高中物理力的分析

高中物理力的分析

一、概述

在高中物理阶段，力学占据着十分重要的位置，除去电学和光学部分，其他内容都无法脱离力学单独存在，力学学的好，基本可以获得高考物理的一半分数，另一半分数，如果你没有学好力学，也很难拿到。力学的基础是受力分析，而受力分析的基础是要掌握各种力的性质。我们经常接触到重要的几种力有：弹力（这个力又分为几种情况，我将在后面的内容中加以说明）、摩擦力、电场力、洛伦茨力、安培力、重力以及万有引力下面我将就这几种力，逐一介绍其性质和特点，相信大家掌握这些内容后，能够熟练的对物体进行受力分析，夯实高中物理的力学基础。

二、弹力顾名思义是由物体弹性形变而产生的一种力，但由于涉及到物体形变的计算非常复杂，因此在高中我们所涉及的物体一般为认为是刚性的，即无论其产生多大的弹力，其形变都非常之小，可以忽略不计，当使产生形变的外力消失后，物体都会迅速恢复原状，其恢复的时间也可以忽略不计，即这种弹力是可以突变的。（这里所说的物体可以是接触面，细绳或者横杆）。当然当题目中提到物体是橡胶等材质或者是弹簧时，我们就不能认为其为刚性了，相应的以上刚性物

mgcos

物块所受的合力为mgsin a。在这个模型中我们的已知条件为：物块沿斜面自由下滑，即物块做加速运动的方向，由此得出物块所受合外力的方向，并已知重力的大小和方向，以及支撑力的方向。

模型2

同样为此图形，斜面绝对光滑，物块与斜面相对静止，

与斜面一起向左做匀加速直线运动，加速度未知，假设为a，我们来观察一下物块运动状态的改变对其所受支持力的影响。

由题意可知物体所受合外力的方向为向左水平方向。重力的大小和方向已知，支持力的方向已知。

由力的三角形得出支持力为mg/cos a ,物体所受的合外力为mgtan a ,由此得出a为gtan a。由以上两种情况可以看出物块的运动状态对其所受支持力的影响。同时一个物体

2. 3.

mgcos mgsin

会瞬间发生改变。在与绳子长度方向向垂直的方向，认为绳子是绝对柔性的，即极其轻微的力都可以使绳子发生形变。

另外在题目中绳子通常为细绳，即只有长度，没有半径的理想模型。（如果题目中提到为橡皮绳，则其性质更接近弹簧,

我们通常当作弹簧近似处理）2•力的大小和方向

由于绳子这一模型特点，绳子的力一定是沿着绳子的长度方向。而且对于同一根绳子，如果绳子的拐点（指滑轮之类的拐点）处于静止或匀速转动的情况下，同一根绳子产生的力是相同的。下面几个简易的模型，大家可以看一下：

模型1

已知条件为滑轮处于静止状态，其重量不计，滑轮下方

悬挂一个质量为m的物体，绳子两端与竖直方向所成角度分别为B 1和B 2,两者是否相等，若B 1和B 2为已知，绳子的拉力T为多少？

首先来处理第一个问题，由滑轮静止我们得出( 1)绳

子两端的拉力相等。(2)滑轮所受的水平与竖直方向的合力均为0。所以得出：

(1) Tsin B 1= Tsin B 2

(2) mg= Tcos B 1+ Tcos B 2

结论B 1= B 2, T=mg/2cos B

模型2

墙壁中插有一水平横杆，横杆的另一端装有滑轮，细绳

一段固定于墙上，通过定滑轮后悬挂一质量为m的重物，细绳在通过滑轮前与水平方向所成角度为30°,系统处于静止

状态，求绳子对定滑轮合力的大小和方向。

mg

在定滑轮下方绳子的拉力为mg由于系统处于静止状态, 所以在定滑轮两端绳子的拉力是相等的，其上方的拉力也为mg然后有力的四边形法则即可得出其合力的大小与方向。

得出绳子对滑轮的合力大小为mg方向左下方与水平方向成30°角。

3 •做功情况

绳子的拉力在题目中如果充当牵引力的角色，会对物体做功。但也会经常充当向心力的角色，由于其时刻与物体的运动方向垂直，所以不对物体做功。

（三）弹簧的弹力

1.物理模型的介绍

高中物理题目中出现的弹簧多为轻质弹簧，首先其质量忽略不计，其次受到外力产生形变，外力撤去后可以完全恢复初始状态。弹簧的弹力与绳子的拉力一个显著的区别在于弹簧受外力作用时，其形变较大，外力撤去后，其形变无法瞬时恢复，产生的弹力无法瞬间发生改变。具体区别请看以下两个模型：

如图，一个质量为m的小球被两个细绳系住，左侧细绳水平，右侧细绳与竖直方向成45°角，此时将左侧细绳剪断瞬间，求小球所受的合力，如果将右侧的细绳更换为弹簧，此时小球所受的合力又是多少？

第一种情况:

左侧细绳剪断后瞬间，小球开始以右边细绳悬挂点为中心，以细绳为半径摆动，此时小球的加速度方向是与右侧细绳垂直的，由力的三角形得出，小球所受合力大小为一第二种情况：

当左侧细绳没有被剪断时，左侧细绳的拉力由力的三角形得出为mg此时小球处于静止状态，当左侧拉力消失后，小球所受的合外力与该拉力大小相等，方向相反，所以此时小球所受的合外力大小为mg 方向水平向右。

两个图形看似极其相似，但却采用了不同的方法，得出了不同的结果，其根本原因就在于，第一种情况，当左侧细绳剪断的瞬间，右侧细绳所受外力发生了改变，其产生的弹力也瞬间发生改变，所以我们要用第一种情况的方法来解题。而第二种情况，由于弹簧的弹力无法瞬间发生改变，物体在初始状态时为静止，现在突然撤去一个外力，但另外两个力无法在瞬间发生变化，因此我们用第二种方法来解题。

2.力的大小和方向

弹簧弹力的大小与弹簧的行变量成正比，F=kx，弹簧的

形变应当在形变范围内，方向与形变的方向相反，指向初始位置的方向。另外弹簧还有一个不是经常用到的性质，如果一根弹簧的长度变成原来的一半，其弹性系数变为原来的一半。另外橡皮筋是一种介于弹簧与绳子之间的物体，其性质间具细绳与弹簧的性质，首先其具有