浅谈初中物理受力分析的技巧.doc

1、1浅谈初中物理受力分析的技巧【摘 要】从物体平衡、假设法分析弹力、研究对象选取等方面出发，就受力分析中一些可用的技巧做了简单的介绍，以期能帮助学生更好的掌握受力分析，学好力学知识。 【关键词】受力分析；技巧；平衡；研究对象 力学知识是中学物理重要的学习内容，初中阶段初步接触了重力、弹力、摩擦力等基础知识。如何引导帮助学生做出正确的受力分析，在分析中不出现多力或少力的情况，对于学生的力学学习来说至关重要。下面结合几个力学问题，希望能帮助学生更好的掌握受力分析的技巧。 一、物体平衡条件的利用 物体处于平衡状态时（静止或做匀速直线运动） ，物体所受合力为零，即受力平衡。结合力的合成规律，我们可以得到

2、以下两个结论。 （一）平衡物体所受合力为零 如图 1 所示，天花板下面有一重 20N 的木块，当有 F=25N 的力向上作用时，画出木块的受力示意图。 解析：对于木块的受力情况，由题意可以很容易的知道，木块会受到重力 G=20N，方向竖直向下；压力 F=25N，方向竖直向上，如图 2 所示。那么木块还会受到其他力吗？木块与天花板是接触的，天花板会给它支持力吗？ 利用上面的结论进行分析：由于木块是静止的，处于平衡状态，所2以其所受合力为零。由前面的分析，我们假设木块不受天花板的支持力，根据力的合成，木块所受合力为 F 合=F-G=5N0，与结论不符合，所以木块将会受到天花板给它的支持力 N，大小

3、为 5N，方向垂直于接触面竖直向下，从而可以画出木块的受力示意图，如图 3 所示。 （二）不在同一直线上两力合力不为零，所以不可能使物体平衡 如图 4 所示，小球通过一根绳子固定在天花板上，同时小球静止斜靠在一斜面上，假设不计绳子重力及所有摩擦力时，画出小球的受力示意图。 解析：对小球进行受力分析，很容易分析出：小球受到重力 G，方向竖直向下；受到绳子的拉力 T，方向沿着绳子的方向斜向上，如图 5 所示。那么小球与斜面是接触的，是否会受到斜面给小球的支持力呢？ 利用上面的结论进行分析：由于小球是静止在斜面上的，处于平衡状态。由前面的分析，小球受到的重力 G 和拉力 T 不在同一直线上，若小球不

4、受到斜面的支持力，那么两力（重力和拉力）的合力不为零，不可能使小球处于平衡状态。所以，小球会受到斜面给它的支持力 N，方向垂直于斜面指向斜上方，如图 6 所示。 从上面两个例子可以看到，在对处于平衡状态的物体进行受力分析时，我们可以充分利用物体平衡的条件，即所受合力为零，从而判断出一些比较难于确定的力是否存在，避免出现分析时少力的情况。 二、弹力的分析 对初中阶段所接触的弹力来说，从课本知识可以知道，产生弹力的前提条件是两个物体必须相互接触。对于不接触的两个物体，两者之间3不会产生弹力的作用。而对于相互接触的物体，是否一定产生弹力呢？答案是否定的，相互接触的两个物体，只有在发生了相互挤压而导致

5、弹性形变的情况下，两者之间才会有弹力的产生。学生在判断时，可以通过以下两种方法进行判断。 （一）对于处于平衡状态的物体，可以通过利用物体平衡的条件进行判断 如第一点所述，两个例子中支持力都是弹力的一个体现，可以通过对物体其余力的分析及合成判断出弹力是否存在，在此不再作详细解析。（二）利用假设法 假设去掉与物体接触的支撑物，通过判断物体运动趋势判断弹力的有无及方向。 如图 7、图 8 所示，小球通过一根绳子固定在天花板上，同时小球静止均与同一斜面接触，假设不计绳子重力及所有摩擦力时，分析小球是否受到斜面的弹力，即支持力。其中图 7 中绳子角度为斜上方，图 8 中绳子方向为竖直向上。 解析：两个情

6、形中，小球均与斜面有接触，那么是否两种情形中，小球都会受到斜面的弹力（支持力）呢？ 利用假设的方法：我们假设将作为支撑物的斜面撤去，考虑图 7 的情况，不难想象，在斜面撤去后，小球不会保持静止，将会向右运动。所以在撤去斜面之前，斜面会对小球有力的作用，阻止小球向右的运动趋势，这个力就是斜面给小球的弹力，方向垂直于斜面指向斜上方。可4以看到，这与前面利用力的平衡条件进行分析得到的结果是一致的。 利用同样的方法分析图 8，可以看到，在斜面撤去以后，小球仍然会保持静止，所以在斜面撤去之前，小球没有运动的趋势，斜面也不会对小球有力的作用，即小球不受到斜面给它的弹力。 从上面的分析可以看出，在利用假设法

7、探讨弹力是否存在的问题中，首先要明确所需要分析的是研究对象与哪个物体（面）之间的弹力，从而确定撤掉的支撑物（面） 。然后考虑撤掉支撑物以后研究对象的运动情况：如果撤去后有运动的发生，则支撑物和研究对象之间存在弹力；如果撤去后研究对象仍然保持静止，则支撑物和研究对象之间不存在弹力。学生可以通过以上两种方法，在受力分析的过程中，能够更准确的判断出弹力的存在。 三、浮力的分析 如图 9 所示，容器中装有液体并放置于水平桌面上，一重为 10N 的小球，用细线悬挂放入液体中，细线另一端施加有竖直向上的拉力T=6N，小球处于静止状态，容器与液体总重为 50N，试求小球所受浮力及容器对水平桌面的压力。 解析

8、：对于求解小球所受浮力，在进行受力分析时，可以容易的确定小球作为研究对象，通过分析小球的受力情况从而得出结果。结合前面介绍的方法，对小球进行受力分析，可以分析出小球受重力 G1=10N，拉力 T=6N 以及浮力 F 浮，各力方向如图 10 所示。根据物体平衡条件，可以得到 F 浮=G1-T=4N。 对于求解容器对水平桌面的压力，根据相互作用力的关系，转化为5求水平桌面对容器的支持力。这时候我们则选取容器、液体及小球作为一个整体的研究对象，对于这个整体而言，其受力情况如图 11 所示，受到绳子的拉力 T=6N，总的重力 G 总=60N 以及桌面支持力 N，由于整体的研究对象也是处于平衡状态的，所

9、以容易得出 N=G 总-T=54N。 从上面的解析看到，在分析水平桌面对容器的支持力时，我们选取了容器、液体及小球作为一个整体的研究对象，而不是选取单独的容器或容器、液体的组合作为研究对象。这是因为如果把小球加入整体作为研究对象后，小球与容器、液体之间的作用力就成为了研究系统内部的力，这种内部力对整体外部的受力是不产生作用的，从而简化了系统的受力情况。但同时也要注意，在将小球加入整体作为研究对象后，小球受到的绳子的拉力也会成为整个系统的外部拉力。 在对较为复杂的系统进行受力分析的时候，研究对象的选取尤为重要。尤其是在讨论整体受力情况时，一般可以选取多个物体作为一个整体进行研究，从而可以将多个物

10、体之间的相互作用力转化为不影响分析的系统内力，达到简化受力分析的目的。 四、力的性质的运用 对于初中所接触的重力、弹力、摩擦力等，由于每种力产生原因的不同，各自具有自身的特点，在进行受力分析时，尤其是在判断所受力的方向时，可以充分利用这些力的特点，从而达到准确分析的目的。初中常用的力的性质主要有以下几点： （1）物体所受重力方向总是竖直向下，浮力方向总是竖直向上；（2）运动物体所受摩擦力方向与相对运动方向相反，静摩擦力方向与物6体相对运动趋势的方向相反；（3）压力、支持力的方向始终和受力物体的接触面垂直；（4）绳子上拉力处处相等，且拉力方向沿着绳子的方向。综上所述，在对物理系统进行受力分析时，要根据系统的状态，以及要求的结果，合理的选取研究对象，在分析时充分利用力的性质、平衡条件等知识，分析出每个力的相关要素，不多分析一个力，也不漏掉一个力，做出准确的受力分析，从而解决所遇到的力学问题。 参考文献 1 万来佳.关于水面升降的讨论J.物理教师，1994（2）. 2 胡海红.从不同角度巧解力学综合题J.中学物理，2013（4）. 3 杨理.浅谈初中物理“受力分析”J.中学物理，2013（8）.