受力分析技法专攻

吴俊

高考命题强调知识载体，能力立意，纵观2017年高考物理三套全国卷，高考试题都从不同角度考查了物理学中最基本的方法——受力分析，而从物理学本身来看，受力分析又是解决力学、电磁学等问题的基础。若受力分析出错，则“满盘皆输”。本文就受力分析的方法进行阐述，希望同学们能重视规范，确保对应的中档题不失分。

一、从定义角度进行受力分析

在高中阶段，常见的力有重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力等，其中弹力、摩擦力、电场力和磁场力等判断相对来说容易出错，我们可以直接从定义入手，进行受力分析。

【例1】图1中各物体均处于静止状态，图中画出了小球A所受弹力的情况，其中正确的是（ ）

析】一般来讲轻质杆对物体的弹力不一定沿着杆的方向，A项中小球只受重力和杆的弹力且处于静止状态，由二力平衡可得小球受到的弹力应竖直向上，所以A项错误；B项中因为绳竖直向上，如果左边的绳有拉力的话，竖直向上的那根绳就会发生倾斜，所以左边的绳没有拉力，故B项错误；D项中大半圆对小球的支持力FN2应是沿着过小球与圆弧接触点的半径，且指向圆心的弹力，所以D项错误；球与球相接触的弹力方向，垂直于过接触点的公切面（即在两球心的连线上），而指向受力物体，故C项正确。答案：C。

【点评】判断弹力方向，首先要找对接触面，根据定义画出方向。

【规律总结】（1）受力分析的三个判断依据：①从力的概念判断，寻找施力物体；②从力的性质判断，寻找产生原因；③从力的效果判断，寻找是否产生形变或改变运动状态。

（2）受力分析是解决平衡问题的首要步骤，具体程序如下。

二、从运动状态进行受力分析

【例2】（判断弹力）如图2所示，在一个正方体的盒子中放有一个质量分布均匀的小球，小球的直径恰好和盒子内表面正方体的边长相等，盒子沿倾角为α的固定斜面滑动，不计一切摩擦，下列说法中正确的是（ ）

A. 无论盒子沿斜面上滑还是下滑，球都仅对盒子的下底面有压力

B. 盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和右侧面有压力

C. 盒子沿斜面下滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力

D. 盒子沿斜面上滑时，球对盒子的下底面和左侧面有压力

【解析】先以盒子和小球组成的系统为研究对象，无论上滑还是下滑，用牛顿第二定律均可求得系统的加速度大小为a=gsinα，方向沿斜面向下。由于盒子和小球始终保持相对静止，因此小球的加速度大小也是a=gsinα，方向沿斜面向下。小球沿斜面向下的重力分力大小恰好等于所需的合外力，故不需要左、右侧面提供弹力。答案：A。

【例3】（判断摩擦力）如图3所示，质量不等的两个物体A、B。在水平拉力F的作用下，沿光滑水平面一起向右运动，滑轮及细绳质量不计。则下列说法中正确的有（ ）

A. 物体B所受的摩擦力方向一定向左

B. 物体B所受的摩擦力方向可能向左

C. 物体B所受的摩擦力一定随水平力F的增大而增大

D. 只要水平力F足够大，物体A、B间一定会打滑

【解析】利用整体法有F=（mA+mB）a，解得a=

。利用隔离法以B物体为研究对象，假设B物

体受到的摩擦力向左，根据牛顿运动定律有-Ff=

mBa，解得Ff=-mBa=。当两物体的质量相

等时，无摩擦力，当A物体的质量小于B物体的质量时，解出的摩擦力为负值，方向与假设的方向相反，B、C项正确；当水平力F足够大时，摩擦力超出最大静摩擦力，物体A、B要发生相对运动，D项正确。答案：BCD。

【点评】物体系做变速运动时，可以利用整体法与隔离法。理论依据为Fy合= m1a1y+m12a2y+m3a3y+…+ mnany，此法用于判断叠加组合物体中的外力非常简便。

备注：上述方法不仅可以解决力学问题，也可以解决电学问题。

拓展延伸

如图4所示，實线表示在竖直平面内的电场线，电场线与水平方向成α角，水平方向的匀强磁场与电场正交，有一带电液滴沿斜向上的虚线L做直线运动，L与水平方向成β角，且α>β，则下列说法中错误的是（ ）

A. 液滴一定做匀速直线运动

B. 液滴一定带正电

C. 电场线方向一定斜向上

D. 液滴有可能做匀变速直线运动

【解析】带电液滴做直线运动，且受到洛伦兹力的作用，这种直线运动必为匀速直线运动。如果液滴是做变加速直线运动，则合力必与该直线共线，不管速度大小如何变化，所受洛伦兹力大小必变化，所受合力将与直线L不再共线。由于受到洛伦兹力的作用，液滴的直线运动必为匀速直线运动，液滴受力平衡，洛伦兹力必然垂直于直线向上，据洛伦兹力的方向及磁场方向可以判断液滴带正电，要想受力平衡，电场力方向必沿实线向上，D项错误。答案：D。

三、由图象引题进行受力分析

【例4】如图5甲所示，物块A正从斜面体B上沿斜面下滑，而斜面体在水平面上始终保持静止，物块沿斜面下滑运动的v -t图像如图5乙所示，则下面说法中正确的是（ ）

A. 物块A在沿斜面下滑的过程中受到两个力的作用

B. 物块A在沿斜面下滑的过程中受到三个力的作用

C. 地面对斜面体B有水平向左的摩擦力作用

D. 斜面体B相对于地面没有水平向左或向右的运动趋势

【解析】由图5乙可知，物块A沿斜面匀速下滑，故物块A一定受到重力、斜面对A的支持力和摩擦力三个力的作用，A项错误， B项正确；以A、B为一个系统，由于系统在水平方向上无加速度，水平方向合外力必定为零，因此斜面体与地面之间的摩擦力等于零，C项错误，D项正确。答案：BD。

【拓展】若物体加速下滑，则斜面体受到地面的摩擦力方向向左；若物体减速下滑，则斜面体受到地面的摩擦力方向向右。

四、由方法贯穿进行受力分析

【例5】如图6所示，质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜劈B上，现同时用大小为F1和F2、方向相反的水平力分别推木块A和斜劈B，它们均静止不动，则（ ）

A. 地面对B的支持力的大小一定等于（M+m）g

B. F1、F2一定等大反向

C. A与B之间一定存在摩擦力

D. B与地面之间可能存在摩擦力

【解析】对物体A、B整体受力分析，受到重力（M+ m）g、支持力FN和已知的两个推力，地面对整体可能有静摩擦力，根据平衡条件有FN=（M+m）g，故A项正确。对物体A、B整体受力分析，水平方向可能有摩擦力，故F1、F2不一定等大反向，故B项错误。对物体A受力分析，受重力mg、已知的推力F1、斜劈B对A的支持力FN′和摩擦力Ff，当推力F1沿斜面向上的分力大于重力沿斜面向下的分力时，摩擦力的方向沿斜面向下，如图7所示。当推力F1沿斜面的分力小于重力沿斜面的分力时，摩擦力的方向沿斜面向上，如图8所示。当推力F1沿斜面的分力等于重力沿斜面的分力时，摩擦力为零，如图9所示。由此可知，物体A、B间不一定有摩擦力，故C项错误。对物体A、B整体受力分析，只有当F1=F2时，斜劈B不受静摩擦力，故D项正确。答案：AD。

【点评】受力分析中经常遇到物体系统，此时涉及整体法与隔离法，具体理解如下。endprint