基于牛顿第一定律的受力分析技巧

1、基于牛顿第一定律的受力分析技巧 受力分析是解决力学问题的基本方法，恰当的受力分析为成功解题提供科学的方法指导，该过程中研究对象的选择直接决定受力分析的准确性和求解过程的难易程度.本文基于苏教版物理编排，通过具体实例阐述了如何以牛顿定律为指导，根据物体运动状态进行受力分析，旨在为广大物理学习者提供学习素材. 1初中物理受力分析策略 物理学科在揭示自然界固有规律与属性的过程中，不能离开系统孤立存在，通常具有特定的参考系统，因此在复杂系统中的对象选取是决定问题难易度的关键所在，也体现了物理学习者所具备知识体系的科学素养. 受力分析是解决力学问题的基本技能，为研究物体运动行为提供了具体途径，通过受力分

2、析能够将物体的运动状态和受力通过定量关系联系起来.因此，初中物理中受力分析的首要策略是从物体所处状态特征出发，寻找题目中隐含的特殊状态，亦即静止或者匀速直线运动特征，进而根据惯性定律对物体进行定性分析.初中物理受力分析与物体所处的状态相互依存，科学受力分析必须以物体所处状态为前提，并且始终以惯性定律为理论指导. 此外，对于复杂系统而言，系统内各受力对象具有相互制约性，因此对其运动规律的判断应该从具有特殊状态的对象入手，而后根据特殊受力条件列出定量方程. 2受力分析中牛顿运动定律的应用技巧 2.1假设法反推物体运动状态，为受力分析提供客观依据 首先，对于力学受力分析而言，其首要任务是对物体所处的

3、状态进行准确判断，通过运动状态进一步反推出受力条件.作用力的存在必须以合理的施力对象为前提，这是判断物体是否受力的首要判据.初中物理中的特殊运动状态包括静止和匀速直线运动，根据牛顿第一定律可知，这两种状态下研究系统受力达到平衡状态，或者所受合外力为零，进而根据该特殊受力关系进行定量求解. 其次，假设法是特殊受力分析过程中常用的技巧.假设物体在某运动过程中受到了该力的作用，则必然会改变物体原来的运动状态，进而将最终的运动特征与题设中给出的信息进行对比，方可直观地验证假设的力是否存在，进而为物体受力分析提供客观的依据，避免初学者凭借主观思想对受力特征进行臆断分析.采用假设法反推的过程中，往往涉及到

4、特殊位置的判定，例如物体间存在明显的相互接触，容易误导学生将该接触点看作力的作用点，因此无形中主观设想了该力的存在，然而真正的力学规律并非仅通过接触来判断力的存在，必须结合物体接触过程中是否发生了形变或者相互挤压，而这一信息的获得必须以牛顿定律为基础，进行状态反推才能得到验证. 例1如图1所示，小球与水平面和台阶接触并处于静止状态，试分析小球的受力情况.并画出图示. 分析该题设给出的信息相对较少，通过小球处于静止状态可以确定受到的合外力为零.然而由于对小球和水平面的表面特征不确定，粗糙接触和光滑接触对于本题的受力分析完全不同，因此对小球的受力分析必须根据接触面是否具有摩擦力进行分类讨论. 首先

5、，当接触面光滑时，由小球水平方向上静止可知，此时小球在水平方向上不受力，因此尽管小球和墙壁存在接触，但是不受弹力的作用.按照上述分析，该弹力是否存在可以通过假设法进行验证，假设该力存在，必然会导致小球水平方向上受力不为零，亦即不可能维持题设所述的静止，进而说明该弹力不存在，如图1所示. 其次，如果小球和水平地面间的接触面粗糙，此时小球在水平方向上的合力效果将存在不确定性，因此需要进一步讨论：当小球不具备向右的运动趋势时，根据摩擦力产生的条件可知，此时小球依然不受摩擦力，因此结果同上；然而当小球具有向右运动的趋势时，界面处必然存在摩擦力f，因此小球在水平方向上静止的前提是竖直墙壁对小球存在向右的

6、弹力fn，如图2所示. 2.2以平衡状态为核心，巧用整体、隔离思想 牛顿第一定律阐述了作用力是改变物体运动状态的唯一原因，因此将运动状态与作用力之间联系在了一起，然而这一理论并未从定量角度给出具体的求解途径.初中物理受力分析的目的是对物体所处的状态从固有理论的角度给出定性、定量的认识，因此除了第一定律所遵循的力与运动关系之外，寻找系统平衡状态必将成为解决具体问题的关键.初中物理中的平衡状态为静止或者匀速直线运动，此时系统所受合外力为零，只有以此为核心，才能把握力学问题的主线. 此外，物体状态的研究不能脱离系统孤立存在，对任何物理规律的研究都存在一定的参考系统，因此对系统内部研究对象的划分是成功

7、解题的前提，恰当地选取研究对象是决定解题难易程度的关键.复杂系统物体的受力分析方法中整体法与隔离法是巧用平衡状态的有效物理思维，能够将复杂的物体模型简单化，提升解题效率. 例2如图3所示，在光滑水平面上的小车上固定一块磁铁，人用木杆吊着一块磁铁，始终保持两块磁铁之间有一定的间隙且不变，试描述小车的状态？ 分析本题是典型的复杂系统中的受力分析模型，小车的运动状态直接决定了磁铁之间的相对位移，而人在整个过程中通过吊杆对磁铁施加的力其方向、大小无法确定，因此本题中如果采用隔离法单独研究磁铁或者小车将无法进行定量描述.如果采用整体思想，将车、人以及磁铁看作整体，当两块磁铁间的距离保持不变时，表明磁铁的受力在运动前后保持恒定，并且处于平衡状态，亦即做匀速直线运动或者静止.因此磁铁和车属于整体，只有在不受外力或者受到的合外力为零时，满足该条件的小车运动状态只能是静止或者匀速直线运动.可见，通过整体分析思想大幅度简化了系统内部之间的相互作用，排除了人对磁铁作用力的具体属性，只需从宏观角度考虑系统整体的受力以及运动状态即可. 3结语 初中物理受力分析是力学章节的基本技能，然而对于初学者来说很容易凭直觉进行臆断猜想，