高中物理力学题中的受力分析方法研究

2020-09-10许剑敏

高考·下 2020年1期

许剑敏

摘要：力学是高中物理的重点学习内容，由于力学分析难度较大，学生在学习过程中常常会遇到一些问题。本文主要从受力分析的角度开展研究分析工作，将隔离法与整体法相结合的方式对力学全面分析，为教师后续教学总结经验，提高学生的物理核心素养。

关键词：高中物理;受力分析;方法

在高中物理学习中，力学是整个高中物理中较为重要的环节。由于不同物体的受力程度不同，会导致该物体产生不同的运动状态。如果想要分析物体的运动状态，那么需要先分析该物体的受力情况，利用科学合理的方式分析物体受力程度，是整个高中物理的难点与重点，也是学习力学的先提条件，需要每一位同学熟练掌握的基本学习方式。

1.物体受力分析的指导思想

研究分析物体受力情况的首要步骤就是明确定位研究对象，需要从纷杂的问题中将研究对象抽离出来，让研究工作更为简单清晰，所得出的理论也更有科学依据。对研究对象的质点、结点、物体集合以及单个物体等不同角度开展分析，从而得到更为全面的认知。除此之外，在开展物体受力分析研究过程中，需要有顺序有条理的对研究对象开展受力条件分析。实际研究中，可以通过分析口诀“重力一定有，弹力看四周，摩擦分动静，方向要确定”来作为研究参考，通过理论内容，优化记忆效果。需要注意的是，摩擦力与弹力都是较为明显的接触力，需要对接触面开展受力分析。在高中物理受力内容学习时，对物体开展受力条件分析，只需对其受到的力进行分析，不需要考虑研究对象所施加的力[1]。比如，当分析物体A的受力条件时，只需分析甲对物体A或者乙对物体A的受力情况，不需要分析物体A对甲或者乙所施加的力的情况，避免在研究过程中出现定义偏差的问题。

研究受力条件过程中，每一个物体的受力情况开展分析时，都应该找到与其对应的受力物体。首先，要从题目中提炼出物理模型，之后再明确定位研究的对象，可以有效的降低“多力”条件产生的误导影响，从而提高整体研究效果。除此之外，在实际研究过程中，应该对受力物体的运动状态进行探讨，防止忽视物体通过受力条件产生运动状态的变化。比如，在某个水平传输带上，物体会随之运动，当传输带出现减速运动或者加速运动，物体的运动状态一定会受到摩擦力的改变而改变，从而产生向前或者向后的状态。

2.高中物理力学题中的受力分析方法介绍

在分析物体受力条件时，需要结合科学合理的受力分析方法建立受力模型，其中较为常用的受力分析法分为两种：整体法、隔离法，针对二者的概念进行简单分析，具体内容如下。

2.1整体法

整体法，顾名思义，从物体的整体角度出发，首先由受力物体的局部受力情况入手分析，研究工作在由部分拓展到整体，形成全局化的受力条件分析方式，进而对受力物体的实际情况里了解更为清晰，并且此种方法的分析角度是基于整体方向的，故有利于揭示物体受力分析的变化规律与本质条件，将纷杂的研究工作简洁化，还可以使物理力学知识更加灵活的应用。在实际应用中，整体法通常应用于研究对象内部与其他物体的受力分析中，在忽视物体整体内部相互作用力的基础之上，更加科学有效的解决学习问题，提高学生整体的核心素养[2]。

2.2隔离法

隔离法，主要是将受力物体从整体中抽离出来，考虑实际情况，设置独立的研究对象，考虑单个物体之外物体对其产生的受力情况，通过这种方法，可以有效的缓解研究中的“多力”问题所产生的影响，还能够对受力物体的受力条件清晰掌握，明确地对其开展分析工作。实际应用中，可以对研究对象中不同物体之间的受力情况进行分析，结合隔离法，对每个物体分别研究分析，使得到的结论更为严谨合理，为学生开展后续学习工作提供便捷。

2.3整体法与隔离法相结合

在解决实际物体受力条件分析问题过程中，通常会遇到一些问题，其中最为突显的是：在研究内容中，研究对象并不是单一存在的物体，而是由相互关联的一些物体形成一个系统，遇到此类情况，通常采取隔离法。也就是将这些物体进行隔离分析，分别对其受力情况开展研究工作，之后结合这些物体各自的运动状态以及受力情况，通过牛顿运动定律与物体运动学相关公式，展开计算。但是，在此类情况下，仅仅依靠隔离法很难得出物体真实受力情况，并且计算的过程也较为繁琐，甚至在某些物体受力条件分析问题中，采用隔离法根本无从下手。此时，可以借鉴另一种受力条件分析方法，将整体法与隔离法相融合，把研究对象当中一个整体，站在全面的角度开展受力条件分析工作，由局部逐渐延伸到整体，更为简洁清晰的掌握研究对象受力情况，随后通过力学定律与相关公式开展计算。基于此种分析方法，可以将繁琐的问题简单化，科学有效的解决学习问题[3]。

3.案例分析

分析物体的受力情况时，需要考虑物体的运动状态，根据其所处的状态不同，其受到的受力程度也不同。

3.1系统处于平衡状态下

例如：根据下图所示，物体B质量为m，物体A质量为M，将物体B叠加在物体A之上，并且物体A处于地面上，当物体A受到作用力F时，其受力情况会出现几种：

（1）一起静止

（2）一起向右匀速直线运动

（3）一起以加速度a水平向右运动

解析：研究对象为物体B，从（1）和（2）中可以得知，一起向右匀速直线运动与其一静止均处于平衡状态，合外力为零。竖直方向下，物体B的作用力F与重力也为平衡力，受力也为零，所以基于（1）与（2）中，物体B的摩擦力为零。从（3）得知，B存在向右加速度a，合外力F与a方向一致，受力为A给B的摩擦力F1，同时方向水平向右。由此得知，物体看似一致，其运动状态不同，受力情况也不同[4]。

3.2系统处于非平衡状态

例如：如下图所示，倾斜角度为a，物体质量为M，将斜面物体水平静止放在桌面上，将质量为m的木块静止放在斜面之上，得出以下结论，正确的是：

A.木块对斜面的压力为mgsinα

B.木块所受到斜面的摩擦力为mgcosα

C.水平桌面对斜面的支持力为（M+m）g

D.水平桌面对斜面的摩擦力为mgsinαcosα

解析：针对此类问题可以采用整体法研究物体的受力条件，根据物体受力平衡，可以判断出水平桌面对斜面的摩擦力非常小，可以忽略不计为零。并且弹力相当于整体的重力之和，所以可以得出选项C为正确答案[5]。

3.3系统处于不平衡状态并且不存在相对运动情况

例如：物体质量分别为m1与m2的物体A与B，分别放置在光滑的水平桌面上，根据下图所示，针对物体A施加水平作用力F，则物体A对物体B的作用力为：

解析：对物体A与B的整体受力情况进行分析。

随后对物体B的受力情况进行分析：

因为物体A与物体B同时产生运动，所以可以采取整体法计算出整体加速度，当物体A对物体B产生作用力时，将物体B进行隔离，通过牛顿第二定律与相关公式求出物体B的作用力，这便是典型的隔离法与整体法的结合应用。