例谈在初中物理教学中培养学生受力分析的习惯

陈洁蕾

【摘要】初中学生在做力学题目时做错的主要原因大多是没有对研究对象进行受力分析，或是错误的受力分析，因此培养学生的受力分析习惯对解决力学问题非常重要，也对今后学习高中知识有很大帮助。本文通过几道例题来谈谈在初中教学中如何培养学生受力分析的习惯。

【关键词】初中物理;受力分析

我在初中物理教学中发现，很多学生进入八年级下册学习力学之后开始觉得物理难，主要是因为解决问题时，学生仅凭做题的经验分析，而没有对物体进行受力分析，题目稍有变化就不知道如何入手或是判断错误。《义务教育物理课程标准（2011年版）》提出：让学生学会用物理知识和方法来解决问题。我们在教学中不仅要教会学生物理知识，还要教会学生掌握物理方法来解决问题，而受力分析就是其中一种。

在学习完摩擦力时，我给学生做了一道2013年的广州中考题：

如图甲所示，小明顺着竖直的杆匀速下滑。

第（1）小问，多数学生们能正确画出小明受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力;而第（2）小问，多数学生错答“>”;第（3）小问，多数学生错答“向下”。问答错的同学选错的原因：第（2）小问因为绳比杆粗糙，所以沿绳下滑受到的摩擦力大于沿杆下滑受到的摩擦力;第（3）小问因为小明向上爬，摩擦力的方向与运动方向相反，所以摩擦力方向向下。

我认为这道题容易做错的根本原因就是：学生仅根据以往的做题经验做判断，没有对物体进行受力分析。第（2）小问中，若学生根据小明的运动状态进行受力分析，小明沿绳匀速下滑时受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力，可知小明二力平衡，摩擦力等于重力，重力大小不变，摩擦力大小也不变，便可得出沿绳匀速下滑的摩擦力等于沿杆匀速下滑的摩擦力。同样，第（3）小问根据运动状态进行受力分析，可知摩擦力与重力二力平衡，就能得出摩擦力的方向与重力方向相反的答案。

如果第（2）（3）小问的题目中也要求画出小明竖直方向受到的力，答对的学生数量会大大增加。可见，受力分析是解决物理力学问题的基本方法。因此培养学生解决力学问题时进行受力分析的习惯很重要。

习惯的养成是一个长期的过程，我们从新授课开始就要有意识地培养学生通过受力分析解决问题的习惯，充分发挥教师的示范作用，在讲解例题时向学生示范利用受力分析解决问题，而不是为了节省时间口头分析出答案。利用受力分析解决问题的过程：确定研究对象→根据题目条件结合运动状态进行受力分析→利用受力分析作为依据解决问题。

一、确定研究对象

在上面那道中考题中，人的身体多处与杆接触受到摩擦力，如果直接在人身上画受力分析，可能有学生会画出多个摩擦力。在这种物体的大小、形状可以忽略的情况下，我们把它简化成一个有质量的物质点，也就是高中讲的质点，我们在教学中让学生把物体受到的所有力画在同一个点上，这样学生受力分析就不容易出错。

如果题目中不只一个物体，我们就要根据题目的要求选择合适的研究对象，对研究对象受力分析时，注意不能把研究对象施于另外物体的力错加在研究对象上。

学生答题时如果不进行受力分析，第一个空能很快判断出弹簧测力计B，但是未必能解释明白原因;第二个空就会错答弹簧测力计C。但是我们进行受力分析后答案和解析就很清楚了。

此题有两个物体——木块、木板，要对哪个物体受力分析呢？我们要看清楚题目要求，第一个空问木板对木块的摩擦力大小等于哪个弹簧测力计的示数，研究对象为木块，木块静止，对木块进行受力分析，木块相对木板水平向左运动，木板对木块的摩擦力与相对运动方向相反，所以水平向右，见图1。由木块力的示意图可知，木块受到的摩擦力f与弹簧测力计BFB的拉力二力平衡，可知木板对木块的摩擦力大小等于弹簧测力计B的示数。

第二个空问木块对木板的摩擦力大小等于哪个弹簧测力计的示数，研究对象为木板，对木板进行受力分析，根据木块对木板的摩擦力与木板对木块的摩擦力是相互作用力，方向相反，所以木块对木板的摩擦力方向水平向左，见图2。此时就能发现弹簧测力计C的大小等于木块对木板的摩擦力与地面对木板的摩擦力的合力。因此，要根据木块对木板的摩擦力与木板对木块的摩擦力是相互作用力来判断，它们大小相等，第二个空的答案还是弹簧测力计B。对木板进行受力分析之后，很多同学都能说出不是弹簧测力计C的原因了。

如果题目中同一个物体所处环境发生了变化，受到的力不一样了，我们就要重新对它进行受力分析，如例2中的情境。

例2 已知正方体木块的边长为10cm，细线的一端与木块底部相连，另一端固定在容器底，如图甲所示（容器的高比细线与木块边长之和大得多，且细线可承受的拉力足够大）。现向容器中慢慢加水，如图乙所示。用F浮表示木块受到的浮力，用h表示容器中水的深度，图丙为F浮随深度h变化的关系图象。

（1）求木块刚放入容器时对容器底部的压强;

（2）作出木块在丙图CD段的受力示意图，表明所受各力的大小。

虽然此题两个小问都是问同一物体——木块，但是木块刚放入容器时所受到的力与木块在CD段所受到的力不同，因此我们要分段进行受力分析。第（1）小问的研究对象是“刚放入容器的木块”，第（2）小问的研究对象是“CD段的木块”。

要完成这道题，必须理解加水整个过程木块受力的变化。因此，除了把两个小问中的两个阶段对木块进行受力分析，还把其他阶段的木块都进行受力分析。

①丙图O点，木块刚放入容器时，还没开始加水，此时木块只受到重力和支持力，力的示意图见图3，没有受到浮力。

②丙图OA段，开始加水至木块离开容器底部前，此时木块受到重力、支持力、浮力，力的示意图见图4，随着水的深度增加，浮力逐渐增大，支持力減小。

③丙图AB段，木块离开容器底部，加水至绳子拉紧前，此时木块受到重力和浮力，力的示意图见图5，浮力大小不变。

④丙图BC段，绳子拉紧对木块有向下的拉力，加水至木块浸没前，此时木块受到重力、浮力、拉力，力的示意图见图6，浮力逐渐增大，拉力增大。

⑤丙图CD段，木块浸没在水中，此时木块受到重力、浮力、拉力，力的示意图见图7，浮力不变，拉力不变。

画完整个过程的木块力的示意图，学生对整个过程有了清晰的理解，不管题目问题设在哪个过程，学生都能弄清楚力的关系了。

此題中的5个力的示意图中的研究对象都是木块，但是因为加水过程中不同阶段的木块受到的力不同，所以受力分析时要分段，研究对象要选择不同阶段时的木块，才不会出现混乱，才能正确画出力的示意图。

2.注意受力分析的顺序

学生受力分析出错的原因往往是判断时仅凭自己的感觉，不是根据力的概念去分析，没有条理，容易多画或少画力。我们可以引导学生按顺序分析：一般先分析非接触力，如重力（地球附近的所有物体都受到重力）、静电力、磁场力等;再分析接触力，看研究对象是否与其他物体接触，分析接触面是否存在弹力（拉力、压力、推力、支持力等）;三看产生弹力的接触面是否光滑，分析是否存在摩擦力。其中学生比较容易出错的是判断接触面是否对研究对象有弹力，我们可以用“撤去法”分析。假设撤去此接触面，看研究对象能否保持原来的运动状态，如果运动状态不变，则此接触面对研究对象没有弹力;如果运动状态会发生改变，则接触面对研究对象有弹力。

例3 下图球A、B静止，作出球A、B所受力的示意图。

如果撤去墙壁，球A不能保持静止状态，会向左摆动，因此墙壁对球A有向右的弹力，力的示意图见图8;如果撤去墙壁，球B还能继续保持静止状态，因此墙壁对球B没有弹力，力的示意图见图9。

3.结合运动状态分析

受力分析时还要结合研究对象的运动状态。

例4 如图所示，物体A放在B上，在水平拉力F作用下物体A、B一起运动，不计空气阻力，画出以下运动下物体A的受力示意图。

（1）A、B一起向右做匀速直线运动;

（2）A、B一起向右做加速直线运动。

A、B一起运动，没有相对滑动，做对这题的关键是在判断两种不同的运动状态中物体A是否受到B的静摩擦力。第（1）小问中，物体A做匀速直线运动，在水平方向上A受力平衡或不受力，由此可知A在水平方向上没有受力，受力示意图如图10;第（2）小问中，由物体A向右做加速直线运动可知，A在水平方向上受力不平衡，那么肯定有受到B的静摩擦力，方向与加速运动方向相同，受力示意图如图11。

由此例题看出不同的运动状态时，物体的受力分析往往是不一样的。所以在教学过程中也要训练学生受力分析时注意结合物体的运动状态，这样才不容易出错。

二、结语

综上所述，受力分析是解决力学问题的基础方法。我们在教学过程中，培养学生利用受力分析解决问题的习惯，这样学生才能在遇到新情境、新问题时找到有效的解决方法，也对以后适应高中物理的学习也有很大帮助。

【参考文献】

[1]蔡水旋.规范操作培养良好的受力分析习惯[J].中学物理教学参考，2020，49（24）.

[2]杨爱华.初中物理“受力分析”的教学研究[J].读写算，2018（18）.

[3]陈丽娟.初中物理受力分析策略研究[J].数理化解题研究，2016（3）：8.