2019年初高中物理衔接精品课程专题12 受力分析的一般步骤和方法(原卷版)

1、 12专题 受力分析的一般步骤和方法受力分析是解决力学问题的基本功之一。因受力分析的不完全或错误常常是造成解题错误的原因。因为这一基本功掌握不好而导致学习上的困难，从而形成对物理学习的畏难情绪，这种情况是很普遍的。受力分析是这一大难点恰恰给刚刚升入高中的学生首先遇到了。因此，克服这一难点就成为顺利衔接初高中物理教学的关键之一。那么，形成这一难点的原因是什么?如何克服这一难点?一、难点形成的原因1受力分析涉及的知识面广受力分析的过程涉及的不是一两个知识点，而是由许多个知识板块构成的知识群。每一种力都可以因其成因和特点的不同，成为一个独立的板块。这些不同的知识板块从力学一直贯穿整个高中物理课程。力

2、学中涉及的重力、弹力、摩擦力就是一些基本的板块。在实际应用中，为解决某个物理问题进行的受力分析，至少要涉及两个以上的力，甚至更多。学生在单独认识它们时已感不易，当那么多的力杂合在一起，要求学生作出正确的判断，其难度就可想而知了。2各个知识板块的难度在高中阶段跃升很大。如摩擦力，在初中阶段只定性地涉及，其作用一般也只限于阻碍物体运动而到了高中则要求定量地分析。尤其是静摩擦力，它的存在、大小和方向都可随外力的变化而变化。如果更进一步，还有摩擦力方向跟运动方向同向和反向的问题。知识的难度跃升很大，学生感到很难掌握。3初中阶段不完全的学习内容和学习方法，形成的不利的思维定势。如弹力，在初中除了弹簧的弹

3、力外，其余所有的弹力都从日常生活实例引出，而且都从力的作用效果来进行分析，分别把它们叫作压力、支持力、拉力等等，而不涉及其产生的原因，也不明确地把它们归入弹力范畴。在当时，这主要是为了适合初中学生的年龄特点，为了适合初中学生的形象思维特点，让学生易于接受掌握。但这却给高中阶段受力分析留下了隐患，形成一种不利的思维定势。如分析在斜面上下滑的物体受力，学生往往会多出一个“下滑力”来。其实这是重力的一个沿斜面向下的分力，是它具有使物体沿斜面下滑的作用效果，但我们不能根据这个作用效果，臆造出一个“下滑力”来。又如学生也常会将向心力作为一个独立存在的力来分析。这都是初中阶段根据力的作用效果分析受力的思维

4、定势所致。4受力分析的过程复杂。受力分析，不但要求学生对每一个力的成因、三要素、施力体、受力体有正确的认识，还要求学生把这些分散的知识板块综合起来，经过一个完整的分析、检索、判断、检验的过程，得出正确的结论。这个过程对于一些刚从初中升入高中的学生来说应该是很复杂的。1 二、受力分析的研究1准确有效地建立认知结构中的各个知识板块在对每一种力的教学中，都要努力创造条件，建立鲜明的生动的物理情景，引导学生经过自己充分的观察、比较、分析、归纳等思维过程，对各种力从表面上的感知进入到深层次的理解。把它们准确、鲜明、深刻地纳入自己的认知结构中去，尽量避免似懂非懂“烧夹生饭”。例如，如图，在两块木上搁一小竹

5、片制成一小竹桥，在桥上放一小木下端粘有球面状橡皮(从小皮球上剪下)的小木块 a(要稍重一点，甚至可在其内部嵌入小铁块)，小竹桥发生了什么样的变化?(形变，向下弯曲。)木块拿走后桥的形状又如何?(向上恢复原状)木块在桥上时桥的形变能恢复吗?(不能，小木块阻碍着它。)此时桥有恢复原状的趋势吗?桥与木块间有相互的作用吗?取小木块 a 为研究对象，a 在桥上受几个力?各力产生的原因是什么?(1)物体有几部分跟其它物体接触，最多只能产生几个弹力“接触”就成了查找弹力的线索，接触处的个数就成了限定弹力个数的条件(即弹力的个数只能等于或小于接触处的个数)。(2)若接触处无拉伸或挤压则不可能有形变，也不可能有

6、弹力。“挤压或拉伸”就成了确定弹力存在的依据。2把这些知识板块进一步构建成良好的认知结构应该说各个知识板块正确建立，给受力分析打下了良好的基础。但各个知识板块建立得好，并不意味着一定能很好地解决问题。常常有这样的情况，单独地对每个力进行考核时学生掌握尚可，但这些力在一具体的物理场景中一起出现，要学生分析时，学生就会感到无从下手或出现各种各样的错误。由此可知，这时各知识板块在学生的头脑中仍处于分散的、孤立的状况。要把这分散的孤立的知识板块有机地组织起来，建立一个良好的认知结构，使学生能根据解决问题的需要很顺利地使用它。(1)使学生的认知结构具有层次性、条理性。可以这样引导：因为我们研究的问题大多

7、在地球上，物体必受重力作用。因为弹力也是产生摩擦力的条件之一，所以弹力必放在摩擦力之前考虑。除了这三种常见力外还可以有一些其它力，如题设的已知力，将来要学到的电场力、安培力等。我们应该把它们的关系理顺，在受力分析过程中必遵从一重力，二弹力，三摩擦(力)，四其它(力)的次序。让学生的认知结构呈现清晰的层次性、条理性。既便于记忆又能在具体应2 用过程中有序可循。(2)使学生的认知结构具有“双向产生式”功能。即建立一个具有双重功能的指令：它既能指令在具备什么样的条件下应该采用什么样的动作(使用什么知识得出什么结论)，又能指令欲采取什么动作(使用什么知识得出什么结论)，必须在怎样的条件满足之后才能进行

8、。在受力分析中，则是要学生明白在什么条件下产生什么力，某力的存在必满足什么条件。让学生将所学的知识与该知识的适用条件结合起来记忆，把所学的知识形成条件化的结构。一旦涉及某知识的条件，即能在头脑中映现出相关的知识来。要用到某知识的时候，则又能用其条件来进行判断。例如：观察到研究对象跟其它物体接触，则立即想到：可能有弹力，弹力真的存在吗?弹力存在还需什么条件?挤压?拉伸?弹性形变?有几个接触处?这些条件立即映现出来。并形成一个逻辑判断过程：这样，学生头脑里的知识可以很快地贴近要解决的问题，或者说能很快很准确地激活其认知结构中解决问题所需的相关知识，很快找到解决问题的方法。(3)把认知结构和有效的思

9、维策略联系起来。为了有效地解决实际问题，还必须引导学生在头脑中储存和开发一些，关于如何学习和如何思维的有层次的策略性知识。并且在思维过程中要用策略性知识监控自己的学习和思维过程。在具体解决问题时，注意力要在高层策略性知识与低层的描述性知识之问来回转换，不但要注意到眼前问题的各种因素，而且要注意到自己对问题的加工过程和加工方法，不断反省自己的策略是否恰当，以优化自己的思维过程，达到有效快速准确地解决问题的目的。在受力分析中，各个力的知识板块是属于低层次的描述性知识。而先确定研究对象，然后一重力，二弹力，三摩擦，四其它，这种有序性的思维方法则属于高层次的策略性知识之一。3 对物体进行正确受力分析是

10、分析、求解力学问题的一个关键，在整个高中物理学习的全过程中占有极重要的地位，对物体进行受力分析，通常可按以下方法和步骤进行：1. 明确研究对象：亦即是确定我们是要分析哪个物体的受力情况。2. 隔离物体分析：亦即将所确定的研究对象从周围物体中隔离出来，进而分析周围有哪些物体对它施加力的作用，方向如何，并将这些力一一画在受力图上。在画支持力、压力和摩擦力的方向时容易出错，要熟记：弹力的方向一定与接触面或接触点的切面垂直，摩擦力的方向一定沿着接触面与物体相对运动（或趋势）方向相反。3. 分析受力的顺序：先重力，后接触力（弹力、摩擦力），接触力应逐个接触面（或点）去找，有必要时要用力的概念和产生条件或

11、假设法判断这个接触力是否存在。4. 在进行受力分析时，应注意：防止“漏力”和“添力”按正确顺序进行受力分析是防止“漏力”的有效措施，注意寻找施力物体，这是防止“添力”的措施之一，找不出施力物体，则这个力一定不存在。高中单元练习尝试（做后再看答案，效果更好）1. 当两个共点力 f 与 f 的大小为以下的哪组数值时，其合力大小可能是2n。这组是（）12= 6n f = 3nf = 3n f = 3n，a. f，b.d.1212= 2n f = 4nf = 5n f =1n，c. f，12122. 如图所示，f 和 f 表示已知的两个力的大小和方向，则 f 表示它们的（）12a. 合力b. 分力c.

12、 矢量差 f fd. 矢量差 f f1221off23. 在已知的一个力的分解中，下列情况具有唯一解的是（a. 已知两个分力的方向，并且不在一直线上b. 已知一个力的大小和方向）c. 已知一个力的大小和另一个分力的方向d. 已知两个分力的大小4 4. 如图所示，电灯悬挂于两墙壁之间，更换水平绳oa 使连结点 a 向上移动而保持 o 点的位置不变，则a点向上移动时（）oaa. 绳 oa 的拉力逐渐增大c. 绳 oa 的拉力先增大后减小5. 如图所示，oa、ob、oc 是三条完全一样的绳子，其中 ob 处于水平方向。oc 与竖直方向的夹角是30，）caqa. oa6. 在倾角为 的斜面上，放着一个

13、质量为 的小球，球被竖直固定的木板挡住，如图所示，如果球与斜面m及木板间的摩擦力都忽略不计，则球对斜面的正压力是（）mcosasinamg / cosaa.b.c.d.mgmgmg7. 用两根绳子吊起一重物，使重物保持静止，逐渐增大两绳之间的夹角，则两绳对重物的拉力的合力变化情况是（）a. 不变b. 减小c. 增大d. 无法确定8. 支架 ab 的长度都一样，杆重不计，悬挂的都是重物g，那么，图中支杆 ab 受力最大的是（）5 aagaag45bbbggabcd9. 如图所示，ao、bo、co 是完全相同的三条绳子，将一条均匀的钢梁吊起。当钢梁足够重时，结果ao先断，则（ ）a 120= a

14、120 a.b.c.d. 不能确定10. 如图所示，杆 bc 的 b 端铰接于竖直墙上，另一端 c 为一滑轮。重物 g 上系一绳经过滑轮固定于墙上a 点处，杆恰好平衡。若将绳的 a 端沿墙向下移，再使之平衡（bc 杆、滑轮、绳的质量及摩擦均不计），则（）acbga. 绳的拉力增大，bc 杆受到的压力增大b. 绳的拉力不变，bc 杆受的压力减小c. 绳的拉力不变，bc 杆受的压力增大d. 绳的拉力不变，bc 杆受的压力不变11. 如图所示，重 80n 的物体 a 放置在倾角为3010cm的粗糙斜面上，有一根原长为、劲度系数为1000n / m的弹簧，其一端固定在斜面底端，另一端放置物体a 后，弹

15、簧长度缩短为8cm，现用一弹簧秤沿斜面向上拉物体，若滑块与斜面间最大静摩擦力为25n ，当弹簧的长度仍为8cm时，弹簧秤的读数可能为（）6 a30a. 10nb. 20nc. 40nd. 60n如图所示，两直杆固定于地面，一个不可伸长的轻质绳两端固定在左右两根杆上同一高度处，绳长大于12.两杆间距，且绳上挂重物后，两杆仍能保持竖直。若第一次把重物挂在绳上的 a 点，第二次把同一重物改挂在 b 点，已知不挂重物时 ab 两点位于同一水平面上，设先后两次挂重物时，与右杆相连的那一段绳中）12ab tb.121212如图所示，物体 a 与 b 相对静止，共同沿斜面匀速下滑，则（）13.va. a 与

16、 b 间无静摩擦力b. b 对 a 的作用力方向竖直向上m tanad. 斜面受 b 施加的滑动摩擦力作用，方向沿斜面向下小球 m 用细线水平地拉住使悬线偏离竖直方向 角，如图所示，用火烧断细绳的前后，悬绳上的拉力14.）oam7 1:11: cosa1: sinaa.b.c. 1: cos2d.a15. 如图所示，一个重为100n粗细均匀的圆柱体，放在60的 v 型槽上，若它与两个接触面的动摩擦因数= 0.25m=n 时，圆柱体可沿槽匀速运动。，则当沿圆柱体轴线方向的拉力f16. 光滑横杆上穿有两个小球 a 与 b，小球间有一劲度系数为1000n / m，自由长度为0.4m的轻质弹簧，如图所

17、示，aob 60时弹簧长度为0.3m为n。foab17. 两个大人和一个小孩沿河岸拉一条船前进，两个大人的拉力分别是 f 和 f ，它们的大小及方向如图所12400n6030320n= 7nf = 2n的共同作用，物12）f1f22na. 若撤去 f ，物体受的合力一定为零b. 若撤去 f ，物体受的摩擦力为115n2nc. 若撤去 f ，物体受的摩擦力为d. 若撤去 f ，物体受的摩擦力为228 19. 如图所示，在皮带传动中，i 轮为主动轮，沿逆时针转动。那么皮带上的a 点和 ii 轮边缘上的 b 点所受摩擦力的方向为（ ）aib. a 点受摩擦力沿 a 点切线向左d. b 点受摩擦力沿

18、b 点切线向左20. 如图，a 与 b 两个实心光滑铁球放在一个圆柱形的容器中，a 球的半径比 b 球小。a 球和 b 球在容器中位置可以互换，将两种放置情况比较，下列判断正确的是（）aba. a 球在上时，b 球时侧壁的压力较大c. a 球在上时，b 球对底部压力较大m21. 一根质量为 、长度为 的均匀的长方木料放在水平桌面上，木料与桌面间的摩擦系数为 ，现用水平lllf22. 如图所示，大小相同的两光滑圆球a 和 b，放在倾角为q 的光滑斜面上，用一直竖档板档住，接触面均）abcosqa. 斜面对 b 弹力大小一定等于mgcosqb. a、b 对斜面的压力大小为mg9 tanqc. 挡板对 b 球的弹力大小等于mgd. b 球对 a 球的弹力大小等于mgsinqa23. 用 ao 和 bo 两轻绳悬挂一重物 g。若保持 ao 与竖直方向夹角 不变，当 ob 从水平位置缓缓逆向转动，如图，ao 和 bo 两细绳上的拉力 f 和 f 变化情况是（）12aobb. t 减小，f 先减小后增大1212= 3724. 如图所示，pq 是固定的水平导轨，两端有定滑轮，物体 a 和 b 用细绳相连，处于静