論“受力分析”過程中常見問題及解題方法

論“受力分析”過程中常見問題及解題方法論“受力分析”過程中常見問題及解題方法論“受力分析”過程中常見問題及解題方法資料僅供參考文件編號：2022年4月論“受力分析”過程中常見問題及解題方法版本號：A修改號：1頁次：1.0審核：批準(zhǔn):發(fā)布日期：論“受力分析”過程中常見問題及解題方法摘要：“受力分析”是學(xué)好高中物理的關(guān)鍵和前提，對于初學(xué)者經(jīng)常會存在概念理解不透徹、沒有注意到力的來源、研究問題時沒有區(qū)分施力物體和受力物體、基礎(chǔ)不扎實、不能準(zhǔn)確判斷力的存在與否等問題。為了能準(zhǔn)確作出受力分析，應(yīng)當(dāng)結(jié)合一些方法解決問題，如假設(shè)法，整體法與隔離法。本文針對以上問題，淺析“受力分析”過程中常見問題及解題方法。關(guān)鍵詞：受力分析研究對象作用點整體法與隔離法“受力分析”是力學(xué)部分的重難點，是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的基礎(chǔ)，更是聯(lián)系物理其他模塊的橋梁。然而，也是學(xué)習(xí)中的易錯點，很多同學(xué)因為知識掌握不扎實，受力分析過程中所作出的受力示意圖常常不完整。究其原因，那是因為在分析物體所受到的力的過程中，需要學(xué)習(xí)者有一定的抽象思維分析能力去判斷力的存在與否。在這幾年的教學(xué)中本人發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在“受力分析”過程中存在以下五點常錯問題：理解錯位，概念混淆，基礎(chǔ)不扎實。對力的概念理解不到位，只是停留于表面認(rèn)識，沒有真正的去體會內(nèi)在含義，往往是個人思維能力所限制，導(dǎo)致理解不到位，認(rèn)知缺失也就體現(xiàn)在實際例子的應(yīng)用上，分析問題膚淺，憑個人感知去做受力示意圖。常見易錯點諸如分析摩擦力方向時，對摩擦力的定義理解不透，沒有注意到關(guān)鍵字眼——“相對”。例如：圖1所示，物體A放在傳送帶B上做運動，當(dāng)VA小于VB時，物體A受到的摩擦力的方向如何呢首先，要明確研究對象，其次，要選擇其接觸面做為問題研究的參考系；最后，確定研究對象相對參考系做如何運動，這樣就可以明確滑動摩擦力方向。（圖2）此時物體A相對傳送帶做向左運動，則其摩擦力方向水平向右。若VA大于VB，則物體A相對接觸面B做向右運動，其所受摩擦力方向與相對運動方向相反，即水平向左。F彈F彈圖3VAVBAB圖1AfAf圖2 再例如：如圖3所示，豎直放置的輕彈簧一端固定在地面上，另一端與斜面體P相連，P與斜放在其上的固定光滑擋板MN接觸且處于靜止?fàn)顟B(tài)，斜面體P所受到的力示意圖如圖所示。斜面體雖然與擋扳MN有接觸，但是之間不存在擠壓作用，所以不滿足彈力產(chǎn)生的條件。合力與分力重復(fù)分析。沒有很好理解合力與分力之間的關(guān)系——作用效果與等效替代關(guān)系。它們遵行平行四邊形定則，如果都分析進(jìn)去，那么研究對象就多受到一份作用力了，那樣與實際情況不符合。圖（4），在對A進(jìn)行受力分析時，初學(xué)者常常把合力與分力混為一談，會把所受重力中的兩個作用效果的兩個分力也分析出來。N1N1N2BAGN2圖5AF22GF1NfF2圖4沒區(qū)分施力物體和受力物體?！笆芰Ψ治觥鳖櫭剂x研究對象為受力物體，把指定物體在特定的物理環(huán)境中受到的所有外力都找出來，并畫出受力示意，力的作用點一定是落在受力物體上，且分析出來的每個力能夠找到各自的施力物體。往往在受力的分析過程中，常常也把研究對象產(chǎn)生的力也分析進(jìn)去，這樣的受力示意圖是不正確的。例如，如圖（5）所示，分析物體B所受到的力，N2是物體B對墻壁的作用力，N3是物體B對物體A的作用力，由于沒有理解受力分析的定義，從而把物體B所產(chǎn)生的力分析進(jìn)去。OTATBG圖6C不注重性質(zhì)力的區(qū)別，受力示意圖不OTATBG圖6Cf，N，AQGAF合，圖9不能準(zhǔn)確判斷力的存在。每個力的存在都能找到施力物體，但是每個力的存在與否，要能判斷出來，這也是受力分析中的難點，做好這點需要較高的邏輯思維能力，也是物理抽象的地方所在。分析物體運動狀態(tài)是看得見的，靜止還運動可以直接分析，但是物體受到什么力就比較抽象了，需要一定的抽象思維能力。當(dāng)然也不是憑空想象，要依據(jù)各個力產(chǎn)生的條件做為立足點，結(jié)合物體的運動狀態(tài)具體分析，最好能結(jié)合牛頓運動定律。f，N，AQGAF合，圖9N，GN，GBF合FfF墻圖8ABF圖7TGα（繩豎直、光滑）A圖10本人認(rèn)為要學(xué)習(xí)好受力分析，注意常見錯誤性問題還不夠，還得多掌握一些解題方法和細(xì)節(jié)。為了避免多余的力出現(xiàn)，受力分析時一般順序是：一重力二彈力三摩擦力最后就是其他力（如電場力，磁場力等）；要掌握好接觸力和非接觸力的存在條件，做到客觀，實事求是，不捏造，不虛構(gòu)，科學(xué)分析。受力分析過程中比較完善的做法就是要TGα（繩豎直、光滑）A圖10例如：A物體處于如圖（10）所示，A物體的受力情況，作出力的示意圖。假設(shè)斜面對A有作用力，根據(jù)彈力產(chǎn)生的條件分析可得，由于物體A處于靜止平衡狀態(tài)，合力為零，經(jīng)分析可知，該力存在會使物體A受力不平衡，故假設(shè)斜面對A有作用不成立。除此之外，還有一種常用的分析方法——整體法與隔離法。整體法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(xué)中的應(yīng)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(zhì)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(nèi)部之間的相互作用（內(nèi)力）時，用整體法。隔離法就是把要分析的物體從相關(guān)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(nèi)各物體（或一個物體的各個部分）間的相互作用時用隔離法。例如：如圖所示，質(zhì)量均為m的兩木塊a與b疊放在地面上，a受到斜向上與水平成θ角的力作用，b受到斜向下與水平成θ角的力作用，兩力大小均為F，兩木塊保持靜止?fàn)顟B(tài)，則()A．a(chǎn)、b之間一定存在靜摩擦力B．b與地之間一定存在靜摩擦力C．b對a的支持力一定小于mgD．地對b的支持力一定大于2mg解析：分析AC選項時，優(yōu)先考慮隔離法，即選取a物體為研究對象，結(jié)合平衡條件即可分析得出。分析BD選項時，優(yōu)先考慮整體法，因為物體ab都處于靜止平衡狀態(tài)，整體所受合力為零?？梢暂p易的得到b與地之間不存在靜摩擦力，地對b的支持力等于2mg。綜上所述，受力分析是學(xué)習(xí)力學(xué)的核心部分，只有對各個性質(zhì)力的定義深透的理解，才是學(xué)好力學(xué)