高中物理受力分析中三种思维方法

马建烨

摘 要：受力分析是整个高中阶段力学的基本功，同时也贯穿了整个高中物理，是分析物理过程必不可少的步骤，所以学会正确的受力分析，是学好物理的第一步，也是最为关键的一步。作为一名优秀的高中生，结合学习的心得，将受力分析的方法进行了总结，与大家一起分享。

关键词：高中物理；受力分析；基础顺序法；整体法与隔离法；假设法

从简单的受力分析，到复杂力学中用到的受力分析，总结其方法，我将其分为三种：基础顺序法、整体法与隔离法、假设法。下面依次介绍上述三种方法。

一、基础顺序法

1.明确研究对象，并将其从系统中隔离出来，通常的顺序是先选取受力少、运动清晰的物体，再研究受力复杂的物体。

2.受力的顺序为重力、弹力、摩擦力，由于弹力和摩擦力都是接触力，所以必须有接触点，我们只需要找出研究对象有几个接触面，只有接触面内才可能存在弹力和摩擦力。

3.受力的个数把握不准确是受力分析常见的错误，这一点可以从施力物体和受力物体入手，每个力都能找到施力物体，而受力物体都是研究对象本身。

4.受力分析不是盲目进行的，往往都要结合物体的运动性质，如静止状态、匀速运动状态以及匀加速运动等等，就能准确地画出物体所受的力了。

例1.建筑工人用图1所示的定滑轮装置运送建筑材料。质量为70.0kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0.50m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为（g取10m/s2）（ ）

A.510N B.490N C.890N D.910N

试题解析：首先要选取研究对象，题目中出现了两个可研究的对象：人和建筑材料，由于建筑材料只有一个触点，受力较少，且运动清晰，所以我们先从它的受力入手，受力分析如图2所示，由于建筑材料匀加速上升，所以根据牛顿第二定律得：F1-mg=ma，可以求得绳对建筑材料的拉力F1=210N，然后对受力较多的人进行受力分析如图3所示，由于人处于静止状态，所以有F2+FN=Mg，由于F1与F2是同一根绳上的力，所以大小相等，解得：FN=490N，由牛頓第三定律可知，答案选B。

点评：此题的关键点在于研究对象的顺序选取问题，由易到难，由简到繁，而不是急于求成，我把此类问题命名为基本顺序法。

二、整体法与隔离法

整体法和隔离法是力学部分常用的受力分析方法。整体法是从局部到全局的思维过程，它的优点是，通过整体法分析物理问题，可以弄清系统的整体受力情况，从整体上揭示事物的本质和变化规律，从而避开中间环节的繁琐推断，能够灵活地解决问题，此法的特点是系统中存在多个研究对象，可以先隔离再整体，也可以先整体再隔离。当研究的是系统外力时可以考虑整体法，而研究系统内力时就使用隔离法，具体如何选择，通过下面两道例题进行说明。

例2.如图4所示，物体A靠在竖直墙面上，在力F作用下，A、B保持静止，物体B的受力个数为（ ）

A.2 B.3 C.4 D.5

试题解析：此题若急于隔离B受力分析就会发现保证B的平衡可以出现图5和图6两种情况，二者的区别在于AB之间是否有弹力和摩擦力，问题就抛给了A，而A有两个接触面，左侧与墙壁的接触面上受力也不清楚，所以我们最先应该弄清楚墙壁是否给A作用力，由于这个力是墙壁给A的，也可以把AB作为一个系统，那么墙壁给A的力就成了系统的外力，此时优先考虑整体法，同时利用假设法可得到图7，确定墙壁对A没有力的作用，那么A要平衡就必须有图8的受力分析图，从而证明B的受力分析只有图6是正确的，所以选C。

点评：此题的方法为先整体，再隔离。先利用整体法解决系统外力的情况，然后再利用隔离法求出AB间的内力。

例3.如图9所示，A、B两个物体叠放在一起，静止在粗糙水平地面上，B与水平地面间的动摩擦因数μ1=0.1，A与B之间的动摩擦因数μ2=0.2，已知物体A的质量m=2kg，物体B的质量M=3kg，重力加速度g取10m/s2。现对物体B施加一个水平向右的恒力F，为使物体A与物体B相对静止，则恒力的最大值是（物体间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（ ）

A.5N B.10N C.15N D.20N

试题解析：此题的条件是物体A与物体B相对静止，所以要保证AB不相对滑动的临界条件是AB直接达到最大静摩擦力，根据运动性质可知μ1mg=ma，求得加速度a=1m/s2，恒力F可以看做整体的外力，所以利用整体法，F-μ2（M+m）g=（M+m）a，将a带入，求出F=15N。

点评：此题的方法为先隔离法再整体法，隔离法受力充分利用内力的已知条件，然后再利用整体法求出未知的外力。

三、假设法

我们在分析受力时，可能会出现，似乎有又似乎没有的情况，不能直观地进行判断，此时我们需要用到假设法，推导出清晰或矛盾的结论，迅速得出正确的结果。

我们可以假定该处不存在（或存在）力的作用，然后推断出运动情况，根据题中要求的情况进行比对，看是否符合要求。

例4.如图12所示，质量分布均匀的球放在光滑的地面与挡板之间，处于静止状态，画出小球的受力分析图。

试题解析：小球有两个接触点，有没有作用力呢？若是拿不准，我们此时就可以利用假设法，若地面不存在，小球一定不能处于静止状态，所以F1是必然存在的，若挡板对小球有力F2的作用，则小球必定不能处于静止状态，所以断定图14为正确的受力分析图。

点评：当我们在进行受力分析遇到困难时，利用假设法可以有意想不到的收获。

综上所述，在分析物体的受力问题时，能够掌握物体的受力分析的方法和步骤，就是找到了学会物理的突破口，奠定了学好物理的基础。

参考文献：

周光照.中国大百科全书：物理学[M].1版.中国大百科全书出版社，1987-07.endprint