1、1浅谈初中物理受力分析方法【摘要】初中物理受力分析是初中学生学习物理的一大障碍。为此，我在这里肤浅的谈一谈如何对一些常见情况的物体进行受力分析，以期有所帮助。物体受力分析，总的原则是先确定研究对象，然后根据物体的运动状态分析其受力情况；也可以用“假设法”来分析。在分析物体受力时，要抓住影响物体的主要因素，忽约次要因素，还要根据物体所处的具体环境具体分析，不要多分析一个力，也不要漏掉一个力。 【关键词】物体受力分析 初中物理力学中的受力分析抽象、难理解，对于不少学生来说，是学好物理的一大障碍，因此，大都数学生感到“力学”难学，从而丧失学习物理的兴趣。为此，我想就如何对物体进行受力分析谈一些我自己
2、的看法。 一、根据物体的运动状态确定物体的受力情况 1、处于平衡状态是指物体处于静止状态或匀速直线运动状态，物体受平衡力即所受合力为零。 如图 1，静止在水平面上的物体受重力和水平面对它的支持力（弹力），二者是一对平衡力。 静止在斜面上的物体受重力 G，斜面对它的支持力 N，斜面对它沿斜面向上的摩擦力 f，物体在这三个力共同作用下处于平衡状态，如图 2。如果物体沿斜面匀速下滑，同样受这三个力作用，不少学生认为下滑的2物体还受“下滑力”的作用，其实不存在“下滑力” ，因为找不到“下滑力”的施力物。我们在确定某一个力时，必能找到这个力的施力物，否则这个力就不存在。 在水平地面上做匀速直线运动的汽车
3、，受重力 G 和地面对它的支持力 N，以及牵引力 F，阻力 f，汽车在这四个力的共同作用下作匀速直线运动，所以它所受合力为零，即水平方向上 F=f，竖直方向上 G=N，如图3。 2、处于非平衡状态的物体受非平衡力（即 F 合0）的作用 如汽车在加速时，在水平方向牵引力大于阻力 f，即 F 合0，汽车在这个合力的作用下，不断改变其运动状态；汽车在减速时，水平方向上牵引力 F 小于阻力 f。 起重机在吊着货物静止不动、匀速上升、匀速下降时，货物受到的拉力 F 和重力 G 是一对平衡力；而货物在加速上升或加速下降时，拉力F 不等于重力 G。即加速上升时，拉力 FG，加速下降时，FG，下沉则 F 浮G
4、。只有物体下部与容器底紧密相连，根据浮力产生的原因，此时物体不受浮力，如圆柱体木桩在河底埋了一部分，则不受浮力。 2.在空气中的物体，是否考虑所受空气浮力呢？这要看浮力与它的3重力的大小关系，一般说来，如果浮力比重力小很多，就不考虑浮力，如水平地面的木块、石块、铁块等。如果浮力与重力大小相当或者大于重力，就必须考虑浮力，如地面附近的气球，它的浮力就不能不计。 三、几种常见力的分析 1.重力的分析 地面附近的物体由于地球的吸引而受到的力就是重力，而我们常见的物体一般都是在地面附近，所以，我们分析物体的受力情况，首先应考虑它要受重力并且方向都是竖直向下的，大小等于 mg，作用在物体的重心上。但物体
5、所受重力不等于万有引力。万有引力与物体间的质量、距离有关；而重力只与质量有关。 2.弹力的分析 初中阶段除重力，电荷间的相互作用力，磁体间的相互作用力外，如果物体不接触就不能产生力的作用，所以要研究弹力，研究对象必须与其他物体接触。但接触不一定都有弹力，还必须发生相互挤压而产生形变。如图 4 中的物体静止在墙角，是否受到墙 AB 对它的弹力呢？假设把墙面移开，物体仍然保持现状则不受弹力。也可以根据前面所说的由物体的运动状态确定受力情况，假设物体受到墙面水平向右的弹力，则它还受水平向左的另一个力与之平衡， （因为物体处于静止状态应受平衡力的作用）而这“另一个力”是不存在的，所以它不受墙面给它的弹
6、力。但如图 5 所示的小球是否受墙对它的弹力呢？也可以这样分析：假设撤去墙面，小球能否维持现状呢？显然不难想象，撤去墙面后，小球4是不能维持现状态的，所以小球受墙面对它的弹力。可见接触物体对研究对象是否维持现状起着举足轻重的作用，我们在分析物体是否受弹力作用，我觉得用这种方法较好。 3.摩擦力的分析 摩擦力的分析可以说对初中生来说是最为抽象的，难学的，因而初学者往往感到很困难。根据摩擦力的定义，产生摩擦力必满足： 两物体接触且有挤压 接触面不光滑 有相对运动或相对运动趋势。 这三个条件必须同时满足才有摩擦力。而摩擦力分为滑动摩擦、滚动摩擦和静摩擦。一般情况只要接触面粗糙且研究对象在其表面上滑动
7、或滚动。就较容易地判断出滑动摩擦力和滚动摩擦力。但要有静摩擦，不仅需要接触表面粗糙，还必须要求研究对象静止在其表面上，而且有相对运动趋势。由于研究对象静止在物体表面上，两物体之间是否有相对运动趋势，有时不易判定。这样就很难判断出两物体间是否有静止摩擦力。 例如：如图 6 所示中，小球在 A 点位置用线系住，挂在竖直粗糙的墙上不动，此时，墙对小球就没有摩擦力；而用线系住小球 B 位置且小球不动，如图 6 所示，此时墙对小球就有摩擦力了。 判断有无静摩擦力，我们也可用假设法。假设接触面光滑，判断研究对象是否维持现状，若维持现状则无摩擦力。因为将粗糙表面等同于光滑表面而物体维持现状，光滑表面对研究对
8、象是没有摩擦力的，故粗5糙表面对研究对象也没有摩擦力；若不能维持现状则有摩擦力，因为表面由粗糙变成光滑缺少了具备摩擦力的条件而无摩擦力，从而使物体不能维持现状，可见使物体维持现状正是因为其中有这个静摩擦力作用的结果。利用上述方法，图 6 中假设墙面光滑，小球将维持现状不动，故墙对小球没有静摩擦力。图 7 中假设墙面光滑，小球将运动而不能维持现状，故有静摩擦力。 又如图 8 所示，物体 A 静止在斜面上，它除了受重力 G 和斜面对它的支持力 N（弹力）以外，还受斜面对它的摩擦力吗？ 假设斜面是光滑的，物体 A 还能维持原状吗？显然不能，A 要下滑，所以它要受斜面对它的摩擦力 f。物体 A 在重力
9、 G、斜面对它的支持力 N和沿斜面向上的摩擦力 f 共同作用下所受合力为零，所以保持静止。而如图 9 中物体 B 被绳子系于斜面上端的固定物，那么它受斜面对它的摩擦力吗？同样可以采用上面的方法分析。假如斜面是光滑的，物体 B 仍能维持原状，所以物体 B 不受摩擦力。 在拔河比赛中，如果甲队胜，甲队的拉力一定比乙队的拉力大吗？很多人认为是这样的。而答案却是否定的。那是为什么呢？分析原因，是受力分析没掌握好。我们如果选择两个队伍为研究对象（忽略绳子的重力） ，就像两个人手拉手单人拔河一样，根据牛顿第三定律，作用力和反作用力大小相等，方向相反，无论哪一队胜，在哪一阶段，甲队对乙队的拉力 F2 的大小
10、始终等于乙队对甲队的拉力 F1 的大小。 那么赢的原因是什么呢？决定胜负的原因是两方与地面摩擦力的大小。以两队伍分别为研究对象，如图 10 所示，两队在比赛的相持阶段未6分输赢时，双方可看作处于静止状态，都受平衡力，也就是甲方受到地面给的静摩擦力 f1=F1，乙方受到地面给的静摩擦力 f2=F2，又因为F1=F2，所以这四个力大小都相等。在相持阶段随着拉力的增大，这四个力一起增大；当甲方的拉力达到并要超过乙方的最大静摩擦力，还没有达到甲方的最大静摩擦力时，乙方就开始滑动（因滑动摩擦力小于最大静摩擦力） ，此时乙方的摩擦力 f2?F2，乙方就输了；（此时甲方的摩擦力 f1 还等于此时的拉力 F1
11、） 。可以说拔河比赛比的是本队与地面的最大静摩擦力的大小，哪一方与地面的最大静摩擦力小，哪一方输。 四、例题分析 例 1.作出下面图 10、图 11 中 A、B 两物体与传送带一起做匀速运动，作出它们的受力示意图。 分析：图 10 中物体 A 随水平传送带一起向右做匀速直线运动，处于平衡状态，所受合力为零，竖直方向上受重力 G 和皮带对它的支持为 N，二者是一对平衡力，水平方向上，如果 A 受到水平向左的摩擦力 f，则一定还应有一个水平向右的力与之平衡，而水平向右受什么力呢？施力物又是谁呢？所以它不受水平向右的力，故 A 不受摩擦力。受力示意图如图 12 所示。图 11 中 B 物体是否受传送
12、带给它的摩擦力呢？可以这样分析：如果传送带是光滑的，B 能维持原状吗？显然不能，要下滑，故 B 应受沿斜面向上的摩擦力 f 与重力 G，传送带对它的支持力 N 共同作用下，合力为零。受力示意图如图 13 所示。 例 2.物体 B 叠放在物体 A 上如图 14 所示，两物体在拉力作用下沿水平向右做匀速直线运动，作出此过程中物体 B 的受力示意图。 7分析：显然在竖直方向上，物体 B 受重力 G 和 A 对它的支持力 N，二者平衡。关键是在水平方向上 B 是否受 A 对它的摩擦力？假设 B 受到 A对它水平向右的摩擦力，则必须有一水平向左的力与之平衡，因为 B 与A 同样作匀速直线运动，所受合力应
13、为零。但事实上 B 不受水平向左的力，所以它不受摩擦力，只受重力 G 和 A 对它的支持力，受力示意图如图 15所示。 例 3.如图 16 所示，物体 A 重 10N，B 重 8N，大小为 20N 的力 F 水平向左压在 B 上，使 A、B 两物体静止在墙面上。试分析 A 左、右两侧各受到的摩擦力多大？方向如何？ 分析：在分析 A 左侧受到墙对它的摩擦力时，可以把 A、B 两物体看成一个整体。A 和 B 静止不动，所受合力应为零。显然水平方向上，压力F 和墙对它们的弹力是一对平衡力。而竖直方向上，A、B 两物体所受重力为 GA+GB=18N，所以 A 的左侧一定受到竖直向上、大小为 18N 的
14、摩擦力与之平衡。 在分析 A 右侧受到的摩擦力时，可以以 B 为研究对象，对 B 来说，它同样处于静止状态，在竖直方向上，B 受竖直向下的重力，大小为8N，那么它一定受到 A 对它竖直向上的、大小为 8N 的摩擦力与之平衡。根据力的作用是相互的，所以，A 的右侧受到 B 对它竖直向下，大小也为8N 的摩擦力。 综上所述，在分析物体受力情况时，必须先确定研究对象，然后根据物体的运动状态来分析，也可以用“假设法”来分析。在初中阶段，还要注意抓主要因素，忽约次要因素进行分析。还要根据物体所处的环8境具体问题具体分析。不要漏掉一个力，也不要多分析一个力，这样才能正确对物体进行受力分析，从而学好物理中的力学问题。 参考文献 1物理教学探讨 （第 278 期） 2中学物理 （2012 第 8 期） 3初中物理教师用书 （人民教育出版社）
