淺析高中物理物體受力問題
一、力學的常用分析方法
1.整體法從政治哲學的角度講,整體是由部分組成的。所謂的整體法,就是指從局部思維到全局思維的過程,是系統理論中的整體原理在力學中的應用。整體法的優點是:應用整體法分析物理問題,可以系統的弄清整體的受力情況,這樣可以有效的避開中間的繁瑣推算環節,能使受力問題得到靈活地解決。整體法一般用在分析這一整體對象之外的物體對整體的作用力,不考慮整體內部之間的相互作用力。2.隔離法所謂的隔離法,是指把要分析的物體從相關的物體體系中分離出來,作為受力物體的研究對象,只分析該研究對象以外的物體對該對象的作用力,不考慮研究對象對其他物體的作用力。隔離法的優點是:比較容易分清單個物體的受力情況,處理問題比較方便、簡單,便于對受力物體的理解。在分析系統內部各個物體間的相互作用力時用隔離法比較好。
二、對力的關系的分析
由于物體在受到力的作用時會處于平衡或者非平衡狀態,這就要求我們對物體處于這兩種狀態來進行力的分析。
1.物體處于平衡狀態的受力分析物體處于平衡狀態下物體受到的合外力為零,計算合力的方法有:第一,是力的合成法。當物體受到三個力的作用而保持平衡時,可以先求出其中兩個力的合力,求出的這個合力必定與第三個力平衡。第二,是力的分解法。當物體受到三個力作用的而保持平衡時,可以先將其中一個力沿著另外兩個分力的方向進行分解,在每個分力的方向上合力都為零。第三,是力的正交分解法。當物體受到多個力的作用而保持平衡時,我們經常采用的是正交分解法,以力的作用點做為坐標原點建立起平面直角坐標系,將受到的力都分解到這兩個直角坐標系的方向上,則可以得出在這兩個方向上合力都為零。
2.物體處于非平衡狀態下的受力分析當物體處于非平衡狀態下時,物體的運動狀態就會發生改變,在運動過程中產生加速度,這就需要運用牛頓的第二定律F=ma來尋找各個力之間的關系。通常采用的求合力方法是正交分解法:即取物體運動的方向為a方向,垂直于物體運動方向的方向為b方向。如果物體在作直線運動,則合力在a方向上;如果物體在作勻速圓周運動,那么合力則在b方向上,再通過求合力與分力的'關系計算其它的力。
三、受力問題例題解析
例1.如圖甲所示,物體A靠在豎直墻壁上,在力F的作用下,A、B保持靜止。物體B受力個數是多少?解析:如乙圖所示,物體B受到豎直直向下的重力,受到豎直向上的外力和A對B的壓力以及A對B的摩擦力共四張力。例2.兩個大人與一個小孩沿河岸拉一條船前進,兩個大人的拉力分別為F1=400N,F2=320N,它們的方向如圖1所示.要使船在河流中平行河岸行駛,求小孩對船施加的最小力的大小和方向?答案及解析:為了使船沿中央航線行駛,必須使得船在垂直于中央航線方向上的合力等于零。因此,小孩拉力的垂直分量必須與兩個大人拉力的垂直分量平衡,即要求小孩的拉力最小,應使小孩的拉力就在垂直于岸的方向上。
四、對物體受力分析的思考
要想做好高中物理物體受力分析問題的題目,首先要明確,解答力學問題的步驟。在解答力學題目的過程中,首先,便是明確物體受到哪些力的作用。這里一般是要求能畫出一個物體受力示意圖,這樣能夠比較直觀的分析出物體的受力個數。其次,是對標出的物體受到的力進行全面的分析,哪些屬于重力,哪些屬于彈力,哪些屬于摩擦力。再次,是確定使用什么方法來分析受力情況,一般有整體法和隔離法兩種。第四,就是確定物體的運動狀態,看物體是處于運動還是靜止狀態,好對物體受力進行計算。最后,就是認真分析做力學題的整個過程,確保分析的正確性。
五、結語
通過上文可以得出,想要對物體進行受力分析,不但要結合物體的運動狀態(包括平衡狀態和非平衡狀態),分析物體受力的總數目,分析每個力的性質、大小和方向。還要積極利用圖形,完好地展示出物體受力的過程,能夠對受力的物體有個直觀的了解,利于受力問題題目的解題。對物體正確地進行受力分析是求解力學問題必不可少的一個關鍵,在整個高中物理的學習中都占有極其重要的作用。
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