高中物理力學(xué)題受力分析解題探討

摘 要：力學(xué)是高中物理教學(xué)的重難點，也是高考物理學(xué)科的必考內(nèi)容，題型靈活多變，綜合性較強(qiáng)，強(qiáng)化解題中的受力分析意義重大.本文基于高中物理力學(xué)題，就如何開展受力分析解題進(jìn)行了重點探討，希望有效提升學(xué)生的力學(xué)題解題能力.

關(guān)鍵詞：高中物理;力學(xué)題;受力分析

中圖分類號：G632 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：1008-0333（2020）10-0066-02

收稿日期：2020-01-05

作者簡介：孫中滿（1982.2-），男，江蘇省灌南人，本科，中學(xué)一級教師，從事高中物理教學(xué)研究.

長期以來，力學(xué)一直是高考物理學(xué)科考試的熱點，相關(guān)題型靈活多變，綜合性強(qiáng)，深受高考物理學(xué)科命題人的青睞，但是由于力學(xué)知識眾多，學(xué)生容易記混淆，使得學(xué)生非常容易在求解力學(xué)問題的時候出錯.受力分析作為解決物理力學(xué)問題的基礎(chǔ)，強(qiáng)化其專項分析對提升高中生力學(xué)問題求解能力具有積極的促進(jìn)作用.

一、基于順序性受力分析法及應(yīng)用

基于順序性受力分析法實際上就是一般的受力分析法，實際應(yīng)用中主要遵從如下幾個基本步驟：首先，要確定受力分析的對象，并將其從整個受力系統(tǒng)中隔離出來，一般先盡量選擇受力數(shù)目少且運動比較清晰的物體作為研究對象，之后再分析那些受力比較復(fù)雜的運動物體.其次，在對所選研究對象進(jìn)行受力分析的時候，一般按照重力、彈力與摩擦力的順序，且彈力與摩擦力都可以歸結(jié)到接觸力范疇，所以在求解問題的時候，可以先找出所選研究對象具有幾個接觸面，因為這些接觸面才可能存在摩擦力或彈力.再次，在受力分析期間，分析的難點在于準(zhǔn)確判定物體受力的具體個數(shù)，實際的分析中可以從施力物體和受力物體方面進(jìn)行分析，即明確各個力的施力物體.最后，在對研究對象進(jìn)行受力分析期間，切不可盲目進(jìn)行各種操作，必須要有效結(jié)合物體的靜止、加速或者勻加速等不同狀態(tài)來進(jìn)行受力分析，并相應(yīng)地繪制出物體的受力.

例1 如圖1，某建筑人員利用定滑輪設(shè)備來對建筑施工現(xiàn)場的各種建筑材料進(jìn)行運送，假定站在地面上的一個建筑工人自身的重量為70kg，通過定滑輪將質(zhì)量為20kg的建材以0.5m/s2的加速度拉升，試求該建筑人員對地面的壓力值？（定滑輪和繩子繩子的重力不計，g=10.0m/s2）

解析 針對這道物理力學(xué)題，求解過程中需要先進(jìn)行受力分析.而在進(jìn)行受力分析期間，需要先明確研究對象.對于這道題而言，建筑工人與建筑材料這兩個都可以作為受力分析對象，其中建筑材料僅有一個接觸點，受力比較少且運動狀態(tài)非常清晰，具體受力分析圖如圖2所示.但是對于建筑材料而言，其處于勻加速上升狀態(tài)，這時候根據(jù)牛頓第二定律可知：F1-mg=ma，基于此可以求出繩子對建材所施加的拉力F1=210N.然后再以建筑工人為研究對象，對其進(jìn)行受力分析，具體受力分析如圖3所示.根據(jù)受力分析可知，F(xiàn)2+FN=Mg，又因為F1和FN同為一根繩上的力，所以大小相等，故可知FN=490N.如此一來，通過按照由易到難的選擇受力分析研究對象，可以逐步達(dá)到簡化問題，提高解題準(zhǔn)確度的目的，實際的求解過程中要始終保持思路的清晰性，切勿急于求成而盲目進(jìn)行受力分析.

二、整體與局部受力分析法及應(yīng)用

在高中物理力學(xué)問題求解的過程中，“整體法”與“局部法（或隔離法）”也是比較常用的受力分析法.其中的“整體法”實際上就是一個從局部到整體的思維過程，基于該分析法的應(yīng)用，可以使學(xué)生直觀地理解與掌握整個系統(tǒng)的受力情況，可以完整而準(zhǔn)確地凸顯出事物的內(nèi)在本質(zhì)及其發(fā)生的實際變化規(guī)律，忽略那些系統(tǒng)內(nèi)部各種作用、制約、聯(lián)系或者相互依賴的關(guān)系，可以在很大程度上減少學(xué)生在分析物理問題過程中所需要考慮的步驟，有助于起到化繁為簡的作用.而“隔離法”則不同于“整體法”，其主要是將所要研究的研究對象從系統(tǒng)中隔離出來進(jìn)行單獨研究，即只考慮其他物體對隔離物體的作用力，不考慮其對其他物體所產(chǎn)生的作用力，這樣可以直觀、清楚地明確所隔離的單個物體受力情況，在求解問題的時候更加簡便.在實際的力學(xué)題求解過程中，如果涉及到系統(tǒng)外力，那么一般適宜采取“整體法”來進(jìn)行受力分析，但是如果涉及到系統(tǒng)內(nèi)力，那么一般適宜采取“隔離法”來進(jìn)行受力分析，必要的時候可以綜合應(yīng)用這兩種受力分析法，按照“先整體后隔離”等分析方式來求解某些比較復(fù)雜的力學(xué)題，具體需要結(jié)合實際的物理問題題型來進(jìn)行合理選擇，核心在于快速求解有關(guān)物理問題.

例2 假定在某粗糙的水平地面上擱置一個三角形木塊（△abc），在其上面的兩個表面粗糙的斜邊（ab和bc）上分別擱置木塊m1和木塊m2，且已知m1> m2.現(xiàn)在已經(jīng)知道三角形木塊和兩個木塊都可以保持靜止?fàn)顟B(tài)，那么此時粗糙的水平地面對三角形木塊而言（ ?）.

A.受到摩擦力作用，且所受摩擦力的方向為水平向左;

B.受到摩擦力作用，且所受摩擦力的方向為水平向右;

C.受到摩擦力作用，但是所受摩擦力的方向不確定，由于m1等數(shù)值沒有給出;

D.上述說法均不正確.

解析 針對該道力學(xué)問題，由于涉及到整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以為了簡化受力分析，一般適宜先采用“整體法”來進(jìn)行受力分析.由于三個物體都保持靜止?fàn)顟B(tài)，所以可以將它們當(dāng)作一個不規(guī)則的整體，加上其靜止于粗糙的水平地面上，結(jié)合力的平衡原則，可以非常容易確定出水平地面對三角形木塊沒有摩擦力，且整個不規(guī)則物體僅僅受到支持力與重力，所以可以直接判定該道題的正確答案為D.

總之，力學(xué)題是高中物理學(xué)習(xí)的重難點，求解問題的關(guān)鍵在于能否準(zhǔn)確地開展受力分析.在實際的力學(xué)題求解中，如果要開展受力分析，那么需要結(jié)合實際問題，靈活地選擇和運用“整體法”和“局部法”等受力分析法，同時平時要強(qiáng)化學(xué)生的專項解題訓(xùn)練，這樣才能提升學(xué)生的力學(xué)分析能力，幫助他們突破力學(xué)問題解題難關(guān).

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[責(zé)任編輯：李 璟]