力學題受力分析解題方式的小談

劉卓

摘要：要研究物體的運動情況，首先要分析物體的受力情況。正確分析物體的的受力情況，是解決力學乃至整個物理學問題的前提和關鍵，是高中學生必須掌握的基本功。本文就高中物理力學題受力分析解題方式做了以下研究，總結了幾點經驗，和大家分享一下。

關鍵詞：高中物理；受力分析；力學

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B 文章編號：1672-1578（2016）03-0279-02

1.如何對物體進行受力分析

1.1 審題并確定研究對象，運用關聯(lián)思維聯(lián)想運動過程。高中的物理力學題往往是給出一個、兩個或者兩個以上的相互關聯(lián)的物體。有的題會直接給出條件，而有的題將條件隱含在某個句子或文字中，因此在審題時要特別謹慎。首先，審題時可以采用演繹法。所有的物理力學在剛開始解題時應該對所研究對象的受力情況進行分析，列出受力方程式，采用力學的國際單位帶入進行運算，題做完之后應該對結果進行合理的分析和判斷。其次，審題時應該聯(lián)想物體的物理運動過程。有的是勻速運動的，也有變速運動，形成一個脈絡清晰的物理運動圖景。通過圖景可以了解物體的狀態(tài)。比如說勻速運動、靜止、等平衡狀態(tài)以及一些非平衡狀態(tài)。學生主要依據物理過程以及物體所處狀態(tài)列出方程式，這樣就有效減少了解力學題的盲目性。

1.2 構建物理模型，分析受力條件。題目已經給定可研究對象就要進行抽象思維，形成在一定條件限制下的明確的物理圖景。物理圖景能夠轉移學生注意力，將學生情感與圖景相結合，有利于學生開啟發(fā)散性思維。對物體的受力情況和運動狀態(tài)進行分析。物體的運動狀態(tài)與受力情況緊密相關，因此在解題的過程中必須保持思維清晰。我們還可以將題目中文字的敘述轉換成示意圖的形式。依據題意在圖上標出受力情況。學生通過分析和標注受力情況，對題目就會有更加直觀的了解，為進一步解題打下了基礎。

1.3 分析物體受力時，還要考慮物體所處的狀態(tài)。分析物體受力時，要注意物體所處的狀態(tài)，物體所處的狀態(tài)不同，其受力情況一般也不同。如：放在水平傳送帶上的物體隨傳送帶一起傳動時，若傳送帶加速運動，物體受到的摩擦力向前；若傳送帶減速運動，物體受到的摩擦力向后；若傳送帶勻速運動，物體不受摩擦力作用。

例如：如甲圖所示，物體A靠在豎直墻面上，在力F的作用下，A、B保持靜止。物體B的受力個數(shù)為 （ ）

解析：如乙圖所示，以物體B為研究對象，B受重力 向上的外力F和A對B的壓力N，物體B有相對A上移的運動趨勢，故A對B的靜摩擦力沿斜邊向下 ，故選C正確。

2.力學部分常用的分析方法：整體法和隔離法

整體法是從局部到全局的思維過程，是系統(tǒng)論中的整體原理在力學中的應用。它的優(yōu)點是：通過整體法分析物理問題，可以弄清系統(tǒng)的整體受力情況，從整體上揭示事物的本質和變化規(guī)律，從而避開了中間環(huán)節(jié)的繁瑣推算，能夠靈活地解決問題。通常在分析這一整體對象之外的物體對整體的作用力（外力），不考慮整體內部之間的相互作用力（內力）時，用整體法。

隔離法就是把要分析的物體從相關的物體體系中隔離出來，作為研究對象，只分析該研究對象以外的物體對該對象的作用力，不考慮研究對象對其他物體的作用力。它的優(yōu)點是：容易看清單個物體的受力情況，問題處理起來比較方便、簡單，便于理解。在分析系統(tǒng)內各物體（或一個物體的各個部分）間的相互作用時用隔離法。

整體法和隔離法是力學部分常用的分析方法。可以先隔離再整體，也可以先整體再部分隔離。這就是整體法與隔離法的綜合應用。[1]

在力學中，解決力學問題時，往往遇到這樣一類情況：題中被研究的對象不是單一的一個物體，而是互相關聯(lián)的幾個物體組成一個系統(tǒng)。解這一類問題，一般采用隔離法：即把各個物體隔離開來，分別作受力分析，再根據各自的受力情況和運動情況，應用牛頓運動定律和運動學公式，列式求解。但在這類問題中，往往單用隔離法很難求得結果，解決過程也十分繁復，甚至用隔離法解簡直無從著手。這時，我們不妨試用整體法：即把整個系統(tǒng)當作一個整體作為研究對象進行受力分析，再列式求解。這樣做，往往能使原來很難求解的問題簡單化，無從著手的問題也迎刃而解。

其實一邊情況下，針對不同的運動狀態(tài)我們可以選擇不同的分析方法，一般可以分為以下三種情況：

（1）系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。整體都處于靜止狀態(tài)或一起勻速運動時，或者系統(tǒng)內一部分處于靜止狀態(tài)，另一部分勻速運動。以上這些情況，整體都平衡，整體內每個物體所受合力為零，整體所受合力也為零。這樣，根據整體的平衡條件，就可以確定整體或某一個物體的受力特點。

例如：在粗糙水平面上有一個三角形木塊abc，在它的兩個粗糙斜面上分別放兩個質量m1和m2和木塊，m1>m2，如圖所示，已知三角形木塊和兩物體都是靜止的，則粗糙水平面對三角形木塊（ ）。

A.有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向右；

B.有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向左；

C.有摩擦力的作用，但摩擦力的方向不能確

定，因為m1，m2，θ1，θ2的數(shù)值并未給出；

D.以上說法都不對。

解析：這樣類型的問題優(yōu)先選用整體法，根據整體受力平衡，則很容易判斷水平面對三角形木塊摩擦力為零，且彈力等于整體的重力之和，所以選項D正確。

（2）、系統(tǒng)處于不平衡狀態(tài)且無相對運動。由于系統(tǒng)內物體間沒有相對運動，即整體內每個物體都具有相同的速度和加速度，這時整體所受的合力提供整體運動的加速度。這種情況利用整體法，更容易把握整體的受力情況和整體的運動特點。

（3）、系統(tǒng)內部分平衡部分不平衡。這種情況由于系統(tǒng)內物體的運動狀態(tài)不同，物體間有相對運動，通常習慣用隔離法。若系統(tǒng)內兩個物體一個處于平衡，另一個處于不平衡狀態(tài)時，也可以利用整體法來分析，有時會使問題簡化易于理解。當然，這種情況整體所受合力不為零，整體所受合力就等于不平衡物體所受的合力，用來提供不平衡物體的加速度。

例如：質量為M的框架放在水平地面上，一輕彈簧上端固定一個質量為m的小球，小球上下振動時，框架始終沒有跳起。當框架對地面壓力為零瞬間，小球的加速度大小為（ ）。

A.大于g B.小于g C.0 D.g

解析：這里框架恰好平衡，而小球不平衡，利用整體法，由于框架對地面的壓力為零，則整體只受到重力（M+m）g，合力即為（M+m）g，方向豎直向下，提供小球的加速度，所以（M+m）g=ma，即a=g，所以選項D正確。這一題如果用隔離法分析過程要復雜麻煩。

綜上所述，在分析物體的受力問題時，能掌握物體的受力分析方法和步驟，并靈活運用整體法和隔離法應對不同的問題是解決物理受力分析問題的關鍵。這不但能在教學過程中有意識地培養(yǎng)學生知道物體的多種運動狀態(tài)，增強整體法的思維意識，也能幫助學生能夠更加全面地理解力和運動的相互關系，是幫助學生思維能力的提升的好方法。