魏 強
(安徽省滁州市天長中學 239300)
受力分析是提高學生高中物理解題能力的基礎,物體受力情況的不同會導致其在運動過程中出現(xiàn)不同狀態(tài),這意味著在研究物體狀態(tài)的過程中,應該聚焦受力分析,并不斷增強受力分析的準確性.需要注意的是,高中物理習題的解決,最為關鍵的一環(huán)在于選取研究對象,一旦多分析或者少分析相關力,都會導致結果錯誤.因此對于物理教師而言,應充分把握高中物理課程標準的內涵,應重點引入整體法以及隔離法對物體進行受力分析,促使學生在理解物體受力狀況時,能夠明確把握思考的切入點,避免在受力分析中缺少條理性和盲目性,這樣才能掌握更加高效的高中物理解題思路.
在高中物理受力分析中,整體法以及隔離法的應用極為廣泛,掌握整體法以及隔離法的應用場景以及策略能夠提高受力分析的準確性,需要注意的是,由于力作用的方式不同,可將其分為兩大類型,分別為實物對研究對象的作用以及物體借助場對研究對象產生的作用.具體而言,整體法指的是將多個物體視為一個整體,整體法注重培養(yǎng)學生由局部向全局過渡的思維路徑,體現(xiàn)的是整體原理在力學問題中的應用,其最大特點在于能夠明確整個物體或者系統(tǒng)的受力情況,如果不考慮系統(tǒng)內部各個物體模塊之間的作用力,此時可以借助整體法來分析受力情況.相比之下,隔離法主要應用在需要分析內部物體作用力的情形,其最大特點在于能夠將各個子部分或者物體的受力情形進行分析,主要應用于分析系統(tǒng)內部或者各個物體受到其他物體作用的情形.
受力情況的分析和確認是高中學生解決力學難點的重要切入點,需要注意的是,當研究對象不限于單一物體,而是由多個關聯(lián)物體構成的系統(tǒng),可優(yōu)先選擇隔離法求解,分別對各個物體開展受力分析,隨后由牛頓運動定理得出結論,當隔離法無法準確求得結論,可改用整體法進行受力分析.
當只求外力,可優(yōu)先使用整體法,整體法的應用條件一般為系統(tǒng)內各物體加速度相同.如果求系統(tǒng)內部物體之間相互作用,那么一般順序應用整體法以及隔離法.
圖1
例1如圖1所示,三角形木塊A質量為M,靜止放在水平面上,質量為m的物體B沿著A的斜面勻速下滑,已知下滑的初速度為v0,那么以下說法成立的是( ).
A.A與B對地面的壓力小于(M+m)g
B.A與B對地面的壓力等于(M+m)g
C.水平面對A的靜摩擦力向左
D.水平面對A的靜摩擦力為0
解析在分析受力情況時,應該按一般順序對物體的受力情況展開分析,即首先分析重力、隨后彈力,最后對摩擦力進行分析,通過對題干信息的分析采取整體法進行分析和解決.結合本題,由題干可知,物體B沿著斜面下滑,A靜止,兩者的加速度均為0,可將兩物體系統(tǒng)作為一個整體進行受力分析,這個物體只受豎直向下的重力和地面對其豎直向上的支持力.因此,答案BD正確.
另外,在高中物理力學受力分析試題中,還會涉及對物體內部受力狀況的分析,此時相對于整體法而言,隔離法的應用能夠更好的解決問題.
例2如圖2所示,假設A、B兩個物體質量相同,緊靠在一起,同時受到方向相反的水平作用力,即FA、FB,并且FA>FB,那么請問物體A施加給物體B的力的大小為多少?
圖2
解析由題干信息,先借助整體法求得FA和FB的之差,即FA-FB=2ma,隨后利用隔離法求得Fn-FB=ma(設物體A施加給物體B的作用力大小為Fn),兩式聯(lián)立,可得:
Fn=(FA+FB)/2
圖3
例3如圖3所示,A、B、C三個帶電小球質量均相等,在光滑的水平面上保持靜止狀態(tài),假如只將A球釋放,此時A球會獲得方向向右的加速度,即aA=1m/s2;假如只將B球釋放,此時B球會獲得方向向右的加速度,即aB=3m/s2,根據題干信息,假如只將C釋放,該球將出現(xiàn)什么情況?
解析假如分析單個球體的作用力,會讓分析和計算過程復雜化,所以本題適用于整體法,將三個球體視為一個整體和單獨分析三個球的受力情況是等效的,那么在解決該問題是將三個球看成一個整體,根據“三個小球整體合力為0”并結合牛頓運動定律建立方程式:
m*aA+m*aB+m*aC=0
通過代入題干已知信息,可知
aA=-4m/s2,并且方向向左
綜上所述,作為高中物理教學以及高考重點板塊,受力分析是學習高中物理各個知識點的基礎和前提,一旦學生沒有熟練掌握受力分析方法,則會影響高中物理的后續(xù)學習,甚至還會降低學生學習物理的興趣.由此可見,在高中物理教學中應重點培養(yǎng)學生受力分析意識以及思維,這是增強學生解題能力的關鍵和基礎,需要注意的是,在受力分析的過程中,應引導學生按正確的步驟和方法逐步推進,充分理解整體法以及隔離法在受力分析中的應用場景,這樣才能更好地利用整體法和隔離法突破解題難點.因此才能增強學生的分析物體運動狀態(tài)的能力.