浅谈初中物理力学教学中受力分析的方法

杨 海

（贵州省铜仁市碧江区 贵州铜仁 554300）

浅谈初中物理力学教学中受力分析的方法

杨 海

（贵州省铜仁市碧江区 贵州铜仁 554300）

初中物理力学的内容是物理的重要知识内容，是中考中所占分数最大的内容之一，它包括了初二学习的力和运动、简单机械、功和功率，还包括初三学习的压力、压强和浮力，以上有关力学的这些知识中有很多内容是以对物体进行受力分析作为基础，只有掌握了对物体进行正确的受力分析才能进一步解决有关的力学问题，在力学中，解决力学问题时，往往遇到这样一类情况：题中被研究的对象不是单一的一个物体，而是互相关联的几个物体组成一个系统。力学知识中正确的受力分析对学好力学内容至关重要，那么初中物理力学中的常见的受力分析方法又有哪些呢？在教学过程中我分别从力的概念和特点、力的作用效果和力的平衡三个方面出发总结出三种常见的对物体受力分析的方法，并用相关的题目讲解各种受力分析方法在解题过程中的具体运用。

初中物理力学 受力分析 方法

方法一：从力的概念和特点出发分析

在力学中，我们都知道力是物体对物体的作用；物体间力的作用是相互的，也就是说力是发生在两个物体之间的，这两个物体都同时扮演受力物体和施力物体两个角色，所以在对物体进行受力分析时作用在物体上的力是否存在，就要看这个力的施力物体和受力物体是否同时存在，如果都存在就证明这个力是存在的；如果找不到这个力的施力物体就证明这个力是不存在的。［1］

方法二：从力的作用效果出发分析

物体在受到力的作用时会产生两种不同的作用效果，分别是力可以使物体的形状发生改变；力也可以改变物体的运动状态，既然力的作用可以使物体产生形状改变或运动状态改变，那么如果物体有相应的作用效果产生的话，就证明物体受到了力的作用，此时在分析物体受到什么力的作用也就好分析了。

方法三：从力的平衡角度分析

作用在同一物体上的两个力，如果它们大小相等，方向相反且作用在同一直线上时，这两个力就是一对平衡力，物体在平衡力的作用下将处于平衡状态，即物体将处于静止状态或物体将做匀速直线运动，此时物体所受到的力的合力为零，反过来说，如果物体处于平衡状态时，它所受到的力必然是平衡力，受到的所有力的合力也必然为零，也就是说，只要知道物体处于静止或匀速直线运动，就可以确定物体在竖直或水平方向上最少应该受到两个力的作用，并且这两个力的大小相等，方向相反，并且作用在同一直线上，而且如果能够确定其中一个力的大小和方向就必然能确定另外一个与它平衡的力的大小和方向，当然这种方法也适合多个力平衡的情况，这时可以通过物体受到力的合力为零这一等式来确定各力的大小，三种受力分析的方法中第三种方法的应用将是最广泛的，尤其在初中阶段确定摩擦力的大小不是通过公式计算而是通过二力平衡的关系大小来确定。［2］

一、系统处于平衡状态

整体都处于静止状态或一起匀速运动时，或者系统内一部分处于静止状态，另一部分匀速运动。以上这些情况，整体都平衡，整体内每个物体所受合力为零，整体所受合力也为零。这样，根据整体的平衡条件，就可以确定整体或某一个物体的受力特点。

例：在粗糙水平面上有一个三角形木块abc，在它的两个粗糙斜面上分别放两个质量m1和m2和木块，m1＞m2，如图所示，已知三角形木块和两物体都是静止的，则粗糙水平面对三角形木块（ ）。

A.有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向右；

B.有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向左；

C.有摩擦力的作用，但摩擦力的方向不能确定，因为m1，m2，θ1，θ2的数值并未给出；

D.以上说法都不对。

解析：这样类型的问题优先选用整体法，根据整体受力平衡，则很容易判断水平面对三角形木块摩擦力为零，且弹力等于整体的重力之和，所以选项D正确。

二、系统处于不平衡状态且无相对运动

由于系统内物体间没有相对运动，即整体内每个物体都具有相同的速度和加速度，这时整体所受的合力提供整体运动的加速度。这种情况利用整体法，更容易把握整体的受力情况和整体的运动特点。

例：光滑水平面上，放一倾角为的光滑斜木块，质量为m的光滑物体放在斜面上，如图所示，现对斜面施加力F，若使M与m保持相对静止，F应为多大？

解析：由于斜面光滑，物块只受重力和斜面的弹力，而且和斜面一起运动，则先隔离物块分析受力，计算出加速度 a=gtan，方向水平向左，再根据整体法可以求得F=（ M+m）gtan .这是典型的整体法与隔离法的综合应用（先隔离后整体）。

三、系统内部分平衡部分不平衡

这种情况由于系统内物体的运动状态不同，物体间有相对运动，通常习惯用隔离法。若系统内两个物体一个处于平衡，另一个处于不平衡状态时，也可以利用整体法来分析，有时会使问题简化易于理解。当然，这种情况整体所受合力不为零，整体所受合力就等于不平衡物体所受的合力，用来提供不平衡物体的加速度。

例：若上例中使M静止不动，F应为多大？

解析：这就是非常典型的系统内部分平衡部分不平衡的问题，物块在光滑的斜面上沿斜面加速下滑，处于不平衡状态，而斜面体在光滑的水平面上由于外力F作用而保持静止不动，及平衡状态。这种类型许多学生都习惯用隔离法分别对物块分析，从而计算出物块和斜面之间的弹力，然后再分析斜面，根据斜面的平衡来确定外力F的大小。

这种类型如果利用整体法来分析要简单得多，这里整体所受的合力就等于处于不平衡的物块所受的合力。当然，这里首先要根据物块受力明确物块的加速度，方向沿斜面向下。

整体受力为：重力（M+m）g、地面的支持力N和外力F

利用正交分解法，将加速度分解为水平方向ax=acos=gsincos；竖直方向ay=asin=gsin2，

再根据牛顿第二定律得到：F=max=mgsincos=mgsin2，（M+m）g-N=may=mgsin2

这种方法很显然要比分别隔离来计算要简单方便。

综上所述，在分析多个物体相互作用时，灵活运用整体法和隔离法对问题的解决将会带来很大的方便，特别是在教学过程中有意识地培养学生整体法的思维意识，帮助学生能够更加全面地理解力和运动的相互关系，更加有利于学生思维能力的提升。

［1］ 梁昆淼.力学，上册（修订版）.高等教学出版社，1978，12修订第2版，64.

［2］ 漆安慎 杜婵英.力学，高等教育出版社.1997，7，1版，222.