受力分析的兩種方法及其應用探索

【摘要】受力分析是高中物理教學中的重要內容，對于培養學生的物理思維和解題能力具有重要意義.本文對受力分析中的兩種方法——隔離法和整體法，進行深入探討，并通過實例展示它們在高中物理解題中的應用，旨在為物理教學和學習提供有益的參考，引導學生掌握這兩種方法，并培養他們靈活運用這些方法解決實際問題的能力.

【關鍵詞】高中物理；受力分析；解題方法

1 引言

受力分析是高中物理教學中的重要內容，隔離法和整體法是兩種常用的方法.隔離法通過對物體進行單獨分析，可以清晰地了解每個物體所受的力，適用于解決簡單問題；整體法是將多個物體視為一個整體，通過分析整體受力情況，可以解決更為復雜的問題.本文將對這兩種方法進行深入探討，并通過實例展示它們在高中物理解題中的應用，以期為物理教學和學習提供有益的參考.

2 隔離法和整體法的概述

隔離法是將研究對象從周圍物體中分離出來，單獨進行分析的方法.這種方法通常用于分析單個物體或系統中的某個部分的受力情況.通過隔離，可以清晰地識別出作用在研究對象上的所有力，包括已知力和未知力，從而為求解力或運動方程提供基礎.整體法是將多個物體或系統的多個部分視為一個整體進行分析的方法.這種方法通常用于分析多個物體組成的系統的受力情況，特別是當系統內部的相互作用力可以忽略不計時.兩種方法的選擇取決于問題的具體需求和簡化問題的可能性.在實際問題中，隔離法和整體法可以結合使用，以簡化問題的復雜性，使得問題更易于解決.

3 案例分析

例1 質量為m1和m70BjajCQi2wAD4SgWJZBZg==2的兩木塊分別被兩輕質彈簧連接（不拴接），彈簧勁度系數分別為k1和k2，如圖1所示順序放置，此時整個系統處于平衡狀態.某時刻緩緩向上提質量為m1的木塊，直至其離開上面的彈簧.則m2移動的距離為（ ）

（A）m1gk1. （B）m2gk1.

（C）m1gk2. （D）m2gk2.

解析 本題主要考查胡克定律的應用，考查合理選擇研究對象，并能進行正確的受力分析.求下面彈簧原來的壓縮量時，應把m1，m2看作一個整體，下面彈簧的壓縮量x1=m1+m2gk2.m1脫離彈簧后，把m2作為對象，則下面彈簧的壓縮量x2=m2gk2.下面木塊移動的距離d=x1－x2=m1gk2，（C）選項正確.

例2 如圖2所示，用完全相同的輕彈簧A、B、C將兩個小球1，2連接并懸掛，小球均處于靜止狀態，小球1，2的質量分別為2m和m.彈簧A與豎直方向的夾角為30°，彈簧C水平，則彈簧A，B，C的伸長量之比為（ ）

（A）3∶4∶2. （B）4∶3∶2.

（C）23∶2∶3. （D）23∶1∶3.

解析 把小球1和小球2隔離，對它們分別受力分析，設彈簧A，B，C的拉力分別為FA，FB，FC，彈簧B的拉力與豎直方向的夾角為α，如圖3所示.

由平衡條件，對小球1：FAsin30°=FBsinα，FAcos30°=2mg+FBcosα.對小球2：FBsinα=Fc，FBcosα=mg.聯立解得：FA=23mg，FB=2mg，FC=3mg.根據胡克定律F=kx，k相同，則彈簧A，B，C的伸長量之比等于三個彈簧的拉力之比，即有xA∶xB∶xC=FA∶FB∶FC=23∶2∶3.故選（C）.

例3 如圖4所示，設A重10N，B重20N，A，B間的動摩擦因數為0.1，B與地面的摩擦因數為0.2.問：至少對A向左施多大的力，才能使A，B發生相對滑動？

解析 當A，B發生相對滑動時，它們之間的摩擦力達到最大靜摩擦力.

圖5是A的受力分析圖，圖6是B的受力分析圖.對B受力分析，水平方向受A對B的摩擦力和地面對B的摩擦力和繩子拉力，則有：T=fAB+f地.因為fAB=μ1GA=1N，f地=μ2GA+GB=6N，則T=7N.對A進行受力分析，水平方向受向左施加的拉力、B對A向右的摩擦力和繩子對A向右的拉力，F=T+fBA=8N.因此至少對A向左施加8N的力，才能使A，B發生相對滑動.

4 結語

通過本文的探討，學生可以看到隔離法和整體法在受力分析中的重要性和實用性.隔離法能夠清晰地展示每個物體所受的力，幫助學生建立對物體受力的直觀理解；整體法則能夠簡化復雜問題，提高解題效率.在實際應用中，需要根據問題的具體情況選擇合適的方法，并靈活運用.此外，對于一些復雜問題，結合使用隔離法和整體法能夠達到更好的解題效果.在高中物理教學中，教師應注重引導學生掌握這兩種方法，并培養他們靈活運用這些方法解決實際問題的能力.

參考文獻：

[1]呂高美.借助整體法高效解答高中物理力學試題[J].高中數理化，2023（S1）：113-114.

[2]劉文煜.妙用整體法與隔離法解決夾磚問題[J].初中生輔導，2023（08）：63-65.

[3]楊攀，劉松.例談“受力分析”在初中力學解題中的有效應用[J].數理化學習（初中版），2023（03）：43-46.