受力分析即把指定物体(研究对象)在特定的物理情景中所受的外力找出来,并画出示意图。进而根据运动状态分析力的关系,或者根据力的关系分析物体运动状态。
注意,初中阶段遇到的受力分析模型,绝大部分情况是平衡状态. 即通过物体受力平衡(合力为零)分析得到未知力的大小、方向。而非平衡态的情况在初中阶段很少,其目的一般是通过分析物体受力情况判断物体的运动状态.
受力分析是解决物理力学问题的工具,可以把抽象的力转化为直观模型(示意图),进而分析物体受力关系或运动状态,为后续摩擦力、压力压强、浮力、简单机械的学习奠定基础。
① 牛顿第一定律:一切物体在不受力时,总要保持静止或匀速直线运动状态不变。
② 平衡力:当物体受到几个力,但仍处于静止或匀速直线运动状态时,我们就说这个物体处于平衡状态(或受平衡力);
③ 相互作用力(牛顿第三定律):任何两个物体之间的相互作用力总是成对出现,并且大小相等、方向相反,作用两个物体、同一条直线上。
(1) 首先确定分析对象,注意区分施力物体和受力物体.
(2) 确定物体是否处于平衡状态(静止或匀速直线运动).
(3) 画示意图:分析物体受力情况时,要分析物体受哪些力,明确这些力的大小和方向.在分析物体受力情况时,一般按重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序进行分析,不要无缘无故地添加或省去某个力.
(4) 根据力的示意图,检查物体受力分析的结果是否为受力平衡(合力为零);如果合力不为零,很有可能是因为漏画或多画了某个力,就行纠正.
(5) 分离出同一条直线上的力,写出受力平衡方程,如此就可以得到未知力的大小.
1、隔离法:隔离法是指对物理问题中的单个物体或单个过程进行分析、研究的方法.在力学中,就是把要分析的物体从相关的物体体系中隔离出来,作为研究对象,只分析该研究对象以外的物体对该对象的作用力,不考虑研究对象对其他物体的作用力(作为理想化环境处理).
其优势在于,容易看清单个物体的受力情况或单个过程的运动情形,问题处理起来比较方便、简单.在分析系统内各物体(或一个物体的各个部分)间的相互作用时用隔离法.如果问题比较复杂,涉及的未知量较多,只“隔离”一个物体不够,还必须“隔离”第二个、第三个物体等.
2、整体法:整体法是指对物理问题中的整个系统或整个过程进行分析、研究的方法.在力学中,就是把几个物体视为一个整体,作为研究对象,受力分析时,只分析这一整体对象之外的物体对整体的作用力(外力),不考虑整体内部之间的相互作用力(内力).整体是以物体系统为研究对象,从整体或全过程去把握物理现象的本质和规律,是一种把具有相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的多个物体,多个状态,或者多个物理变化过程组合作为一个整体加以研究的思维形式.
通过整体法分析物理问题,可以弄清系统的整体受力情况和全过程的受力情况,从整体上揭示事物的本质和变化规律,从而避开了中间环节的繁琐推算,能够灵活地解决问题,适用于系统内各物体保持相对静止或匀速直线运动的状态。
● 文章来源于学而思S级教师王淇磊的个人公众号
● 北京化工大学硕士、4篇SCI文章第一作者
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