四川省犍為外國(guó)語(yǔ)實(shí)驗(yàn)學(xué)校 施旭輝
初中物理一共有力學(xué)、熱學(xué)、聲音、光學(xué)、電學(xué)五個(gè)方面的內(nèi)容,力學(xué)放在初二下冊(cè)的教材中,可能學(xué)生的認(rèn)知能力和初三相比,很多理性思維和空間能力構(gòu)建都尚差,因此對(duì)力學(xué)感到抽象又難學(xué),其實(shí)學(xué)好力學(xué)的關(guān)鍵是進(jìn)行受力分析,但同學(xué)們初步認(rèn)識(shí)力,對(duì)物體的受力分析算是一個(gè)難點(diǎn),特別是在物體受到多個(gè)力作用時(shí),更不知道如何下手,哪些力應(yīng)該分析,哪些力是不需要分析出來(lái),為此,我就如何對(duì)物體進(jìn)行受力分析談一些我自己的看法。
整體法 隔離法概念 將幾個(gè)物體作為一個(gè)整體來(lái)分析的方法將研究對(duì)象與周圍物體分隔開的方法選用原則 研究系統(tǒng)外的物體對(duì)系統(tǒng)整體的作用力研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力注意問(wèn)題 分析整體周圍其他物體對(duì)整體的作用。而不畫整體內(nèi)部物體間的相互作用。分析它受到周圍其他物體對(duì)它的作用力
例:如圖1所示,物體A重10N,B重8N,大小為20N的力F水平向左壓在B上,使A、B兩物體靜止在墻面上。試分析A左、右兩側(cè)各受到的摩擦力多大?方向如何?
分析:在分析A左側(cè)受到墻對(duì)它的摩擦力時(shí),可以把A、B兩物體看成一個(gè)整體。A和B靜止不動(dòng),所受合力應(yīng)為零。顯然水平方向上,壓力F和墻對(duì)它們的彈力是一對(duì)平衡力。而豎直方向上,A、B兩物體所受重力為GA+GB=18N,所以A的左側(cè)一定受到豎直向上、大小為18N的摩擦力與之平衡。
在分析A右側(cè)受到的摩擦力時(shí),可以以B為研究對(duì)象,對(duì)B來(lái)說(shuō),它同樣處于靜止?fàn)顟B(tài),在豎直方向上,B受豎直向下的重力,大小為8N,那么它一定受到A對(duì)它豎直向上的、大小為8N的摩擦力與之平衡。根據(jù)力的作用是相互的,所以,A的右側(cè)受到B對(duì)它豎直向下,大小也為8N的摩擦力。
假設(shè)接觸物體撤去(假設(shè)存在摩擦力),判斷研究對(duì)象是否能維持現(xiàn)狀。
1.若維持現(xiàn)狀則接觸物體對(duì)研究對(duì)象沒有彈力(沒有摩擦力);
2.若不能維持現(xiàn)狀則有彈力,因?yàn)榻佑|物撤去隨之撤去了應(yīng)該有的彈力,從而改變了研究對(duì)象的現(xiàn)狀。
例:作出下面圖2、圖3中A、B兩物體與傳送帶一起做勻速運(yùn)動(dòng),作出它們的受力示意圖。
分析:圖2中物體A隨水平傳送帶一起向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),處于平衡狀態(tài),所受合力為零,豎直方向上受重力G和皮帶對(duì)它的支持為N,二者是一對(duì)平衡力,水平方向上,如果A受到水平向左的摩擦力f,則一定還應(yīng)有一個(gè)水平向右的力與之平衡,而水平向右受什么力呢?施力物又是誰(shuí)呢?所以它不受水平向右的力,故A不受摩擦力。受力示意圖如圖4所示。圖3中B物體是否受傳送帶給它的摩擦力呢?可以這樣分析:如果傳送帶是光滑的,B能維持原狀嗎?顯然不能,要下滑,故B應(yīng)受沿斜面向上的摩擦力f與重力G,傳送帶對(duì)它的支持力N共同作用下,合力為零。受力示意圖如圖5所示。
1.處于平衡狀態(tài)是指物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),物體受平衡力即所受合力為零。
例:在水平地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)的汽車,受重力G和地面對(duì)它的支持力N,以及牽引力F,阻力f,汽車在這四個(gè)力的共同作用下作勻速直線運(yùn)動(dòng),所以它所受合力為零,即水平方向上F=f,豎直方向上G=N,如圖6。
2.處于非平衡狀態(tài)的物體受非平衡力(即F合≠0)的作用。
如汽車在加速時(shí),在水平方向牽引力大于阻力f,即F合≠0,汽車在這個(gè)合力的作用下,不斷改變其運(yùn)動(dòng)狀態(tài);汽車在減速時(shí),水平方向上牽引力F小于阻力f。
起重機(jī)在吊著貨物靜止不動(dòng)、勻速上升、勻速下降時(shí),貨物受到的拉力F和重力G是一對(duì)平衡力;而貨物在加速上升或加速下降時(shí),拉力F不等于重力G。即加速上升時(shí),拉力F>G,加速下降時(shí),F(xiàn)<G,不少學(xué)生認(rèn)為在勻速上升或勻速下落時(shí)F≠G,其實(shí)就是沒有真正理解牛頓第一定律。
1.每分析出一個(gè)力,應(yīng)找出該力的的施力物體和該力對(duì)物體產(chǎn)生的效果,否則,該力的存在就值得考慮。
2.只分析研究對(duì)象所受的力,不分析研究對(duì)象施給其他物體的反作用力。
3.不要把物體的受力分析和力的合成與分解相混淆,“合力”是物體實(shí)際所受各力的“等效力”,“分力”是從一個(gè)力的作用效果“等效”出來(lái)。“合力”“分力”都不是物體受到的真實(shí)力,因此在分析受力時(shí),不要畫出“合力”“分力”的圖示,即要保持其原滋原昧。
4.物體受到的多個(gè)力的作用點(diǎn)可以平移到同一點(diǎn)上,一般為重心處。
綜上所述,在分析物體受力情況時(shí),必須先確定研究對(duì)象,然后根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)分析,也可以用“假設(shè)法”來(lái)分析。在初中階段,還要注意抓主要因素,忽約次要因素進(jìn)行分析。不要漏掉一個(gè)力,也不要多分析一個(gè)力,這樣才能正確對(duì)物體進(jìn)行受力分析,從而學(xué)好物理中的力學(xué)問(wèn)題。初中階段的力學(xué)是學(xué)生最容易丟分的一個(gè)部分,做好了力學(xué)分析,物理的高分不再是夢(mèng)!