探究受力分析方法在运动学中的运用

杨旦军

【摘要】本文首先对受力分析方法作了简要的概括；随后，通过实例对物体在不同运动状态下的受力情况进行系统分析，从中探究受力分析方法在运动学中的運用，希望能为该领域关注者提供有益参考。

【关键词】受力分析 分析方法 静止 匀速 匀变速

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）06-0023-01

一、常见的物体受力分析方法

1.观察法

观察法是运动学中物体受力分析时，最常见的分析方法之一。对于较为简单的运动类型题目或者单纯运动状态的物体，都可以通过直接观察，把一些明显的受力作出来。

2.隔离法

隔离法在运动物体的受力分析中，研究的重点是将物体和整体进行隔离研究。通过“分析与忽略”的方式，对被研究物体所在环境中的受力情况进行分析，对非研究物体的受力情况和被研究物体内部的作用力等都保持忽略不计的状态。此种受力分析与研究方法，可以有效地排除研究中的干扰项，优化分析的效果。

3.整体法

整体分析方法主要是针对研究过程中，部分研究对象与其他非研究对象处于整体状态，或者相同的运动状态。此种情况下，对不同物体之间的内在作用忽略不计，通过整体受力分析的方式进行研究的方法为整体分析方法。整体分析方法在实际应用中，可以将相互独立的物体在一起运动时的受力情况进行研究，减少分析中出现失误的情况。

4.假设法

在受力分析中，还有一种重要的方法就是假设法。假设法是对一些模糊不清、似有似无的力，先假设这个力存在，看能否与物体所处的运动状态相符，若相符，则这个力存在，若不相符，则这个力不存在。假设法在受力分析中起到了验证的作用。

二、不同运动状态下的物体受力分析

1.静止状态下的受力分析

对于图1当中的物体A进行受力分析时，可以应用观察法，物体受到的重力和挤压力F是很容易观察到的，物体能保持相对静止的状态，说明在各方向的受力是平衡的。此种情况下，根据牛顿第三定律可以得出，墙壁对物体A所产生的弹力与作用力F的方向相反，并且两种力的大小相同，因此达到了相互平衡的效果。墙壁对于A的摩擦力和重力相互平衡，方向竖直向上。此种情况下，物体A可以保持相对静止的状态，对于物体A的全部受力状态分析完成。

又如：【例1】如图所示，a、b两个质量相同的球用线连接，a球用线挂在天花板上，b球放在光滑斜面上，系统保持静止，以下图示哪个是正确的（ ）

解释：隔离b球进行受力分析，受重力、斜面对其垂直向上的支持力和细线的拉力，由于三力平衡时三个力中任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线，故细线拉力向右上方，故A图错误；再对ab两个球整体受力分析，受总重力、斜面垂直向上的支持力和上面细线的拉力，再次根据共点力平衡条件判断上面的细线的拉力方向斜向右上方，故C、D图均错误，故B正确。

2.匀速运动状态下的受力分析

【例2】如图，质量为M的楔形物块静置在水平地面上，其斜面的倾角为θ。斜面上有一质量为m的小物块，小物块与斜面之间存在摩擦。用恒力F沿斜面向上拉小物块，使之匀速上滑。在小物块运动的过程中，楔形物块始终保持静止。地面对楔形物块的支持力为（ ）

A. （M+m）g

B. （M+m）g-F

C. （M+m）g+Fsinθ

D. （M+m）g-Fsinθ

解释：此题用整体法分析，因为静止和匀速都是平衡状态，所以能把小物块和楔形物块作为整体来研究，又用观察法易确定这一整体受到重力（M+m）g，拉力F，地面的支持力FN和摩擦力Ff四个力，根据平衡条件得地面对楔形物块的支持力FN=（M+m）g-Fsinθ，故选D。

【例3】如图所示，在拉力F的作用下，甲、乙两物块一起作匀速直线运动，问：乙对甲有摩擦力吗？

不少学生受甲能向右运动的影响，认为乙对甲有向右的摩擦力，这是错误的。易判断甲物块受重力和支持力，这两个力已经相互平衡，假设还存在一个向右的摩擦力，则这三力的合力不可能为零，也就不符合平衡的条件，无法作匀速直线运动，因此假设不成立，乙对甲没有摩擦力。

3.匀变速运动状态下的受力分析

在例3中，若甲、乙两物块一起作匀加速直线运动，乙对甲又有摩擦力吗？此时也是可以用假设法分析的，假设存在一个向右的摩擦力，因为甲物块受到的重力和支持力已相互平衡，那么向右的摩擦力就是合力了，会产生一个水平向右的加速度，从而能使甲物块向右作匀加速直线运动，因此假设成立。 【例4】有5个质量均为m的相同木块，并列地放在水平地面上，如下图所示。已知木块与地面间的动摩擦因数为μ。当木块1受到水平力F的作用，5个木块同时向右做匀加速运动，求： 第4木块受到第3块木块作用力的大小。

解释：先将5个木块视作整体，用观察法易确定这一整体受到重力5mg，推力F，地面的支持力FN和摩擦力Ff四个力，先运用牛顿第二定律列式求其加速度，然后巧妙地将4、5两木块隔离出来，视作一整体，易确定这一整体受到重力2mg，第3块木块对第4块木块的作用力N，地面的支持力F1和摩擦力f四个力，然后运用牛顿第二定律列式求第4木块受到第3块木块作用力的大小。

通过以上的实例探究可看出，受力分析方法的运用是灵活多变的，相同的运动状态，不同的情景之下运用的方法也不尽相同，可以单用某种方法，也可以是多种方法的混合应用，我们千万不能局限于某种运动状态只能使用某种分析方法，而应对实际问题进行合理的分析，选好合适的受力分析方法，从而达到快速准确解题的效果。