浅谈受力分析的方法和技巧

2017-06-30赵明章

读与写·上旬刊 2017年6期

赵明章

摘要：物体的受力分析贯穿于整个中学物理教学，是学好力学的基础，是高中学生学习物理学科难点之一，更是高中生文理分类走向的关键因素之一，如不能突破，高中物理将很难过关，因此也导致很多学生向文科分流，所以正确分析物体的受力情况是研究力学问题的重要方法和关键环节。为此，笔者利用几个实例，结合自身教学实际对此进行简单的阐述，供同行参考，不足之处，还望各位批评指正。

关键词：受力分析；高中物理；方法；技巧

中图分类号：G633.7文献标识码：B文章编号：1672-1578（2017）06-0185-01

1.什么是受力分析

所谓受力分析是指依据力的概念，从物体所处的环境（有多少个物体接触）和运动状态着手，分析它与所处的环境和其他物体的相互联系。

2.受力分析的一般程序

2.1明确研究对象并把它从周围的环境中隔离出来。分析物体的受力，首先要选准研究对象，并把它隔离出来。根据解题的需要，研究对象可以是质点、结点、单个物体或多个物体组成的系统。

2.2按一定顺序进行受力分析。一般按照重力、弹力、摩擦力的顺序分析较好。"重力一定有，弹力看四周，摩擦分动静，方向要判准。"弹力和摩擦力都是接触力，环绕研究对象一周，看研究对象与其他物体有几个接触面（点），每个接触面对研究对象可能有两个接触力，应根据弹力和摩擦力的产生条件逐一分析。

2.3综合判断指除了根据力的概念和物体所处的环境外还要根据受力物体及研究对象的运动状态（静止、加速、减速）进行判断。

3.受力分析的三种方法

3.1平衡状态时的受力分析。整体都处于静止状态或一起匀速运动时，或者系统内一部分处于静止状态，另一部分匀速运动。以上这些情况，整体都平衡，整体内每个物体所受合力为零，整体所受合力也为零。这样，根据整体的平衡条件，就可以确定整体或某一个物体的受力特点。

3.2不平衡状态且无相对运动的受力分析。由于系统内物体间没有相对运动，即整体内每个物体都具有相同的速度和加速度，这时整体所受的合力提供整体运动的加速度。这种情况利用整体法，更容易把握整体的受力情况和整体的运动特点。

3.3部分平衡部分不平衡的受力分析。这种情况由于系统内物体的运动状态不同，物体间有相对运动，通常习惯用隔离法。若系统内两个物体一个处于平衡，另一个处于不平衡状态时，也可以利用整体法来分析，有时会使问题简化易于理解。当然，这种情况整体所受合力不为零，整体所受合力等于不平衡物体所受的合力，用来增加不平衡物体的加速度。

4.案例分析

例1：在粗糙水平面上有一个三角形木块abc，在它的两个粗糙斜面上分别放两个质量m1和m2和木块，m1>m2，已知三角形木块和两物体都是静止的，则粗糙水平面对三角形木块（）。

A.有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向右；

B.有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向左；

C.有摩擦力的作用，但摩擦力的方向不能确定，因为m1， m2，θ1，θ2的数值并未给出；

D.以上说法都不对。

解析：这类题优先选用整体法，根据整体受力平衡，则很容易判断水平面对三角形木块摩擦力为零，且弹力等于整体的重力之和，所以选项D正确。

例2：光滑水平面上，放一倾角θ为的光滑斜木块，质量为m的光滑物体放在斜面上，现对斜面施加力F，若使M与m保持相对静止，F应为多大？

解析：由于斜面光滑，物块只受重力和斜面的弹力，而且和斜面一起运动，则先隔离物块分析受力，计算出加速度 a=gtanθ，方向水平向左，再根据整体法可以求得F=（M+m）gtanθ。

这是典型的整体法与隔离法的综合应用（先隔离后整体）。

例3：若例2中使M静止不动，F应为多大？

解析：这就是非常典型的系统内部分平衡部分不平衡的问题，物块在光滑的斜面上沿斜面加速下滑，处于不平衡状态，而斜面体在光滑的水平面上由于外力F作用而保持静止不动，及平衡状态。这种类型许多学生都习惯用隔离法分别对物块分析，从而计算出物块和斜面之间的弹力，然后再分析斜面，根据斜面的平衡来确定外力F的大小。