搞定力的示意圖

郭鵬玲

力是客觀存在的，但是我們又看不到力，所以在研究力的問題時(shí)，為了簡單、方便地表示力，物理學(xué)中通常采用一條帶箭頭的線段，即力的示意圖來表示力，如何才能畫出正確的物體受力示意圖呢？

牢牢把握力的三要素

1.找準(zhǔn)力的作用點(diǎn)

力是物體對物體的作用，單個(gè)物體不能產(chǎn)生力的作用，對于某個(gè)力來說，要有兩個(gè)物體，主動(dòng)施加力的一方稱為施力物體，被動(dòng)承受力的一方稱為受力物體.例如，人推車，人用了力，人是施力物體，車受到了力，車是受力物體.實(shí)際受力點(diǎn)即力的作用點(diǎn)一定在受力物體上.當(dāng)一個(gè)物體同時(shí)受到多個(gè)力作用的時(shí)候，力的實(shí)際作用點(diǎn)可能會不一樣，為了研究問題的方便，物體同時(shí)受幾個(gè)力且不引起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，幾個(gè)力的作用點(diǎn)可以都畫在物體的重心上，重心是物體所受重力的等效作用點(diǎn)，形狀規(guī)則、質(zhì)量分布均勻的物體.重心在它的幾何中心上.

例1 在圖1中畫出物塊所受重力和物塊對斜面壓力的示意圖，

解析：題目中要求畫出兩個(gè)力.物塊受到重力的受力物體是物塊，斜面受到壓力的受力物體是斜面，在同一個(gè)圖中受力物體不一樣.初學(xué)者比較容易混淆.首先，物塊所受重力的作用點(diǎn)在物塊的重心上，重力的方向豎直向下：其次，物塊對斜面有壓力，斜面是受力物體，故作用點(diǎn)在斜面上，需要注意的是，初中階段，我們畫力的時(shí)候，一般都把力的作用點(diǎn)畫在重心上，但壓力除外，壓力作用在支撐物體的受力面上，壓力的方向與接觸面垂直.

答案：如圖2所示.

2.明確力的方向

力的方向需要根據(jù)題意來確定.習(xí)慣上，我們以力的作用點(diǎn)為起點(diǎn).沿力的方向畫一條線段，在線段的末端標(biāo)上箭頭表示力的方向，箭頭不能畫在線段長度以外.常見力的方向在題目中不會給出，需要我們記住這些常見力的方向，如：重力的方向是豎直向下的，壓力的方向是垂直于受力面并指向受力物體的，摩擦力的方向與相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢的方向相反，浮力的方向始終豎直向上，繩子的拉力方向一定沿著繩子的收縮方向.

例2請?jiān)趫D3中畫出沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的物體受到的摩擦力/的示意圖，

解析：物體沿著斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí).和斜面產(chǎn)生了相對運(yùn)動(dòng).物體相對于斜面斜向上運(yùn)動(dòng).物體所受摩擦力的方向與相對運(yùn)動(dòng)方向相反，所以摩擦力沿斜面向下.

答案：如圖4所示.

3.標(biāo)出力的大小

作力的示意圖時(shí)，力的大小用線段的長度來體現(xiàn)，如果只要求畫出一個(gè)力，線段的長度可以根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)選?。蝗绻粋€(gè)圖中要求畫出多個(gè)力的時(shí)候，力越大，線段應(yīng)該越長，兩個(gè)力相等時(shí)，則兩條線段應(yīng)一樣長.在力的大小有確切的數(shù)值時(shí)，一般應(yīng)在箭頭旁標(biāo)出力的字母后再寫上大小，例如，F(xiàn)=50N.如果沒有確切數(shù)值，在箭頭旁標(biāo)出力的字母即可.常見的力用字母F表示，重力用G表示.

例3如圖5所示，一個(gè)花瓶靜止放在水平桌面上，桌子對花瓶的支持力F=20N.作出桌面對花瓶支持力F的示意圖.

解析：桌子對花瓶有支持力，受力物體是花瓶，支持力屬于壓力的一種，故花瓶所受支持力方向與桌面垂直并向上.支持力大小為20N.

答案：如圖6所示，

利用二力平衡條件判斷受力

以上所強(qiáng)調(diào)的力的大小、方向和作用點(diǎn)是力的三要素。在畫力的示意圖時(shí)，除了把握好這三點(diǎn)外，還需要結(jié)合二力平衡條件判斷力的有無、大小和方向.

物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，即運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，我們就稱物體處于平衡狀態(tài).處于平衡狀態(tài)的物體，或者不受力，或者受到的是平衡力.

初中階段主要考慮二力平衡.作用在同一個(gè)物體上的兩個(gè)力，如果大小相等、方向相反，并且在同一條直線上.這兩個(gè)力就彼此平衡.

例4物體M靜止在水平勻速行駛的車廂里，如圖7所示，作出M所受力的示意圖.

解析：這是一道易錯(cuò)題.首先利用二力平衡對物體M作受力分析.M相對水平勻速行駛的車廂靜止，與車廂無相對運(yùn)動(dòng)，故水平方向不受摩擦力的作用.豎直方向上，M受車廂所給的支持力F和重力G，二力平衡，過重心作豎直向下的重力和豎直向上的支持力，

答案：如圖8所示.

例5 如圖9所示.物體正隨電梯一起加速上升，請?jiān)趫D中畫出該物體的受力示意圖.解析：物體在豎直方向受到兩個(gè)力的作用：豎直向上的支持力F和豎直向下的重力G，由于物體加速上升，所以支持力大于重力，但兩個(gè)力方向相反，作用在一條直線上.作用點(diǎn)均在重心處.

答案：如圖10所示.

學(xué)即用，練一練：

1.如圖11所示，小球在水平地面上滾動(dòng)，請畫出小球在滾動(dòng)過程中所受重力的示意圖.

2.如圖12 ，AB是固定在豎直墻壁上的鐵質(zhì)黑板，C是一塊磁體，吸附在AB表面上靜止不動(dòng)，畫出C受到的所有力，并標(biāo)出力的名稱.

3.如圖13.物體A沿斜面下滑，作出物體A受到的重力和摩擦力的示意圖.

4.如圖14所示為小娟同學(xué)站在某商場勻速向下運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)扶梯上的示意圖，請?jiān)趫D中作出小娟所受力的示意圖.（O點(diǎn)為小娟的重心）

參考答案：

1.如圖15. 2.如圖16. 3.如圖17.4.如圖18.endprint