淺談受力分析在高中物理學(xué)習(xí)過(guò)程中的作用

楊紅

受力分析指對(duì)一個(gè)物體或幾個(gè)物體組成整體所受各個(gè)外力大小和方向進(jìn)行具體的分析。高中階段主要學(xué)習(xí)的力有：重力、彈力、摩擦力、電場(chǎng)力、安培力、洛倫茲力，只有對(duì)這些力的大小和方向比較熟練掌握，才能為我們更好學(xué)習(xí)頓運(yùn)動(dòng)定律、物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析和功能關(guān)系打下基礎(chǔ)。具體情況如下：

一、受力分析對(duì)學(xué)習(xí)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的作用

用牛頓第二定律解決物理問(wèn)題時(shí)，研究對(duì)象不管是單一物體還是互相關(guān)聯(lián)的幾個(gè)物體組成一個(gè)整體。但不管是整體法還是隔離法都要對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行正確受力分析，求合力，才能列方程求解。

動(dòng)力學(xué)的兩類基本問(wèn)題：（1）根據(jù)物體受力情況確定物體的運(yùn)動(dòng)情況；（2）根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)情況確定物體的物體受力情況；物體的加速度既和物體的受力相聯(lián)系，又和物體的運(yùn)動(dòng)情況相聯(lián)系，加速度是聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)的紐帶和橋梁。可畫方框圖如下：

故用牛頓第二定律解題，離不開(kāi)對(duì)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況的分析。

二、受力分析對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析的作用

由牛頓第一定律中可知，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而不是產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的原因，力也不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是產(chǎn)生加速度的原因。因此力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系顯得非常密切。雖然力不能單獨(dú)決定物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，物體做什么運(yùn)動(dòng)是由合外力和初速度共同決定，因此也要對(duì)物體進(jìn)行受力分析，求合力，才能和初速度決定物體做什么運(yùn)動(dòng)。高中階段比較常見(jiàn)的4種運(yùn)動(dòng)。分別如下：

1、勻速直線運(yùn)動(dòng)，物體處于平衡狀態(tài)，F(xiàn)合=0，即物體在任何方向上的合力都為零，先對(duì)物體進(jìn)行受力分析，然后用力的合成與分解列平衡方程求解。

2、勻加速直線運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)內(nèi)物體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，整體是有相同的加速度，通過(guò)受力分析，求合力，由F合=ma求解。

3、平拋運(yùn)動(dòng)和類平拋運(yùn)動(dòng)，條件是合外力恒定且與初速度方向垂直，也要通過(guò)受力分析才能看出是否做這類運(yùn)動(dòng)，根據(jù)相關(guān)的知識(shí)求解。例如：帶電粒子垂直進(jìn)入電場(chǎng)中，做類平拋運(yùn)動(dòng)，就要分析粒子所受電場(chǎng)力的方向和大小，才能突波這類問(wèn)題。

4、勻速圓周運(yùn)動(dòng)，條件收合外力大小恒定且始終與速度方向垂直，也要通過(guò)受力分析，才能找到向心力來(lái)源，由F合=F向=mv2/R求解。

三、受力分析在功能關(guān)系中的作用

功能關(guān)系：1.合力做的功等于物體動(dòng)能的變化，即：W=W1+W2+…Wn = mvt2-mv02-----動(dòng)能定理。

2.重力對(duì)物體做的正功，等于物體重力勢(shì)能的減少量，物體克服重力做的功，等于物體重力勢(shì)能的增加量，即：WG=EP1-EP2

3.彈簧的彈力做的正功等于彈性勢(shì)能的減少量，克服彈力做的功，等于彈性勢(shì)能的增加量。即：W彈=EP1-EP2

4.電場(chǎng)力對(duì)物體做的正功，等于電勢(shì)能的減少量，克服電場(chǎng)力做的功，等于電勢(shì)能的增加量。

5. 系統(tǒng)內(nèi)除重力和彈力做功以外，其他力所做的功等于物體機(jī)械能的增量。W其=EP1-EP2

6.滑動(dòng)摩擦力做功產(chǎn)生熱量：Q=Ff s相。

因此用功能關(guān)系解題時(shí)，就要對(duì)物體進(jìn)行受力分析，才能知道每個(gè)力的大小和方向，判斷哪些力做正功，做了多少正功；哪些力做負(fù)功，做了多少負(fù)功；哪些力不做功，然后列方程求解。總之正確分析物體的受力情況，是研究力學(xué)問(wèn)題關(guān)鍵，是必須掌握基本功，才能更好為我們學(xué)習(xí)力學(xué)和電磁學(xué)做更好服務(wù)。