聚焦受力分析 探究高中物理解題難點(diǎn)

魏 強(qiáng)

(安徽省滁州市天長(zhǎng)中學(xué) 239300)

受力分析是提高學(xué)生高中物理解題能力的基礎(chǔ)，物體受力情況的不同會(huì)導(dǎo)致其在運(yùn)動(dòng)過程中出現(xiàn)不同狀態(tài)，這意味著在研究物體狀態(tài)的過程中，應(yīng)該聚焦受力分析，并不斷增強(qiáng)受力分析的準(zhǔn)確性.需要注意的是，高中物理習(xí)題的解決，最為關(guān)鍵的一環(huán)在于選取研究對(duì)象，一旦多分析或者少分析相關(guān)力，都會(huì)導(dǎo)致結(jié)果錯(cuò)誤.因此對(duì)于物理教師而言，應(yīng)充分把握高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)涵，應(yīng)重點(diǎn)引入整體法以及隔離法對(duì)物體進(jìn)行受力分析，促使學(xué)生在理解物體受力狀況時(shí)，能夠明確把握思考的切入點(diǎn)，避免在受力分析中缺少條理性和盲目性，這樣才能掌握更加高效的高中物理解題思路.

一、整體法和隔離法的內(nèi)涵

在高中物理受力分析中，整體法以及隔離法的應(yīng)用極為廣泛，掌握整體法以及隔離法的應(yīng)用場(chǎng)景以及策略能夠提高受力分析的準(zhǔn)確性，需要注意的是，由于力作用的方式不同，可將其分為兩大類型，分別為實(shí)物對(duì)研究對(duì)象的作用以及物體借助場(chǎng)對(duì)研究對(duì)象產(chǎn)生的作用.具體而言，整體法指的是將多個(gè)物體視為一個(gè)整體，整體法注重培養(yǎng)學(xué)生由局部向全局過渡的思維路徑，體現(xiàn)的是整體原理在力學(xué)問題中的應(yīng)用，其最大特點(diǎn)在于能夠明確整個(gè)物體或者系統(tǒng)的受力情況，如果不考慮系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)物體模塊之間的作用力，此時(shí)可以借助整體法來分析受力情況.相比之下，隔離法主要應(yīng)用在需要分析內(nèi)部物體作用力的情形，其最大特點(diǎn)在于能夠?qū)⒏鱾€(gè)子部分或者物體的受力情形進(jìn)行分析，主要應(yīng)用于分析系統(tǒng)內(nèi)部或者各個(gè)物體受到其他物體作用的情形.

二、聚焦受力分析，探究高中物理解題難點(diǎn)的有效路徑

受力情況的分析和確認(rèn)是高中學(xué)生解決力學(xué)難點(diǎn)的重要切入點(diǎn)，需要注意的是，當(dāng)研究對(duì)象不限于單一物體，而是由多個(gè)關(guān)聯(lián)物體構(gòu)成的系統(tǒng)，可優(yōu)先選擇隔離法求解，分別對(duì)各個(gè)物體開展受力分析，隨后由牛頓運(yùn)動(dòng)定理得出結(jié)論，當(dāng)隔離法無法準(zhǔn)確求得結(jié)論，可改用整體法進(jìn)行受力分析.

當(dāng)只求外力，可優(yōu)先使用整體法，整體法的應(yīng)用條件一般為系統(tǒng)內(nèi)各物體加速度相同.如果求系統(tǒng)內(nèi)部物體之間相互作用，那么一般順序應(yīng)用整體法以及隔離法.

圖1

例1如圖1所示，三角形木塊A質(zhì)量為M，靜止放在水平面上，質(zhì)量為m的物體B沿著A的斜面勻速下滑，已知下滑的初速度為v0，那么以下說法成立的是( ).

A.A與B對(duì)地面的壓力小于(M+m)g

B.A與B對(duì)地面的壓力等于(M+m)g

C.水平面對(duì)A的靜摩擦力向左

D.水平面對(duì)A的靜摩擦力為0

解析在分析受力情況時(shí)，應(yīng)該按一般順序?qū)ξ矬w的受力情況展開分析，即首先分析重力、隨后彈力，最后對(duì)摩擦力進(jìn)行分析，通過對(duì)題干信息的分析采取整體法進(jìn)行分析和解決.結(jié)合本題，由題干可知，物體B沿著斜面下滑，A靜止，兩者的加速度均為0，可將兩物體系統(tǒng)作為一個(gè)整體進(jìn)行受力分析，這個(gè)物體只受豎直向下的重力和地面對(duì)其豎直向上的支持力.因此，答案BD正確.

另外，在高中物理力學(xué)受力分析試題中，還會(huì)涉及對(duì)物體內(nèi)部受力狀況的分析，此時(shí)相對(duì)于整體法而言，隔離法的應(yīng)用能夠更好的解決問題.

例2如圖2所示，假設(shè)A、B兩個(gè)物體質(zhì)量相同，緊靠在一起，同時(shí)受到方向相反的水平作用力，即FA、FB，并且FA>FB，那么請(qǐng)問物體A施加給物體B的力的大小為多少？

圖2

解析由題干信息，先借助整體法求得FA和FB的之差，即FA-FB=2ma，隨后利用隔離法求得Fn-FB=ma(設(shè)物體A施加給物體B的作用力大小為Fn)，兩式聯(lián)立，可得：

Fn=(FA+FB)/2

圖3

例3如圖3所示，A、B、C三個(gè)帶電小球質(zhì)量均相等，在光滑的水平面上保持靜止?fàn)顟B(tài)，假如只將A球釋放，此時(shí)A球會(huì)獲得方向向右的加速度，即aA=1m/s2；假如只將B球釋放，此時(shí)B球會(huì)獲得方向向右的加速度，即aB=3m/s2，根據(jù)題干信息，假如只將C釋放，該球?qū)⒊霈F(xiàn)什么情況？

解析假如分析單個(gè)球體的作用力，會(huì)讓分析和計(jì)算過程復(fù)雜化，所以本題適用于整體法，將三個(gè)球體視為一個(gè)整體和單獨(dú)分析三個(gè)球的受力情況是等效的，那么在解決該問題是將三個(gè)球看成一個(gè)整體，根據(jù)“三個(gè)小球整體合力為0”并結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律建立方程式：

m*aA+m*aB+m*aC=0

通過代入題干已知信息，可知

aA=-4m/s2，并且方向向左

綜上所述，作為高中物理教學(xué)以及高考重點(diǎn)板塊，受力分析是學(xué)習(xí)高中物理各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)和前提，一旦學(xué)生沒有熟練掌握受力分析方法，則會(huì)影響高中物理的后續(xù)學(xué)習(xí)，甚至還會(huì)降低學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣.由此可見，在高中物理教學(xué)中應(yīng)重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生受力分析意識(shí)以及思維，這是增強(qiáng)學(xué)生解題能力的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，需要注意的是，在受力分析的過程中，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生按正確的步驟和方法逐步推進(jìn)，充分理解整體法以及隔離法在受力分析中的應(yīng)用場(chǎng)景，這樣才能更好地利用整體法和隔離法突破解題難點(diǎn).因此才能增強(qiáng)學(xué)生的分析物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的能力.