力学是高中物理教学中的重要内容,在学习力学知识时,学生普遍感到很难学会。我认为学不好力学,是因为学生想不到如何对物体进行受力分析,或者不能对物体进行正确的受力分析。在此,谈谈如何正确对物体进行受力分析。
一、如何对物体进行受力分析
1.明确研究对象,并把物体从周围的环境中隔离出来。分析物体的受力,首先要选准确研究对象,并把它从周围的环境中隔离出来。根据解题的需要,研究对象可以是质点、结点、单个物体、两个物体或多个物体组成系统。
2.按顺序分析物体所受的力。一般按照重力、弹力、摩擦力的顺序分析较好(或者按照重力、电场力、磁场力、弹力、摩擦力)。“重力一定有,弹力看四周,摩擦分动静,方向要判准。”弹力和摩擦力都是接触力,环绕研究对象一周,看研究对象与其他物体有几个接触面(或接触点),每个接触面(或接触点)对研究对象可能有两个接触力(弹力和摩擦力),应根据弹力和摩擦力的产生条件一个一个分析。例如,放在倾角为θ的粗糙斜面上的物体A,当用一个沿着斜面向上的拉力F作用时,物体A处于静止状态,问物体A受到几个力作用?从一般的受力分析方法可知A一定受到重力mg、斜面支持力N和沿着斜面向上的拉力F,但静摩擦力可能沿斜面向下,可能沿斜面向上,也可能恰好是零,通过分析物体A与斜面之间的相对运动趋势及其方向才能确定,物体A可能受到三个或四个力作用。
3.只分析根据性质命名的力。只要分析根据性质命名的力,如重力、弹力、摩擦力,不分析根据效果命名的力。
4.只分析研究对象受到的力,而不分析研究对象对其他物体所施加的力。研究物体A的受力时,只分析“甲对A” 、“乙对A”、“丙对A” ……的力,不分析“A对甲”、“A对乙”、“A对丙” ……的力,也不要把作用在其他物体上的力,错误的认为通过“力的传递”而作用在研究对象上。例如:A、B两物体并排放在水平面上,现用以水平恒力F推物体A,A、B两物体一起运动。B物体受重力mg、地面的支持力N1、A物体对它的推力N2和地面对它的摩擦力f,而不存在推力F,不能认为F通过物体A传递给了B。
5.每分析一个力,都应能找出施力物体。这种方法是防止“多力”的有效措施之一。我们在分析物体的受力时,只强调分析物体受到的作用力,但并不是意味着施力物体不存在,找不出施力物体的力是不存在的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆例如:汽车刹车时还要继续向前运动,是物体惯性的表现,并不存在向前的“冲力”;把物体沿水平方向抛出去,物体做平抛运动,只受重力作用,并不存在向水平方向抛出的力;单摆在摆动过程中只受重力和绳子的拉力两个力作用,而并不受回复力作用。
6.分析物体受力时,还要考虑物体所处的状态。分析物体受力时,要注意物体所处的状态,物体所处的状态不同,其受力情况一般也不同。比如:放在水平传送带上的物体随传送带一起传动(不打滑)时,若传送带加速运动,物体受到的静摩擦力向前;若传送带减速运动,物体受到的静摩擦力向后;若传送带匀速运动,物体不受摩擦力作用。
二、力学部分常用的分析方法:整体法和隔离法
整体法是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力(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(或者一个物体的各个部分)间的相互作用时用隔离法。整体法和隔离法是力学部分常用的分析方法。可以先隔离法再整体法,也可以先整体法再部分隔离法,根据解题需要,正确选择。
对不同的运动状态我们可以选 择不同的分析方法,一般分为以下三种情况。
1.系统处于平衡状态。整体都处于静止状态或一起匀速直线运动时,或者系统内一部分处于静止状态,另一部分匀速直线运动,这些情况,整体都平衡,整体内每个物体所受合力为零,整体所受合力也为零。这样,根据整体的平衡条件,就可以确定整体或某一个物体的受力特点。
2.系统处于不平衡状态且无相对运动。由于系统内物体间没相对运动,即整体内每个物体都具有相同的速度和加速度,这时整体受的合力提供整体运动的加速度。这种情况利用整体法,容易把握整体的受力情况和整体的运动特点。
3.系统内部分平衡、部分不平衡。这种情况由于系统内物体的运动状态不同,物体间有相对运动,通常习惯用隔离法。若系统内两个物体一个处于平衡,另一个处于不平衡状态时,也可以利用整体法来分析,有时会使问题简化易于理解。这种情况整体所受合力不为零,整体所受合力就等于不平衡物体所受的合力,用来提供不平衡物体的加速度。
总之,在分析物体的受力问题时,能掌握物体的受力分析方法和步骤,并灵活运用整体法和隔离法应对不同的问题,是解决物理受力分析问题的关键。最后记住顺口溜:“分析对象先隔离,已知各力画上面。接触点、面要找全,推拉挤压弹力显。糙面滑动动摩擦,欲动未动静摩擦。隔离体上力画全。”最后提醒考生,力学是物理学的基础,是高考必考内容。主要涉及弹簧类问题、摩擦力等,通过连接体、叠加体等形式进行考查。
论文作者:周莉莉
论文发表刊物:《素质教育》2013年11月总第136期供稿
论文发表时间:2014-1-25
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