论“受力分析”过程中常见问题及解题方法

论“受力分析”过程中常见问题及解题方法论“受力分析”过程中常见问题及解题方法论“受力分析”过程中常见问题及解题方法资料仅供参考文件编号：2022年4月论“受力分析”过程中常见问题及解题方法版本号：A修改号：1页次：1.0审核：批准:发布日期：论“受力分析”过程中常见问题及解题方法摘要：“受力分析”是学好高中物理的关键和前提，对于初学者经常会存在概念理解不透彻、没有注意到力的来源、研究问题时没有区分施力物体和受力物体、基础不扎实、不能准确判断力的存在与否等问题。为了能准确作出受力分析，应当结合一些方法解决问题，如假设法，整体法与隔离法。本文针对以上问题，浅析“受力分析”过程中常见问题及解题方法。关键词：受力分析研究对象作用点整体法与隔离法“受力分析”是力学部分的重难点，是学生学习物理的基础，更是联系物理其他模块的桥梁。然而，也是学习中的易错点，很多同学因为知识掌握不扎实，受力分析过程中所作出的受力示意图常常不完整。究其原因，那是因为在分析物体所受到的力的过程中，需要学习者有一定的抽象思维分析能力去判断力的存在与否。在这几年的教学中本人发现，学生在“受力分析”过程中存在以下五点常错问题：理解错位，概念混淆，基础不扎实。对力的概念理解不到位，只是停留于表面认识，没有真正的去体会内在含义，往往是个人思维能力所限制，导致理解不到位，认知缺失也就体现在实际例子的应用上，分析问题肤浅，凭个人感知去做受力示意图。常见易错点诸如分析摩擦力方向时，对摩擦力的定义理解不透，没有注意到关键字眼——“相对”。例如：图1所示，物体A放在传送带B上做运动，当VA小于VB时，物体A受到的摩擦力的方向如何呢首先，要明确研究对象，其次，要选择其接触面做为问题研究的参考系；最后，确定研究对象相对参考系做如何运动，这样就可以明确滑动摩擦力方向。（图2）此时物体A相对传送带做向左运动，则其摩擦力方向水平向右。若VA大于VB，则物体A相对接触面B做向右运动，其所受摩擦力方向与相对运动方向相反，即水平向左。F弹F弹图3VAVBAB图1AfAf图2 再例如：如图3所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜面体P相连，P与斜放在其上的固定光滑挡板MN接触且处于静止状态，斜面体P所受到的力示意图如图所示。斜面体虽然与挡扳MN有接触，但是之间不存在挤压作用，所以不满足弹力产生的条件。合力与分力重复分析。没有很好理解合力与分力之间的关系——作用效果与等效替代关系。它们遵行平行四边形定则，如果都分析进去，那么研究对象就多受到一份作用力了，那样与实际情况不符合。图（4），在对A进行受力分析时，初学者常常把合力与分力混为一谈，会把所受重力中的两个作用效果的两个分力也分析出来。N1N1N2BAGN2图5AF22GF1NfF2图4没区分施力物体和受力物体。“受力分析”顾名思义研究对象为受力物体，把指定物体在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来，并画出受力示意，力的作用点一定是落在受力物体上，且分析出来的每个力能够找到各自的施力物体。往往在受力的分析过程中，常常也把研究对象产生的力也分析进去，这样的受力示意图是不正确的。例如，如图（5）所示，分析物体B所受到的力，N2是物体B对墙壁的作用力，N3是物体B对物体A的作用力，由于没有理解受力分析的定义，从而把物体B所产生的力分析进去。OTATBG图6C不注重性质力的区别，受力示意图不OTATBG图6Cf，N，AQGAF合，图9不能准确判断力的存在。每个力的存在都能找到施力物体，但是每个力的存在与否，要能判断出来，这也是受力分析中的难点，做好这点需要较高的逻辑思维能力，也是物理抽象的地方所在。分析物体运动状态是看得见的，静止还运动可以直接分析，但是物体受到什么力就比较抽象了，需要一定的抽象思维能力。当然也不是凭空想象，要依据各个力产生的条件做为立足点，结合物体的运动状态具体分析，最好能结合牛顿运动定律。f，N，AQGAF合，图9N，GN，GBF合FfF墙图8ABF图7TGα（绳竖直、光滑）A图10本人认为要学习好受力分析，注意常见错误性问题还不够，还得多掌握一些解题方法和细节。为了避免多余的力出现，受力分析时一般顺序是：一重力二弹力三摩擦力最后就是其他力（如电场力，磁场力等）；要掌握好接触力和非接触力的存在条件，做到客观，实事求是，不捏造，不虚构，科学分析。受力分析过程中比较完善的做法就是要TGα（绳竖直、光滑）A图10例如：A物体处于如图（10）所示，A物体的受力情况，作出力的示意图。假设斜面对A有作用力，根据弹力产生的条件分析可得，由于物体A处于静止平衡状态，合力为零，经分析可知，该力存在会使物体A受力不平衡，故假设斜面对A有作用不成立。除此之外，还有一种常用的分析方法——整体法与隔离法。整体法从局部到全局的思维过程，是系统论中的整体原理在力学中的应用。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，从而避开了中间环节的繁琐推算，能够灵活地解决问题。通常在分析这一整体对象之外的物体对整体的作用力（外力），不考虑整体内部之间的相互作用（内力）时，用整体法。隔离法就是把要分析的物体从相关的物体体系中隔离出来，作为研究对象，只分析该研究对象以外的物体对该对象的作用力，不考虑研究对象对其他物体的作用力。它的优点是：容易看清单个物体的受力情况，问题处理起来比较方便、简单，便于理解。在分析系统内各物体（或一个物体的各个部分）间的相互作用时用隔离法。例如：如图所示，质量均为m的两木块a与b叠放在地面上，a受到斜向上与水平成θ角的力作用，b受到斜向下与水平成θ角的力作用，两力大小均为F，两木块保持静止状态，则()A．a、b之间一定存在静摩擦力B．b与地之间一定存在静摩擦力C．b对a的支持力一定小于mgD．地对b的支持力一定大于2mg解析：分析AC选项时，优先考虑隔离法，即选取a物体为研究对象，结合平衡条件即可分析得出。分析BD选项时，优先考虑整体法，因为物体ab都处于静止平衡状态，整体所受合力为零。可以轻易的得到b与地之间不存在静摩擦力，地对b的支持力等于2mg。综上所述，受力分析是学习力学的核心部分，只有对各个性质力的定义深透的理解，才是学好力学