受力分析一马当先.doc

受力分析一马当先【内容提要】：受力分析一直是物理力学教学的重难点，准确地对研究对象进行受力分析是解决实际问题的关键因素和前提条件。如何让学生掌握受力分析的方法和技巧，是物理教学工作者值得探讨的问题。本文结合教学实际，浅谈一些常用的方法和技巧，与大家商榷。【关键词】：受力分析；掌握；关键因素；注意；一马当先。受力分析是学习物理的基础，它贯穿着整个力学部分，要培养学生解决力学实际问题的能力，必须先培养学生受力分析的能力。常言道：“良好的开端是成功的一半。”正确地对研究对象进行受力分析，相当于解决了问题的一半，若受力分析出错，则满盘皆输。有些学生对受力分析不够重视或没有受力分析的习惯，解决实际问题时往往感到“山穷水尽”。因此教师在讲授解决力学问题时，要先让学生学会受力分析的方法和技巧，在进行受力分析时要掌握以下几个问题：1. 研究对象的选取。选取研究对象是解决问题的关键，要认真分析题意，明确已知条件和所求量，然后确定研究对象，特别是题中涉及多个物体或连接体时，一般要结合实际选择已知量较多的物体作为研究对象。例如：如图所示，物体A重20N，物体B重10N。A、B之间，物体与地面之间的动摩擦因数都相同，用绳子系住B，对物体A施加20N的水平向右的拉力时，能将A匀速拉出，求接触面间的动摩擦因数？AB分析：选取物体A作研究对象A f1 f2 2 F由平型条件可知：F = f1 + f2 即：20 = 10 + 30解得= 0.5。2. 受力分析的顺序。在受力分析时一般按照重力、弹力、摩擦力、再到其它力这样的顺序进行。例如:放在斜面上的物体静止不动，为了防止受力分析时会漏力，常采用以上顺序来进行。重力方向竖 N直向下，弹力垂直于斜面，摩擦力与相对运 f动或相对运动趋势的方向相反，并画出力的示意图。 3. 受力分析时常用的方法和技巧。 G(1) 隔离法；（2）整体法；（3）假设法； 隔离法和整体法的应用。在解决具体力学问题时，题中往往出现几个物体或连接体，所谓连接体是指由两个以上的相互关联的物体组成的物体组（又叫物体系）。它们的连接方式一般是几个物体叠放在一起或并排挤放在一起，或用绳子、细杆等联系在一起。解决此类问题常用的基本思路和方法有隔离法和整体法。隔离法是指在求解系统内物体间的相互作用时，从研究的方便性出发，将物体系统中的某部分分隔出来，单独进行研究的方法。整体法是指整个系统或系统中的几个物体作为一个整体研究的方法。一般只需考虑系统外力不考虑内力时用整体法，求物体组内相互作用或某一物体运动情况时用隔离的方法。例如：一质量M=10kg的三角形木块ABC静止在粗糙的水平地面上，动摩擦因数=0.02，在木块的倾角 = 300 的斜面上，有一质量m=1.0kg的物块由静止开始沿斜面匀加速下滑。如图所示，当滑行位移s=1.4m时，其速度V=1.4m/s， AmM在这个过程中木块没动，求地面对木块的摩擦力的大小和方向？ B C分析：此题由两物体M、m组成，由于二者加速度不同，因此可用隔离法进行分析，另外还可以用整体分析法。解法（一）：隔离m，其受力情况如图所示，依题意可知其加速度大小为a= V2/2s =0.7 m/s2,由牛顿第二定律得：mN1 mgcos = 0 (1) f1 N1 mgsin f1 = ma (2)f1 =N (3) G再隔离M其受力情况如图所示，由平衡条件可得：Mf2 + f1cos N1sin = 0 N2其中f1= f1 N1= N1 f2解之可得f2 = 0.61N ，方向向右 。 N1 G f1解法（二）：选整体为研究对象，只列水平方向的牛顿第二定律方程：f2 = ma MX + mamX ，其中a MX = 0，amX= a cos ，所以f2= 0.61N，方向向右。 假设法的应用。在分析弹力和摩擦力时，常常碰到似是而非的问题，就是不清楚这个弹力或摩擦力到底有没有，这时常用假设法结合物体的运动情况，灵活进行分析，基本方法有假设分离法和假设存在法。 例一：如图，试分析小球的受力情况。 A B此题的关键是小球有没有收到斜面的弹力，最简单的方法就是把斜面移开，观察小球的运动状态有没有改变。移动A的斜面，小球不动，说明小球没有受到斜面的弹力，移开B的斜面，小球动了起来，说明小球有受到斜面的弹力。A例二：如图所示，匀速运动的传送带上有一物体A，试判断物体A有没有受到摩擦力。我们用假设法进行判断，假设物体受到一个向右或向左的摩擦力的作用，则物体A受力不平衡，不可能保持匀速运动，所以物体A没有受到摩擦力。4. 受力分析时要注意如下几点：（1）、受力分析是分析其它物体施与研究对象的力，而不是研究对象对外施加的力。平时学生在进行受力分析时常有添力现象，大部分就是由于把研究对象施加给别的物体的力也分析了进去。（2）、受力分析时一定要结合物体的运动状态，特别要注意物体处于临界状态时的受力分析。例如：如图所示，一细线的一端固定于倾角为450的光滑楔形滑块A的顶端P处，细线的另一端栓住一质量为m的小球，试求当滑块以a=2 g的加速度向左运动时细线的拉力T？分析：本题中当滑块向左运动的加速度较小时，滑块对小球存在支持PA力，当滑块向左运动的加速度较大 T时，小球将脱离滑块斜面而飘起来，因此，本题存在一个临界条件，当滑块向左运动的加速度为某一临界值时，斜面对小球的支持力恰好为零，以小球为研究对象，球刚好飘起来时的受力分析如图：A mgT0cos450 mg = 0 T0T0sin450 = ma0解得：a0 = g 2gmg因此当a=2 g时，球已经飘起来，此时球只受绳子拉力和重力作用，设绳子与竖直方向的夹角为。则： T cos mg = 0T sin = 2mg 解得 T=5 mg（3）受力分析时一般先不要把分力或者合力分析进去，以免发生混淆。要先分析物体原始受力的情况，有必要时再对力进行分解或者合成。（4）防止漏力和添力。受力分析时，要按顺序进行，同一种力按顺时针或逆时针分析。找准每个力的施力物体和受力物体，没有施力物体和受力物体的力是不存在的，另外合力和分力不会同时作用在物体上。古人云：“授之以