高中物理受力分析之淺見 論文

021年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文

高中物理受力分析之淺見摘要：高中物理課程主要是學(xué)習(xí)動力學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、原子物理、光學(xué)幾大部

分內(nèi)容，高一最開始就是動力學(xué)，而力是整個高中階段物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)內(nèi)容，在以后的整個高中物理學(xué)習(xí)中占據(jù)很大的比例，學(xué)好力是學(xué)好其它部分內(nèi)容的重要保障。學(xué)生往

往容易在“受力分析”這一步就受到阻礙，甚至產(chǎn)生畏難心理。糾其原因，主要是因為學(xué)生沒有從力的來源、分類等角度充分認(rèn)識各種力，沒有掌握受力分析的正確順序以及

方法造成的。關(guān)鍵詞：受力分析，主動力，被動力，運動狀態(tài)，整體與隔離

[1]引言：受力分析

是指將研究對象（某一物體或者是某一系統(tǒng)）與其它物體或系

統(tǒng)孤立開，分析與它直接接觸或間接接觸的其它物體或系統(tǒng)對它的相互作用，并且畫出力的示意圖的過程。學(xué)生在受力分析過程中經(jīng)常會出現(xiàn)“漏力”、“添力”，甚至找錯力

方向、算錯力的大小等錯誤，這些錯誤嚴(yán)重阻礙了學(xué)生對高中物理動力學(xué)、電磁學(xué)、乃至熱學(xué)的理解。大多數(shù)學(xué)生在受力分析時采用重力彈力摩擦力的分析順序，本

文主要是從力的分類角度出發(fā)，重新安排受力分析的順序，輔助一定的受力分析方法，以典型例題為引，幫助學(xué)生正確快速進(jìn)行受力分析。

一、力的分類1．常規(guī)分類

（（1）按力的性質(zhì)分：重力、彈力、摩擦力、電場力、磁場力、分子力等；

2）按力的效果分：動力、阻力、拉力、支持力、引力、斥力、向心力、浮力等；2.按理論力學(xué)理論分：

1）主動力：重力、彈簧彈性力、靜電力和洛侖茲力等有“獨立自主”的大小和（方向，不受其它力的影響，處于“主動”地位，叫做“主動力”。

重力是地球作用于質(zhì)點的萬有引力，方向豎直向下，重力的大小只跟質(zhì)點距地心的距離以及所處的緯度有關(guān)。彈簧彈性力遵循胡克定律，與彈簧本身及形變量有關(guān)。靜電

力和洛侖茲力與電場、磁場以及帶電體本身有關(guān)。[2]

2）被動力也稱為約束反作用力，當(dāng)物體的運動時受到的限制叫做約束，受到約（束的物體將會受到約束反作用力，這種力沒有自己“獨立自主”的大小和方向，最初不

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能知道有沒有，它的有無及大小主要取決于主動力情況和運動狀態(tài)，處于“被動”地位。像物體間的擠壓力、繩的拉力、桿的拉力或支持力、摩擦力等都屬于被動力。

由以上情況可以看出，主動力基本已知，比較容易分析，而被動力具有不確定性，沒有確定的大小甚至方向，而且隨時跟著條件的改變發(fā)生沒有固定規(guī)律可循的變化，它

像一個“謎”，需要耐心、仔細(xì)地去探究。二、受力分析

1．受力分析順序：

從以上力的分類情況可以看出，受力分析時先分析主動力，再分析被動力較為合理。大致流程如下：

圖

1

受力分析流程根據(jù)題意確定研究對象是受力分析最基礎(chǔ)的一步，也是第一步，只有先確定研究對

象及其運動狀態(tài)，將它與周圍物體隔離開來，才有可能對其進(jìn)行正確的受力分析。選定的研究對象可以是某一個物體，也可以是某些物體組成的一個系統(tǒng)，但是要注意區(qū)分哪

些是系統(tǒng)內(nèi)力，哪些是系統(tǒng)受到的外力，對系統(tǒng)分析時只需要分析外力即可。第二步是分析研究對象受到的主動力，根據(jù)主動力的特點很容易分析出來，這里要

注意，題目中給出的外加力也應(yīng)該在此時分析出來，否則會影響后面對于被動力的分析。如果研究對象是輕繩、輕桿、輕環(huán)，或者電磁學(xué)中的電子、質(zhì)子等，主動力里面的重力

就不用分析，這些一般都是重力不計。021年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文

2．被動力的分析方法：

在這我們先要弄清楚一個概念——運動狀態(tài)，運動狀態(tài)是指物體在機(jī)械運動中相對于選定參考系的狀態(tài)，高中階段我們通常默認(rèn)選擇地面或者相對地面靜止的物體來做參

考系，。而運動狀態(tài)有一個非常直觀的物理量可以描述，那就是“速度”，只要速度改變，運動狀態(tài)就會發(fā)生變化，運動狀態(tài)與受力狀態(tài)的關(guān)系大致是這樣的：

圖

2

運動狀態(tài)被動力由于不能“獨立自主”，因此它的存在受多種因素的影響，比如運動狀態(tài)、

是否受其它力、其它力的大小和方向等等。對于被動力的分析是一大難點，但是也不是沒有規(guī)律可循，正因為它的“被動”，我們知道它是“被需要”的。在具體分析時可以

采用隔離法、整體法、假設(shè)法等，結(jié)合運動狀態(tài)加以分析。（1）隔離法：把某個物體或某個過程分析從物理問題中隔離出來分析的方法。

圖

3

例題

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本題將物體隔離開來對物體進(jìn)行受力分析，物體受到的主動力有豎直向下的重力、水平向左的彈簧彈力，斜向上的外加拉力，由題意可知剛開始沒有被動力，如下左圖；

撤去F時由于豎直方向僅有重力的作用，所以“被動需要”水平面提供豎直向上的支持力，下中圖；剪斷彈簧時，依然不“需要”水平面的支持力，如下右圖：

圖

4

例

1

物體受力分析圖

5

例

1

答案解析

（2）整體法：一般是情境中有兩個或兩個以上的物體，對整個系統(tǒng)或整個過程進(jìn)

行分析。整體法分析時不需要考慮系統(tǒng)內(nèi)物體間的作用力，這屬于內(nèi)力，只需要考慮系統(tǒng)外的物體對系統(tǒng)的作用力也就是外力。

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圖

6

例題

2【解析】先把題目中的4塊磚當(dāng)做一個整體，對整體進(jìn)行受力分析，如左下圖，整

體受到的主動力包括在豎豎直向下的重力4mg，被動力是兩個水平方向的壓力，以及兩個相等的豎直向上的摩擦力f，由平衡條件可得：2f=4mg，f=2mg，由此可得：第1塊

磚和第4塊磚受到木板的摩擦力大小都等于2mg。圖

7

例

2

受力分析

將第1塊磚和第2塊磚當(dāng)作一個整體后進(jìn)行受力分析，如右上圖，受到的主動力為豎直向下的重力2mg，木板對第1塊磚向上的摩擦力f=2mg；被動力為水平方向的壓力，

由平衡條件可以知道系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，所以“不需要”第

2

塊磚和第

3

塊磚之間的摩擦力，故選A。

（3）假設(shè)法：

[3]判斷彈力有無：即假設(shè)接觸處有彈力，看物體的運動狀態(tài)是否與當(dāng)前情況一致，

若一致，則假設(shè)正確，接觸處有彈力；若不一致，則假設(shè)錯誤，接觸處無彈力。但“假設(shè)法”同樣有其局限性，它只能解決相對較簡單的情況。我們前面說過彈力

是被動出現(xiàn)的，它屬于被動力。彈力是否存在，是由主動力和運動狀態(tài)決定的。判斷摩擦力有無：

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圖

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假設(shè)法判斷摩擦力圖

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例題

3

圖

10

例

3

受力分析【解析】對整體分析，主動力包括：豎直向下的總重力、斜向上的外力，被動力是：

豎直向上的支持力、水平向右的摩擦力，因為水平方向上平衡，有Fcosθ=f，知地面對斜面的摩擦力逐漸減小。故A正確，B錯誤。

對隔離物塊分析，主動力有：重力、拉力，被動力是：支持力、摩擦力處于平衡，62021年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文

但是摩擦力的方向不能確定，可以采用假設(shè)法，假設(shè)拉力的最大值大于重力的下滑分力，靜摩擦力沿著斜面向下，則：F-f-mgsinθ=0，故拉力減小后，靜摩擦力先減小后反向增

1加；假設(shè)拉力的最大值小于重力的下滑分力，靜摩擦力沿著斜面向上，則：F+f-mgsinθ=0，

1故拉力減小后，靜摩擦力一直增大。故C正確，D錯誤。故選AC。

3．受力分析注意點：

在進(jìn)行受力分析時還要注意以下幾點：1）分力跟合力的關(guān)系：分力跟合力是等效替代的關(guān)系，它們不能同時出現(xiàn)在受

（力分析圖中，研究合力時就不要再畫分力，畫分力的時候就不要再把合力放上去，避免

重復(fù)研究導(dǎo)致錯誤。（2）注意效果力的分析：受力分析時注意不要將部分效果力放進(jìn)去，比如向心力，

但支持力、壓力雖然也是效果力，它們也是被動力，受力分析時要根據(jù)實際“需要”來研究。

（3）分析方法的應(yīng)用：受力分析并不局限于某一種方法，一個問題中往往需要多

種方法的綜合應(yīng)用，要根據(jù)具體問題靈活對待。小結(jié)

學(xué)習(xí)方法的正確與否直接關(guān)系到學(xué)習(xí)效果，尤其是針對高中物理的學(xué)習(xí)，大多數(shù)學(xué)生本來就覺得學(xué)好高中物理比較困難，選對方法就顯得尤為重要。學(xué)習(xí)過程中要有整體

意識、框架意識，不能將知識點或者方法孤立起來，要想辦法找到它們的聯(lián)系、規(guī)律，綜合應(yīng)用多種解題方法，這樣才可能使難題迎刃而解。作為高中生，只有在不斷的學(xué)習(xí)

和思考過程中，慢慢