不漏力、不添力、不錯力。

三、三個依據(jù)

物體是否受力有以下三個判斷依據(jù)：

1. 從力的概念判斷，尋找對應(yīng)的施力物體。

從力的基本概念人手，明確力是物體間的相互作用，不能無中生有地猜測力。如：誤認為高速飛行的子彈還受到一個推力；誤認為具有某一初速度沿斜面上滑的物體一定受到一個推力作用。造成這些錯誤的原因是沒有根據(jù)力的概念去進行受力分析，而是把物體的慣性當(dāng)成了力。同理，合力與分力是物體實際所受力的等效力，根據(jù)力的概念，它們都不是物體受到的真實力。

2.從力的性質(zhì)判斷，尋找產(chǎn)生力的條件。

每種力的產(chǎn)生都是條件的，只有條件都具備了，這種力才能產(chǎn)生。例如，摩擦力的產(chǎn)生條件是：①相互接觸并有彈力；②接觸面不光滑；③有相對運動或相對運動趨勢，只有這三個條件都具備了，方可產(chǎn)生摩擦力。如圖6所示，A、B兩物體疊放在一起，用手托住，讓它們靜靠在墻邊，然后釋放，它們同時沿豎直墻面自由下滑，由于A、B與豎直墻壁間沒有彈力，故它們不受摩擦力。

3.從力的效果判斷，尋找是否產(chǎn)生形變或改變運動狀態(tài)（是靜止、勻速運動還是有加速度）。

物體的受力情況決定了物體的運動狀態(tài)，反過來根據(jù)物體運動狀態(tài)，我們也能夠確定物體的受力情況。鑒于此，對一些較復(fù)雜的問題，很難正面斷定是否具備這個力的產(chǎn)生條件時，可由物體的運動狀態(tài)反觀其受力情況

四、四個步驟

（1） 明確研究對象，將它從周圍環(huán)境中隔離出來進行分析，研究對象可以是質(zhì)點、結(jié)點、某個物體、幾個物體組成的系統(tǒng)等。

（2） 按順序分析物體所受的力，一般先分析場力（非接觸力），如重力、電場力、磁場力等，再分析接觸力，如彈力、摩擦力等。分析物體的受力，經(jīng)常只分析性質(zhì)力，而不分析效果力。

（3） 正確畫出物體受力示意圖。畫每個力時不要求嚴格按比例畫出力的大小，但力的方向必須畫正確。

（4） 檢查畫完的受力示意圖，防止“添力”或“漏力”。檢查時可找每個力的施力物體，若不存在施力物體，則這個力是不存在的；熟悉各種性質(zhì)力的產(chǎn)生條件，結(jié)合物體的運動狀態(tài)及力的相互作用性質(zhì)，是防止“漏力”的有效依據(jù)。

例4 如圖7所示，在豎直雙繩吊著的斜木梁M上，放著物體m，分析斜梁受哪幾個力的作用。

以斜梁為研究對象，按順序分析：（1） 重力Mg作用在斜梁的中點；（2） 斜梁有三個接觸點（面），兩根繩與M接觸點只有拉力T1、T2，物體m與斜梁的接觸面有壓力N；（3） 物體m有下滑趨勢，故M受到m對它的斜向下的靜摩擦力廠。受力圖如圖8所示。

跟蹤練習(xí)：

1.如圖9所示，將一物塊分成質(zhì)量相等、形狀相同的A、B兩部分靠在一起，下端放置在地面上，上端用繩子拴在天花板，繩子處于豎直伸直狀態(tài)，整個裝置靜止，則（）。

A. 繩子上拉力可能為零

B.地面受的壓力可能為零

C.地面與物體間可能存在摩擦力

D. A、B之間一定存在摩擦力

2.物體B放在物體A上，A、B的上下表面均與水平面平行，如圖10所示，A、B兩物體疊放在一起，用手托住，讓它們靜靠在墻邊，然后釋放，它們同時沿豎直墻面自由下滑，則物體B受力情況是（）。

A. 只受重力

B.受到重力和一個摩擦力

C.受到重力、一個彈力和一個摩擦力

D.受到重力、一個摩擦力和兩個彈力

答案與提示：1.A 提示：繩子上的拉力可能為零，地面受到的壓力不可能為零，選項A正確、B錯誤；由于繩子處于豎直伸直狀態(tài)，繩子中拉力只可能堅直向上，所以地面與物體間不可能存在摩擦力，A、B之間可能存在摩擦力，所以選項C、D錯誤。

2. A