受力分析的基本方法和原則

1、受力分析的基本方法和原則對物體進行受力分析這看似微不足道的一步， 其實是處理力學問題乃至所有涉及力和運動的綜合問題中至關重要的一步， 能否正確分析出研究物體的受力， 將直接影響到后續(xù)解題過程的展開以及最終結果的正確性。那么，怎樣才能走好這第一步呢？一、受力分析的一般步驟先來回顧一下各種常見力的特點。重力：由于地球的吸引而使物體受到的作用力。地球表面附近的一切物體都要受到重力的作用。因此，只要研究的對象是實際物體，重力就肯定存在。彈力：相互接觸的物體間才會產生彈力，但接觸不一定有彈力，只有當接觸處存在彈性形變時，彈力才會出現(xiàn)。摩擦力：彈力存在是摩擦力存在的前提，因此摩擦力的分析應該放在彈力之后。

2、兩個相互擠壓的物體間若有相對滑動， 則它們之間會出現(xiàn)滑動摩擦力； 兩個相互擠壓的物體間若有相對滑動的趨勢，則它們間會出現(xiàn)靜摩擦力。如果研究的物體處在更為復雜的環(huán)境中，如周圍有某種液（氣）體、電場或者磁場，那么還要分析物體是否受到浮力、阻力、電場力或磁場力等的作用。綜上所述，可以將受力分析的一般步驟歸納為：重力肯定有；彈力看四周，形變就存在，不形變則沒有；分析摩擦力，看看運動否？趨勢也可以；復雜環(huán)境中，不忘電磁浮。但要注意，這幾句話中的“形變”指“彈性形變”，“運動”指“相對運動”。為了方便記憶，甚至可以將上述幾句話進一步精簡為二十字的口訣：重力肯定有，彈力看四周，分析摩擦力，不忘電磁浮。二、受

3、力分析的基本原則初步分析之后，如果能對照受力分析的基本原則換個角度檢查一下分析結果的正確性，這樣才能做到萬無一失。兩個基本原則依次為：（ 1）每個力都必須有施力物體；（ 2）受力情況必須和物體的運動狀態(tài)相吻合。例： 有人認為“物體以某一初速沖上光滑的斜面后，物體在上滑過程中受到沿斜面向上的沖力作用，在下滑過程中受到沿斜面向下的下滑力作用?！苯猓?物體在全過程中只受到重力和斜面對它的支持力兩個力的作用，在上滑過程中物體并沒有受到沿斜面向上的沖力作用，之所以能沖上斜面，是因為具有初速度，不要把物體的這種慣性表現(xiàn)當作一個力； 在下滑過程中物體也沒有受到沿斜面向下的下滑力的作用，之所以下滑，是因為重力

4、產生了一個使物體向下滑動的效果。這里多分析出來的“沖力”和“下滑力”都可以用第一原則來進行檢驗，顯然，它們都沒有施力物體，因此不存在。例： 物體 A 放在水平傳送帶上，且A 與傳送帶保持相對靜止，如圖所示，若傳送帶向右勻速運動，試分析A 的受力。解： A 物體僅受兩個力作用：重力和傳送帶對A 產生的彈力。需要特別注意的是傳送帶對A 物體并沒有靜摩擦力，這一點可以借助受力分析的第二原則來進行檢查。假如認為傳送帶對A 物體有靜摩擦力，那么，A 物體共受三個外力作用，其中重力、彈力在豎直方向，而靜摩擦力在水平方向，三者不可能相互平衡。 可是實際上A 物體和傳送帶一起勻速運動，受力必須平衡。初步分析的

5、結果與實際運動狀態(tài)發(fā)生了矛盾，矛盾產生的原因就是靜摩擦力其實并不存在。三、受力分析的常用方法根據涉及的物體個數和解題需要，常用的受力分析方法可分為兩種：（一）隔離法顧名思義，將單個物體從周圍環(huán)境中“隔離”出來進行受力分析的方法。例： 如圖所示， A、B、C三木塊疊放在水平桌面上，對B 木塊施加一個水平向右恒力F，三木塊共同向右勻速運動，三木塊的重力都是G，分別畫出三木塊受力示意圖。分析： 既然要求對三木塊進行受力分析，隔離法是唯一的選擇。但隔離順序的選擇要講究一點技巧，通常按照受力個數從小到大的次序進行，整個處理過程會簡單一些。解：隔離 A 木塊分析，按照受力分析的口訣：（ 1）重力肯定有；（

6、 2）彈力看四周周圍只有木塊 B 和 A 接觸，接觸處也有彈性形變，因此 B 對 A 有向上的彈力；（3）分析摩擦力結合受力分析的第二原則可知，A、B 間不可能有靜摩擦力存在，否則A 不可能向右勻速運動；（ 4）不忘電磁浮此處空氣產生的浮力忽略不計，電磁力也不存在。隔離 B 木塊分析，按照受力分析的口訣：（ 1）重力肯定有；（ 2）彈力看四周周圍除了拉力F 的施力物體與 B 接觸外，還有木塊 A、C分別與 B 接觸，且接觸處均有彈性形變，因此A 對 B 有向下的彈力，C 對 B 有向上的彈力；（ 3）分析摩擦力根據牛頓第三定律，A 對 B 沒有靜摩擦力，但B 相對于C有向右滑動的趨勢，所以C

7、對 B 產生水平向左的靜摩擦力；（ 4）不忘電磁浮理由與結果同A。隔離 C 木塊分析，按照受力分析的口訣：（ 1）重力肯定有；（ 2）彈力看四周木塊 B，地面分別與 C 接觸，接觸處均存在彈性形變，因此 B 對 C有向下的彈力，地面對 B 有向上的彈力；3 ）分析摩擦力根據牛頓第三定律，B 對 C 有水平向右的靜摩擦力，而C相對于地面有向右滑動的趨勢，所以地面對C產生水平向左的靜摩擦力；（ 4）不忘電磁浮理由與結果同A。（二）整體法指將幾個物體（通常為運動狀態(tài)相同的物體）同時從周圍環(huán)境中“隔離”出來進行受力分析的方法。例： 如圖所示， A、 B 兩個長方形物體靜止地疊放在傾角為的斜面體上，斜面

8、也處于靜止狀態(tài)，設 A、B 的重力大小分別為、，試斜面對B產生的摩擦力。分析： 按照常規(guī)思維，要想求斜面對B 的摩擦力，必須先搞清A 對 B 的壓力和靜摩擦力，這又需要先去分析A 的受力，因此求解過程分兩步才能完成。但是換個角度看，既然A、B 兩個物體運動狀態(tài)完全相同，何不將它們看成一個整體的兩個部分？任一部分和其它物體間的相互作用力，都可以看成整體和其它物體間的相互作用力，反之亦然。這就是整體法處理問題的基本原理。解： 將 A、 B 組成一個整體，整體受力如圖。斜面對整體產生的摩擦力屬靜摩擦力，不能使用計算，此題只能利用平衡條件求解。將整體的重力按效果進行分解。沿斜面方向與相互平衡，所以方向

9、沿斜面向上。說明： 為了排除A、B 兩部分之間相互作用力（即內力）的干擾，可以借鑒生活中包裝禮品的方法，設想用一張不透明的輕質紙將 A、 B 嚴密包裹好，從外部看，這就是一個圖章形狀的單一物體。實踐證明：這種處理方法簡單有效。思考：上題中，設斜面體的重力大小為，那么地面對斜面體產生的摩擦力大小是多少？（提示：對 A、B 斜面體三者組成的整體進行受力分析。 ）例： 如圖所示，質量都是 m的 4塊磚被夾在兩木板之間靜止。求中間兩塊磚之間的摩擦力。分析： 本題單一地使用隔離法，處理過程比較復雜；單一地使用整體法，中間兩塊磚間的摩擦力不會出現(xiàn)。此時，應考慮將整體法與隔離法相結合。解： 對四塊磚組成的整

10、體進行受力分析，如圖所示：由平衡條件可知：則在對左側兩塊磚組成的整體進行受力分析，如圖所示：豎直方向由于與等值反向，兩力已經平衡，因此中間兩塊磚之間沒有摩擦力，或者說兩者之間的摩擦力為0。說明： 在一些復雜的問題中，直接將所有物體組成整體后，待求力變成了內力， 在受力分析圖中無法體現(xiàn)，這時就要注意將整體法與隔離法相結合，在這種處理思想下，研究對象的選擇又變得很重要，選不好研究對象，會使問題復雜化，甚至解不出結果。相反，選好研究對象，會使問題簡化。新課標人教版教材中，沒有把“物體的受力分析”作為獨立的一節(jié)，這并不意味受力分析的過程不重要，相反是因為受力分析的過程已經滲透到物理學的各個知識領域，屬

11、研究物理學的基本功，沒有必要單獨列出。因此，實際分析力學問題時不僅不能遺漏這一步，而且要完美地走好這一步！四、變式練習1分別畫出圖中A、B 兩物體的受力示意圖（A 和 B 均靜止）2如圖所示，用力F 將一個木塊壓在傾斜板上靜止不動，則木塊（）A有可能只受兩個力作用B有可能只受三個力作用C必定受四個力作用D以上說法都不對3如圖所示， A、B 兩物體排放在水平面上，在水平力F 的作用下處于靜止狀態(tài)在以下情況中對B 進行受力分析。（ 1）B 與水平面間無摩擦。（ 2）B 與水平面間及BA 之間都存在摩擦。4如圖所示，人重600N，木板重 400N，人與木板，木板與地面間動摩擦系數均為0 2，現(xiàn)在，人用一水平恒力拉繩子，使他與木塊一起向右勻速運動，則人拉繩子的力及人與木塊間的摩擦力分別是多少？5如圖所示， 光滑