淺談高中物理力學題的受力分析

舒牧葳

摘 要：力學是高中物理教學的重要內(nèi)容之一，而力學題在高考中所占的比重也比較高，而作為力學學習的難點，受力分析問題自然也就成為高中物理課程中的重點。結合相關例題，對高中物理力學題中的受力分析進行了與探究，希望能夠對高中物理力學教學有所幫助。

關鍵詞：受力分析；高中物理；力學題

受力分析的相關題目由于概念上較為籠統(tǒng)，題目類型又比較復雜，在近年來經(jīng)常作為考試中的重點題目出現(xiàn)，因此，掌握受力分析相關題目的具體解題規(guī)律與解題方法是十分重要的。

一、高中物理力學題受力分析的基礎知識

（一）受力種類的分析

受力分析也就是對物體受力情況的解析，而在這一分析過程中，首先需要分析出物體的受力種類，這需要解題者對各種力的特點及解題條件有著清晰、準確的記憶和掌握。在物理力學題中常見的力有重力、彈力、摩擦力等幾種，其中重力的公式為mg，作用方向為垂直向下，其大小與物體運動狀態(tài)無關。彈力是指物體在相互接觸或發(fā)生形變時所產(chǎn)生的力，其作用方向垂直于作用面且與形變方向相反。此外還有摩擦力，摩擦力同樣產(chǎn)生于物體的接觸或擠壓過程中，但物體存在著相對靜止或相對運動的狀態(tài)，摩擦力的作用方向與接觸面平行但與相對運動的趨勢相反[1]。

（二）正交分解

受力分析不僅需要對力的種類進行分析，還需要根據(jù)力的大小與方向進行正交分解法的分析，以求出合力，這一過程則需要學生對正交分解法有足夠的了解。正交分解首先需要建立正交坐標系，以共力點的作用點為原點，并將水平方向或物體運動方向設為x軸，垂直方向設為y軸，之后分別利用三角函數(shù)正余弦關系，將各種力投影在正交的坐標軸上，分別求出坐標軸上的合力。

二、高中物理力學題受力分析的常用解題方法

（一）物體受力分析的整體法

整體分析法一般用于對某一系統(tǒng)外作用力的分析，在分析過程中，解題者需要將系統(tǒng)內(nèi)幾個物體視為一個整體，從整體上將物體的變化規(guī)律與具體屬性展現(xiàn)出來。這種受力分析方法的應用較為靈活，也不需要進行繁瑣的中間運算，在無需考慮內(nèi)部相互作用力時能夠起到很好的效果。例如，在求圖一（略）三個木塊的受力情況時，可以將三個木塊視為一個整體，通過觀察發(fā)現(xiàn)，這組木塊與地面處于靜止狀態(tài)，因此可以分析出相對于地面這組木塊并沒有產(chǎn)生摩擦力，通過這一信息，就可以對題目正確答案進行判斷。

（二）物體受力分析的隔離法

相比于整體分析法，隔離分析法更適合于對系統(tǒng)內(nèi)各部分間相互作用力的分析，它需要解題者將系統(tǒng)內(nèi)具有相同運動狀態(tài)的物體構成的物體系及物體系內(nèi)的各單位作為研究對象，分別進行分析。這種方法雖然對受力的分析比較細致、具體，理解上也更為容易，但運算過程同樣也較為繁瑣。例如，在進行圖二（略）中題目的解答時，就可以將木板與人分別作為分析對象，并根據(jù)勾股定理與作用力、反作用力原理，求木板向上的摩擦力，之后再由人受到的木板向下的摩擦力來求出人所受到的合力，這樣，就可以利用牛頓第二定律求出人的加速度，而運動方向則可通過摩擦力方向得出[2]。

三、高中物理力學題受力分析的具體解題流程

（一）確定施力物體

在進行受力分析時，首先需要確定研究對象所受的力以及施力物體。解題者根據(jù)上文中提到的知識對所研究物體受到的各種力進行分析，確定力的類型，并根據(jù)解題需要將各種力的方向、大小確定。此外，在解題時還要將研究對象從周圍環(huán)境中隔離出來，找到質(zhì)點、節(jié)點、受力系統(tǒng)內(nèi)物體與受力系統(tǒng)范圍等解題可能用到的基本要點，以便于利用不同方法進行受力分析。需要注意的是，力學題一般不會考慮力的傳遞這一因素，因此在解題時不可將對其他物體產(chǎn)生的力與對研究對象產(chǎn)生的混淆在一起。

（二）受力分析步驟

在確定了施力物體與其他解題基本要點后，解題者需要根據(jù)力學題目中給出的圖畫出受力圖，首先，應找出圖中的研究對象所受的重力以及力的作用方向，之后根據(jù)研究對象的重心確定好力的作用點。其次，要畫出圖中的接觸力，在畫接觸力的受力圖時，需要以研究對象為中心進行全方位的觀察，找出圖中其他物體與研究對象所有的接觸點，之后根據(jù)接觸點的擠壓、相對運動等情況，對彈力或摩擦力進行具體區(qū)分，在區(qū)分時應對所有接觸點進行依次分析。需要注意的是，除摩擦力、彈力、重力等常見力外，力學題中還有可能出現(xiàn)電場力、安培力、洛倫茲力等其他不常出現(xiàn)的力，解題者需要根據(jù)題目進行具體判斷，如出現(xiàn)其他類的力，也要根據(jù)具體情況畫出受力圖。

（三）對施力物體的檢查

在畫完受力圖，解題者應按照各種力的施力物體進行檢查，以免受力圖出現(xiàn)錯誤或疏漏，影響解題思路與結果。首先，需要將畫出的受力圖與施力物體進行對照，如某一受力圖沒有施力物體，則可以確定這一力不存在，并對受力圖進行修改。其次，還可根據(jù)研究對象的周圍物體與受力圖進行比較，觀察是否有施力物體未出現(xiàn)在受力圖中，如出現(xiàn)這種狀況，則可對受力圖進行補充。

物理力學題中的受力分析雖然問題變化多樣，解題方法也比較復雜，但只要通過習題分析，找到其中的一些可循規(guī)律，拓展解題思路，就一定可以在解題過程中達到事半功倍的效果。

參考文獻：

[1]李一璠.談高中物理力學三大解題技巧構建[J].科學大眾（科學教育），2016（3）：24.

[2]李鴻哲.高中物理力學題受力分析解題反思[A].新教育時代（2015年10月總第1輯）[C]，2015：1.

編輯 趙飛飛