如何分析物体的受力情况
2017-02-07张建国
张建国
力学是初中物理的重要内容,受力分析又是解决力学问题的关键,只有对物体进行正确的受力分析才能进一步解决有关的力学问题。
力学是初中物理的重要内容,它包括力和运动、简单机械、功和功率、压力、压强和浮力,以上有关力学的这些知识中有很多内容是以对物体进行受力分析作为基础的。只有掌握了对物体的正确受力分析,才能进一步解决有关的力学问题,例如,在研究物体受力与运动的关系时,对物体进行正确的受力分析后,若得出物体受到一对或多个平衡力的作用,则可以得出物体处于平衡状态,即物体有可能处于静止状态或匀速直线运动状态;若得出物体受到不平衡力的作用,则可以得出物体的运动状态一定会发生改变的结论,即物体有可能做加速运动或减速运动。在研究物体的浮沉条件时,对物体进行正确的受力分析后,若得到物体所受的重力大于浮力时,可知物体将下沉;若得到物体所受的重力等于浮力时,可知物体将悬浮;若得到物体所受的重力小于浮力时,可知物体将上浮,由此可知,力学知识中正确的受力分析对学好力学内容至关重要,那么初中物理力学中的受力分析应该如何有条理有步骤地进行呢?现本人结合多年的教学经验浅谈如下:
第一步,明确被研究对象,看看被研究的是什么物体或是哪个物体。一般来说,被研究的对象就是指受力物体。受力物体顾名思义就是指受到别的物体对它施加的力,而不要把它对别的物体施加的力当成它的受力。有时,当被研究的对象不止是一个物体时,那么就必须做到在每分析完一个物体所受的力后,再去分析下一个物体的受力,而不要同时分析好几个物体的受力,避免出现张冠李戴的情况。
第二步,弄清被研究对象周围有哪些物体。也就是说在明确了被研究的对象后或是指明了受力物体后,就要把这些力的施力物体一一找出来进行分析,可知有两种情况:一是施力物体和受力物体是直接接触的,二是施力物体和受力物体是间接接触的。先分析直接接触。例如,放在地面上的木块,木块和地面是直接接触的,木块受到地面对它的支持力。例如,挂在弹簧上的物体,物体和弹簧也是直接接触的,物体受到弹簧对它的拉力等。不过,如果被研究的物体和周围某物体虽然直接接触了但没有发生弹性形变,那么彼此间就不会有力的存在。
第三步,在弄清楚了施力物体和受力物体后,接下来就要分析受力物体具体受到施力物体对它施加的有哪些力,在初中力学里,物体所受的力一般有如下几种:重力、支持力、压力、拉力、推力、摩擦力、阻力、浮力等等。例如,在斜面上滑动的物块不仅受到斜面对它的支持力,还受到斜面对它的摩擦力。在水中游行的小鱼,不仅受到水对它的浮力,还受到水对它的阻力等。
第四步,在指明了受力物体受到了哪些力后,紧接着就要研究施力物体施加的力的方向是怎样的。一般情况下,力的方向应是从力的施力物体指向力的受力物体,但是一个力的方向通常是按照具体力的类型来决定的:比如拉力,如果有绳状牵引物,则拉力一般是沿着牵引物的轴向方向的。对于对弹簧施加的压力,如果没有特别的说明,压力的方向应该是沿着弹簧轴向方向的。又如,摩擦力,摩擦力的方向是与物体相对运动的方向相反的,同时还要看摩擦力的方向是否沿着接触面方向,如果只考虑摩擦力方向阻碍相对运动,是不够的,还要指明它是沿着接触面的方向。
第五步,在知道了物体的受力情况后,还要对物体所受到的力进行排查,去伪存真,去掉伪力。那么,什么是伪力呢?说简单一些,伪力就是不存在的力,即指没有施力物体的力。比如,一个做直线加速运动的物体,如果你找了好久也没找到施力物体是谁,那么,这个物体的加速度就是由一个伪力提供的,一般是与参照系的运动情况有关。
最后要说的是物体的受力分析还要结合物体的运动情况,例如,在水平传送带上放着一个物体,当传送带载着物体匀速运动和匀加速运动时,物体在这两种情况下受到哪些力?有些同学会说:“在这两种情况下,物体都是受到三个力的作用,即除受到重力和支撑力外,还受到一个与传送带运动方向相同的摩擦力。不然,物体怎能随传送带一起运动呢?”在此,我们应对物体的运动和受力情况作具体分析,从而作出正确的判断。当传送带载着物体作匀速运动时,物体相对于地面虽然是运动的,但相对于它接触的传送带而言,既没有发生相对运动,也没相对运动的趋势,所以,这时物体没有受到摩擦力的作用。只是由于惯性,物体随传送带一起作匀速运动。可见,在这两种不同的运动状态下,物体所受的力是不同的。当作匀速运动时,物体只受到重力和支持力的作用;当作匀加速运动时,物体受到重力、支撑力和摩擦力的作用。
综上所述,要正确分析物体的受力,应认准对象,看清环境,结合物体运动状态深入分析,逐个找全,以免漏掉一个力,而每找一个力,都要思考是否存在这个力,是否有这个施力物体,以免凭空多加一个力。
参考文献:
周笑春.物体受力分析要注意的问题[J].中学生数理化(教与学),2013(1).