力学作图 有“法”可循

曹学伟

作图题是各种考试常见的基本题型，从内容上可以分为力学作图题、光学作图题和电磁学作图题，其特点是能够直观形象地表述物理过程和物理规律，也是培养同学们初步建立物理模型的好方法。同学们如果能够根据题目中的文字表述进行准确作图，就能够准确地理解物理现象，弄清物理状态和过程，本文着重分析有关力学作图题的解题方法与技巧。

如何作力的示意图

同学们对物体进行受力分析时，要正确作出力的示意图，可以采用“四定三标”的方法，具体步骤如下：

1.“四定”

一定研究对象，即确定受力物体：题目通常让我们作出某物体的受力示意图，注意是“受力”示意图。是要作出某物体“受到”的力，而不是作出某物体“施加给”其他物体的力。明确研究对象后。再确定研究对象都受到哪些力的作用。

二定作用点：作用点务必作在受力物体上。绝不能作在施力物体上，如果一个物体同时受到几个力的作用而平衡，通常根据共点力平衡的知识把这几个力的作用点都作在该物体的重心上。

三定方向：以作用点为起点，沿力的方向作线段，要注意题目中关于方向的关键词（如“竖直向下”“水平向左”等），根据所学的力学知识。如重力方向竖直向下，压力和支持力方向与支持面垂直等确定物体所受力的方向。

四定长度：在同一问题中，如果物体同时受到几个力的作用，线段的长短要大致表示力的大小，即同一图中线段越长表示该力越大，线段越短表示该力越小。

2.“三标”

一标箭头：在线段的末端标上箭头表示力的方向。

二标符号：一般的拉力、压力等力通常用字母“F”表示，而重力通常用字母“G”表示，摩擦力通常用字母“f”表示，如果进一步表示拉力，可以写成“F拉”这样带有角标的形式。

三标数值和单位：若题目已知力的大小，则需在箭头旁边标上力的数值和单位。

实例分析

1.对同一个物体所受多个力中的一个力进行受力分析。在力学作图题中进行受力分析时。最简单的就是只要求作出一个力。

例1 （2023·重庆）请在图1中作出空中飞行的实心球所受重力的示意图（O为重心）。

解析：我们知道。重力的方向是竖直向下的，与水平方向垂直，作用点在重心O上，同学们按上面介绍的方法作出重力的示意图即可。不要受运动状态、斜面背景等因素干扰。

答案：如图2所示。

例2 （2022·徐州）遛狗时要拴着狗绳。如图3所示，请作出狗绳对项圈拉力F的示意图。

解析：我们需要先确定研究对象。根据“作出狗绳对项圈拉力F的示意图”可知研究对象是项圈，则作用点在项圈上。从项圈上沿绳子向上引出线段并标上箭头和符号F。即为拉力F的示意图。

答案：如图4所示。

2.对同一个物体所受的多个力进行受力分析，当物体受到两个或更多力时，一般按照“一重二弹三摩擦”的顺序分析物体受到的各个力，我们要注意，分析的力不能少，也不能多。每个力都有对应的施力物体，找不到施力物体的力是不存在的；还要注意，有的试题会出现两个研究对象，这时就要分清每个对象各受哪些力，找对受力的对象，准确作出力的作用点。

例3 用轻绳悬挂铁球自由摆动，请作出铁球摆动到图5所示位置时的受力示意图。（忽略空气阻力）

解析：根据“一重二弹”的分析顺序，可知铁球除受到竖直向下的重力，还受到绳子的拉力。在初中阶段我们不需要考虑两者的大小关系。只要准确作出两个力的示意图即可。

答案：如图6所示。

例4 （2023·随州）生活中常用到磁块这种小物件。把它吸在铁质板上可以固定图纸或卡片等，如图7所示，一个磁块吸在水平放置的铁板下表面。已知铁板对磁块的吸引力大约是磁块所受重力的3倍，请作出磁块的受力示意图，并用汉字角标区分部分力的名称。（O点为各力的作用点）

解析：本题使用了特殊的磁块作为研究对象，当磁块吸在铁板下表面时，磁块受到竖直向上的吸引力、竖直向下的重力，还受到铁板对磁块向下的支持力作用。

答案：如图8所示。

作力的示意图需注意的问题

同学们在作力的示意图时。要注意以下问题：

1.力的作用点一定作在受力物体上，一般重力作在物体的重心上，压力作在被压物体的表面上，當一个物体受多个力的作用时，通常根据共点力平衡的知识把这几个力的作用点都作在该物体的重心上。

2.在作力的示意图时，要正确分析物体的受力情况。若找不出某个力的施力物体，则该力一定是不存在的，根据要求作出需要作的力，不要“画蛇添足”地作出没让作的力或不存在的力。

3.作图时，一定用铅笔和刻度尺规范作图，不可以改变试卷上所标出的作用点（如重心），或者在试卷上其他地方另外作图，否则，可能不得分。

学即用，练一练：

1.如图9所示，玩具小车沿斜面向上运动，请作出小车所受重力的示意图。

2.如图10所示，人随电梯一起匀速运动。请作出人所受各力的示意图。

参考答案：1.如图11所示。

2.如图12所示。