高中物理力學題受力分析解題探討

孫中滿

(江蘇省灌南縣第二中學 222500)

長期以來，力學一直是高考物理學科考試的熱點，相關題型靈活多變，綜合性強，深受高考物理學科命題人的青睞，但是由于力學知識眾多，學生容易記混淆，使得學生非常容易在求解力學問題的時候出錯.受力分析作為解決物理力學問題的基礎，強化其專項分析對提升高中生力學問題求解能力具有積極的促進作用.

一、基于順序性受力分析法及應用

基于順序性受力分析法實際上就是一般的受力分析法，實際應用中主要遵從如下幾個基本步驟：首先，要確定受力分析的對象，并將其從整個受力系統中隔離出來，一般先盡量選擇受力數目少且運動比較清晰的物體作為研究對象，之后再分析那些受力比較復雜的運動物體.其次，在對所選研究對象進行受力分析的時候，一般按照重力、彈力與摩擦力的順序，且彈力與摩擦力都可以歸結到接觸力范疇，所以在求解問題的時候，可以先找出所選研究對象具有幾個接觸面，因為這些接觸面才可能存在摩擦力或彈力.再次，在受力分析期間，分析的難點在于準確判定物體受力的具體個數，實際的分析中可以從施力物體和受力物體方面進行分析，即明確各個力的施力物體.最后，在對研究對象進行受力分析期間，切不可盲目進行各種操作，必須要有效結合物體的靜止、加速或者勻加速等不同狀態來進行受力分析，并相應地繪制出物體的受力.

例1如圖1，某建筑人員利用定滑輪設備來對建筑施工現場的各種建筑材料進行運送，假定站在地面上的一個建筑工人自身的重量為70kg，通過定滑輪將質量為20kg的建材以0.5m/s2的加速度拉升，試求該建筑人員對地面的壓力值？(定滑輪和繩子繩子的重力不計，g=10.0m/s2)

解析針對這道物理力學題，求解過程中需要先進行受力分析.而在進行受力分析期間，需要先明確研究對象.對于這道題而言，建筑工人與建筑材料這兩個都可以作為受力分析對象，其中建筑材料僅有一個接觸點，受力比較少且運動狀態非常清晰，具體受力分析圖如圖2所示.但是對于建筑材料而言，其處于勻加速上升狀態，這時候根據牛頓第二定律可知：F1-mg=ma，基于此可以求出繩子對建材所施加的拉力F1=210N.然后再以建筑工人為研究對象，對其進行受力分析，具體受力分析如圖3所示.根據受力分析可知，F2+FN=Mg，又因為F1和FN同為一根繩上的力，所以大小相等，故可知FN=490N.如此一來，通過按照由易到難的選擇受力分析研究對象，可以逐步達到簡化問題，提高解題準確度的目的，實際的求解過程中要始終保持思路的清晰性，切勿急于求成而盲目進行受力分析.

二、整體與局部受力分析法及應用

在高中物理力學問題求解的過程中，“整體法”與“局部法(或隔離法)”也是比較常用的受力分析法.其中的“整體法”實際上就是一個從局部到整體的思維過程，基于該分析法的應用，可以使學生直觀地理解與掌握整個系統的受力情況，可以完整而準確地凸顯出事物的內在本質及其發生的實際變化規律，忽略那些系統內部各種作用、制約、聯系或者相互依賴的關系，可以在很大程度上減少學生在分析物理問題過程中所需要考慮的步驟，有助于起到化繁為簡的作用.而“隔離法”則不同于“整體法”，其主要是將所要研究的研究對象從系統中隔離出來進行單獨研究，即只考慮其他物體對隔離物體的作用力，不考慮其對其他物體所產生的作用力，這樣可以直觀、清楚地明確所隔離的單個物體受力情況，在求解問題的時候更加簡便.在實際的力學題求解過程中，如果涉及到系統外力，那么一般適宜采取“整體法”來進行受力分析，但是如果涉及到系統內力，那么一般適宜采取“隔離法”來進行受力分析，必要的時候可以綜合應用這兩種受力分析法，按照“先整體后隔離”等分析方式來求解某些比較復雜的力學題，具體需要結合實際的物理問題題型來進行合理選擇，核心在于快速求解有關物理問題.

例2假定在某粗糙的水平地面上擱置一個三角形木塊(△abc)，在其上面的兩個表面粗糙的斜邊(ab和bc)上分別擱置木塊m1和木塊m2，且已知m1>m2.現在已經知道三角形木塊和兩個木塊都可以保持靜止狀態，那么此時粗糙的水平地面對三角形木塊而言( ).

A.受到摩擦力作用，且所受摩擦力的方向為水平向左；

B.受到摩擦力作用，且所受摩擦力的方向為水平向右；

C.受到摩擦力作用，但是所受摩擦力的方向不確定，由于m1等數值沒有給出；

D.上述說法均不正確.

解析針對該道力學問題，由于涉及到整個系統處于靜止狀態，所以為了簡化受力分析，一般適宜先采用“整體法”來進行受力分析.由于三個物體都保持靜止狀態，所以可以將它們當作一個不規則的整體，加上其靜止于粗糙的水平地面上，結合力的平衡原則，可以非常容易確定出水平地面對三角形木塊沒有摩擦力，且整個不規則物體僅僅受到支持力與重力，所以可以直接判定該道題的正確答案為D.

總之，力學題是高中物理學習的重難點，求解問題的關鍵在于能否準確地開展受力分析.在實際的力學題求解中，如果要開展受力分析，那么需要結合實際問題，靈活地選擇和運用“整體法”和“局部法”等受力分析法，同時平時要強化學生的專項解題訓練，這樣才能提升學生的力學分析能力，幫助他們突破力學問題解題難關.