力學(xué)作圖　有“法”可循

曹學(xué)偉

作圖題是各種考試常見的基本題型，從內(nèi)容上可以分為力學(xué)作圖題、光學(xué)作圖題和電磁學(xué)作圖題，其特點(diǎn)是能夠直觀形象地表述物理過程和物理規(guī)律，也是培養(yǎng)同學(xué)們初步建立物理模型的好方法。同學(xué)們?nèi)绻軌蚋鶕?jù)題目中的文字表述進(jìn)行準(zhǔn)確作圖，就能夠準(zhǔn)確地理解物理現(xiàn)象，弄清物理狀態(tài)和過程，本文著重分析有關(guān)力學(xué)作圖題的解題方法與技巧。

如何作力的示意圖

同學(xué)們對(duì)物體進(jìn)行受力分析時(shí)，要正確作出力的示意圖，可以采用“四定三標(biāo)”的方法，具體步驟如下：

1.“四定”

一定研究對(duì)象，即確定受力物體：題目通常讓我們作出某物體的受力示意圖，注意是“受力”示意圖。是要作出某物體“受到”的力，而不是作出某物體“施加給”其他物體的力。明確研究對(duì)象后。再確定研究對(duì)象都受到哪些力的作用。

二定作用點(diǎn)：作用點(diǎn)務(wù)必作在受力物體上。絕不能作在施力物體上，如果一個(gè)物體同時(shí)受到幾個(gè)力的作用而平衡，通常根據(jù)共點(diǎn)力平衡的知識(shí)把這幾個(gè)力的作用點(diǎn)都作在該物體的重心上。

三定方向：以作用點(diǎn)為起點(diǎn)，沿力的方向作線段，要注意題目中關(guān)于方向的關(guān)鍵詞（如“豎直向下”“水平向左”等），根據(jù)所學(xué)的力學(xué)知識(shí)。如重力方向豎直向下，壓力和支持力方向與支持面垂直等確定物體所受力的方向。

四定長度：在同一問題中，如果物體同時(shí)受到幾個(gè)力的作用，線段的長短要大致表示力的大小，即同一圖中線段越長表示該力越大，線段越短表示該力越小。

2.“三標(biāo)”

一標(biāo)箭頭：在線段的末端標(biāo)上箭頭表示力的方向。

二標(biāo)符號(hào)：一般的拉力、壓力等力通常用字母“F”表示，而重力通常用字母“G”表示，摩擦力通常用字母“f”表示，如果進(jìn)一步表示拉力，可以寫成“F拉”這樣帶有角標(biāo)的形式。

三標(biāo)數(shù)值和單位：若題目已知力的大小，則需在箭頭旁邊標(biāo)上力的數(shù)值和單位。

實(shí)例分析

1.對(duì)同一個(gè)物體所受多個(gè)力中的一個(gè)力進(jìn)行受力分析。在力學(xué)作圖題中進(jìn)行受力分析時(shí)。最簡單的就是只要求作出一個(gè)力。

例1 （2023·重慶）請(qǐng)?jiān)趫D1中作出空中飛行的實(shí)心球所受重力的示意圖（O為重心）。

解析：我們知道。重力的方向是豎直向下的，與水平方向垂直，作用點(diǎn)在重心O上，同學(xué)們按上面介紹的方法作出重力的示意圖即可。不要受運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、斜面背景等因素干擾。

答案：如圖2所示。

例2 （2022·徐州）遛狗時(shí)要拴著狗繩。如圖3所示，請(qǐng)作出狗繩對(duì)項(xiàng)圈拉力F的示意圖。

解析：我們需要先確定研究對(duì)象。根據(jù)“作出狗繩對(duì)項(xiàng)圈拉力F的示意圖”可知研究對(duì)象是項(xiàng)圈，則作用點(diǎn)在項(xiàng)圈上。從項(xiàng)圈上沿繩子向上引出線段并標(biāo)上箭頭和符號(hào)F。即為拉力F的示意圖。

答案：如圖4所示。

2.對(duì)同一個(gè)物體所受的多個(gè)力進(jìn)行受力分析，當(dāng)物體受到兩個(gè)或更多力時(shí)，一般按照“一重二彈三摩擦”的順序分析物體受到的各個(gè)力，我們要注意，分析的力不能少，也不能多。每個(gè)力都有對(duì)應(yīng)的施力物體，找不到施力物體的力是不存在的；還要注意，有的試題會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)研究對(duì)象，這時(shí)就要分清每個(gè)對(duì)象各受哪些力，找對(duì)受力的對(duì)象，準(zhǔn)確作出力的作用點(diǎn)。

例3 用輕繩懸掛鐵球自由擺動(dòng)，請(qǐng)作出鐵球擺動(dòng)到圖5所示位置時(shí)的受力示意圖。（忽略空氣阻力）

解析：根據(jù)“一重二彈”的分析順序，可知鐵球除受到豎直向下的重力，還受到繩子的拉力。在初中階段我們不需要考慮兩者的大小關(guān)系。只要準(zhǔn)確作出兩個(gè)力的示意圖即可。

答案：如圖6所示。

例4 （2023·隨州）生活中常用到磁塊這種小物件。把它吸在鐵質(zhì)板上可以固定圖紙或卡片等，如圖7所示，一個(gè)磁塊吸在水平放置的鐵板下表面。已知鐵板對(duì)磁塊的吸引力大約是磁塊所受重力的3倍，請(qǐng)作出磁塊的受力示意圖，并用漢字角標(biāo)區(qū)分部分力的名稱。（O點(diǎn)為各力的作用點(diǎn)）

解析：本題使用了特殊的磁塊作為研究對(duì)象，當(dāng)磁塊吸在鐵板下表面時(shí)，磁塊受到豎直向上的吸引力、豎直向下的重力，還受到鐵板對(duì)磁塊向下的支持力作用。

答案：如圖8所示。

作力的示意圖需注意的問題

同學(xué)們?cè)谧髁Φ氖疽鈭D時(shí)。要注意以下問題：

1.力的作用點(diǎn)一定作在受力物體上，一般重力作在物體的重心上，壓力作在被壓物體的表面上，當(dāng)一個(gè)物體受多個(gè)力的作用時(shí)，通常根據(jù)共點(diǎn)力平衡的知識(shí)把這幾個(gè)力的作用點(diǎn)都作在該物體的重心上。

2.在作力的示意圖時(shí)，要正確分析物體的受力情況。若找不出某個(gè)力的施力物體，則該力一定是不存在的，根據(jù)要求作出需要作的力，不要“畫蛇添足”地作出沒讓作的力或不存在的力。

3.作圖時(shí)，一定用鉛筆和刻度尺規(guī)范作圖，不可以改變?cè)嚲砩纤鶚?biāo)出的作用點(diǎn)（如重心），或者在試卷上其他地方另外作圖，否則，可能不得分。

學(xué)即用，練一練：

1.如圖9所示，玩具小車沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)作出小車所受重力的示意圖。

2.如圖10所示，人隨電梯一起勻速運(yùn)動(dòng)。請(qǐng)作出人所受各力的示意圖。

參考答案：1.如圖11所示。

2.如圖12所示。