高中物理受力分析類型探討

邢瑋麟

本文簡(jiǎn)單介紹了受力分析的基本概述和兩種狀態(tài)下的物體受力分析，并詳細(xì)地探討了常見的力學(xué)分析方法，結(jié)合學(xué)生們的解題過程展開深入思考，希望能夠幫助高中生們更好地掌握物理這門課程。

力學(xué)知識(shí)是高中物理學(xué)習(xí)中的重要內(nèi)容，高中們?cè)趯W(xué)習(xí)時(shí)需予以高度的重視。只有對(duì)物體的受力情況進(jìn)行全面的了解和分析，才能夠靈活運(yùn)用力學(xué)知識(shí)來解決生活實(shí)際問題。掌握力學(xué)理論的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確分析物體在不同狀態(tài)下的受力情況，利用課本上對(duì)應(yīng)的公式概念來解題。物理是一門實(shí)踐性極強(qiáng)的課程，與學(xué)生們的日常生活息息相關(guān)，因此，高中生在學(xué)習(xí)力學(xué)這部分的知識(shí)時(shí)可以適當(dāng)?shù)芈?lián)系現(xiàn)實(shí)生活，利用生活中常見的物品或事件來替代課本上的力學(xué)模型，不僅能夠顯著提高物理學(xué)習(xí)的效率，還有助促進(jìn)自身綜合思維能力水平的提升。

受力分析概述

在高中物理學(xué)中，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如果發(fā)生改變必然是受到了外力的作用，我們?cè)诜治銎涫芰η闆r前，首先應(yīng)理清物體受到了哪些力的作用，具體的思考步驟如下：

按照一定的順序來分析作用在物體上的力。一般來說，我們?cè)诜治錾钪械氖芰η闆r時(shí)，主要考慮三種類型的力，分別為：重力、彈力和摩擦力。自然狀態(tài)下，地球上的一切物體均受到重力作用，這一點(diǎn)毋庸置疑，因此，我們?cè)诜治鑫矬w受力情況時(shí)應(yīng)當(dāng)將重力放在第一位。由于摩擦力的產(chǎn)生前提是彈力，故而將彈力放在第二位，最后才考慮摩擦力，以上三種類型的作用力分別表示為： G、F N、F f。

確定受力方向和作用力的個(gè)數(shù)。已知力的作用是相互的，只要有受力物體，則必然有施力物體。因此，學(xué)生們?cè)诜治瞿硞€(gè)物體的受力情況時(shí)，不妨從施力物體的角度來著手進(jìn)行分析。

第一，對(duì)重力的分析。重力的施力物體是地球，所以重力是唯一的。

第二，對(duì)彈力的分析。產(chǎn)生彈力的必要條件之一是兩個(gè)物體相互接觸，所以如果兩個(gè)物體沒有接觸，是不存在彈力的，但相互接觸的兩個(gè)物體間也不一定彈力，由此引出彈力產(chǎn)生的另一個(gè)重要條件：物體發(fā)生形變或原本的平衡狀態(tài)改變。一般情況下而言，彈力的方向垂直于接觸面并指向受力物體。

第三，對(duì)摩擦力的分析。摩擦力的產(chǎn)生條件為：兩物體接觸且物體間存在壓力，我們將這種組織物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的阻力稱為摩擦力。學(xué)生們?cè)诜治鑫矬w間的摩擦力時(shí)，需滿足以下四個(gè)條件：一是，物體間相互接觸、擠壓；二是，物體接觸表面粗糙；三是，兩物體之間存在彈力；四是，物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)。高中物理力學(xué)部分內(nèi)容涉及到的摩擦力主要有靜摩擦、滾動(dòng)摩擦以及滑動(dòng)摩擦這三種類型。

對(duì)物體受力情況的分析

平衡狀態(tài)的受力分析

當(dāng)一個(gè)物體受到的合外力為零時(shí)，我們判定其處于平衡狀態(tài)。在高中物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生們可以使用以下幾種方法來計(jì)算合力：

力的合成法。當(dāng)物體在三個(gè)力的作用下保持平衡時(shí)，學(xué)生們可以先求解出其中兩個(gè)力的合力，則第三個(gè)力必然與該合力的的大小相等，作用方向相反。

力的分解法。同樣地，當(dāng)物體受到三個(gè)力作用且處于平衡狀態(tài)時(shí)，我們也可以先將其中某一個(gè)力沿著其他兩個(gè)力的方向進(jìn)行分解，則物體要想保持平衡，每個(gè)分力方向上的合力必然都為零。

力的正交分解法。當(dāng)物體在多個(gè)力的共同作用下保持平衡狀態(tài)時(shí)，學(xué)生們可通過正交分解的方法來計(jì)算合力。具體步驟為：先以力的作用點(diǎn)為原點(diǎn)來建立一個(gè)平面坐標(biāo)系，然后將物體受到的所有力都分解到該坐標(biāo)系的橫軸和縱軸上，最后令這兩個(gè)方向上的合力都為零。

非平衡狀態(tài)的受力分析

當(dāng)物體受到的作用力不平衡時(shí)，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)便會(huì)發(fā)生改變，由于運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生加速度，所以學(xué)生們?cè)诜治鎏幱诜瞧胶鉅顟B(tài)的物體受力情況時(shí)需結(jié)合牛頓第二定律的內(nèi)容，即F-ma，找出各個(gè)力之間的相互關(guān)系。一般來說.在分析非平衡狀態(tài)的物體受力情況時(shí)主要是運(yùn)用正交分解法，取物體發(fā)生運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)閍方向，而垂直于這一方向的則為b方向。若物體做直線運(yùn)動(dòng)，則合力在a方向上，若物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則合力在b方向上，然后再利用力學(xué)公式來計(jì)算得出所需求解的力。

高中物理中常見的受力分析方法

高中生在求解力學(xué)題目時(shí)，首先需明確物體處于平衡狀態(tài)還是非平衡狀態(tài)，分析物體一共受到哪些作用力并畫出相應(yīng)的受力示意圖；其次，要全面分析物體的受力情況；最后，應(yīng)根據(jù)物體的受力情況來選擇合適的分析方法，認(rèn)真計(jì)算物體收到的合力。一般而言，高中物理學(xué)習(xí)中常見的受力分析法有整體法和隔離法兩種。

整體分析法。所謂的整體分析法是指將物體所在的整個(gè)受力系統(tǒng)視為一個(gè)整體來進(jìn)行分析。整體法的優(yōu)勢(shì)在于能夠讓學(xué)生們對(duì)物體的受力情況一目了然，從而在實(shí)際分析環(huán)節(jié)中有效避開繁瑣的計(jì)算步驟，靈活運(yùn)用力學(xué)理論來解決生活中的受力問題。整體分析法不涉及對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部作用力的分析，而是強(qiáng)調(diào)要對(duì)系統(tǒng)之外受到的力進(jìn)行科學(xué)分析。

隔離分析法。隔離法是一種相對(duì)整體法而言的力學(xué)分析方法，高中生在應(yīng)用隔離法來分析物體的受力情況時(shí)，首先需要將物體從系統(tǒng)中隔離出來，只考慮與其接觸部分的物體所產(chǎn)生的作用力，而不考慮該物體自身對(duì)外界所形成的力。隔離法的優(yōu)點(diǎn)在于，學(xué)生們可以較為方便地物體的受力情況進(jìn)行分析，處理步驟簡(jiǎn)單，并且有利于加深學(xué)生們對(duì)高中物理力學(xué)知識(shí)的理解程度，使其能夠熟練地運(yùn)用力學(xué)理論來解決實(shí)際問題。相較于整體法而言，隔離分析法更適用于研究一些系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用力。

綜上所述，力學(xué)內(nèi)容在高中物理學(xué)習(xí)中占有十分重要的地位，高中在學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時(shí)，一方面，要吃透課本教材，牢記書上的基本概念和重要力學(xué)公式，熟悉幾種常見的力學(xué)分析題型；另一方面，還應(yīng)適當(dāng)?shù)芈?lián)系生活實(shí)際來求解問題，根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和實(shí)際受力情況靈活選用合適的分析方法。相信學(xué)生們只要正確掌握了物體受力類型的分析，一定能夠有效克服力學(xué)學(xué)習(xí)過程中遇到的難點(diǎn)問題，從而不斷提高自身的物理綜合能力水平。