论“受力分析”过程中常见问题及解题方法

论“受力分析”过程中常见问题及解题方法

摘要：“受力分析”是学好高中物理的关键和前提，对于初学者经常会存在概念理解不透彻、没有注意到力的来源、研究问题时没有区分施力物体和受力物体、基础不扎实、不能准确判断力的存在与否等问题。为了能准确作出受力分析，应当结合一些方法解决问题，如假设法，整体法与隔离法。本文针对以上问题，浅析“受力分析”过程中常见问题及解题方法。

关键词：受力分析 研究对象 作用点 整体法与隔离法

“受力分析”是力学部分的重难点，是学生学习物理的基础，更是联系物理其他模块的桥梁。然而，也是学习中的易错点，很多同学因为知识掌握不扎实，受力分析过程中所作出的受力示意图常常不完整。究其原因，那是因为在分析物体所受到的力的过程中，需要学习者有一定的抽象思维分析能力去判断力的存在与否。在这几年的教学中本人发现，学生在“受力分析”过程中存在以下五点常错问题：

1、 理解错位，概念混淆，基础不扎实。对力的概念理解不到位，只是停留于表面认识，没有真正的去体会内在含义，往往是个人思维能力所限制，导致理解不到位，认知缺失也就体现在实际例子的应用上，分析问题肤浅，凭个人感知去做受力示意图。常见易错点诸如分析摩擦力方向时，对摩擦力的定义理解不透，没有注意到关键字眼—— “相对”。例如：图1所示，物体A 放在传送带B 上做运动，当V A 小于V B 时，物体A 受到的摩擦力的方向如何呢？首先，要明确研究对象，其次，要选择其接触面做为问题研究的参考系；最后，确定研究对象相对参考系做如何运动，这样就可以明确滑动摩擦力方向。（图2）此时物体A 相对传送带做向左运动，则其摩擦力方向水平向右。若V A 大于V B ，则物体A 相对接触面B 做向右运动，其所受摩擦力方向与相对运动方向相反，即水平向左。

V A

再例如：如图3所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜面体P 相连，P 与斜放在其上的固定光滑挡板MN 接触且处于静止状态，斜面体P 所受到的力示意图如图所示。斜面体虽然与挡扳MN 有接触，但是之间不存在挤压作用，所以不满足弹力产生的条件。

2、 合力与分力重复分析。没有很好理解合力与分力之间的关系——作用效果与等效替代关系。它们遵行平行四边形定则，如果都分析进去，那么研究对象就多受到一份作用力了，那样与实际情况不符合。图（4），在对A 进行受力分析时，初学者常常把合力与分力混为一谈，会把所受重力中的两个作用效果的两个分力也分析出来。

3、 没区分施力物体和受力物体。“受力分析”顾名思义研究对象为受力物体，把指定物体在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来，并画出受力示意，力的作用点一定是落在受力物体上，且分析出来的每个力能够找到各自的施力物体。往往在受力的分析过程中，常常也把研究对象产生的力也分析进去，这样的受力示意图是不正确的。例如，如图（5）所示，分析物体B 所受到的力，N 2是物体B 对墙壁的作用力，N 3是物体B 对物体A 的作用力，由于没有理解受力分析的定义，从而把物体B 所产生的力分析进去。

4、 不注重性质力的区别，受力示意图不准确。受力分析主

要是分析研究对象所受到的各个性质力，同学们在受力析时总体

原则是正确的，但常常忽略了物理意义，才导致没注意受力分析

的细节，不但要明白力的前因后果关，还要注意力的严谨表述，

不能张冠李戴，虽然数量上是一样的，但物理有它的规范与要求，

否则就是一门数学了。例如，图（6）所示，在选取结点O 为研

究对象时，对结点O 进行受力分析时，部分同学由于没有区分不

同的性质力，会把此时结点O 所受到向下的一个力定为重力G ，那是错误的。重力G

是重物受到地球的吸引力而来的，所以才引起绳子被拉伸的作用效果，作用在结点O 的力是OC 绳的弹力。

5、 不能准确判断力的存在。每个力的存在都能找到施力物体，但是每个力的存在与否，要能判断出来，这也是受力分析中的难点，做好这点需要较高的逻辑思维能力，也是物理抽象的地方所在。分析物体运动状态是看得见的，静止还运动可以直接分析，但是物体受到什么力就比较抽象了，需要一定的抽象思维能力。当然也不是凭空想象，要依据各个力产生的条件做为立足点，结合物体的运动状态具体分析，最好能结合牛顿运动定律。例如，图（7），物体A 与B 叠放在一起并靠在光滑的墙上，在外力F 的作用下处于静止状态。分析B 物体所受到的力。受力分析如图（8）所示，其中有一处力的错误，那就是墙对B 物体没有作用力，根据弹力产生的条件，两物体接触且要有挤压；此问题可以先去分析A 物体所受到的力，如图（9）所示，由共点平衡条件可知物体B 对A 作用力竖直向上且与G A 成一对平衡力，同牛顿第三定律知A 对B 的反作用力方向相反，经分析可得，故物体B 对墙没有作用力。

本人认为要学习好受力分析，注意常见错误性问题还不够，还得多掌握一些解题方法和细节。为了避免多余的力出现，受力分析时一般顺序是：一重力二弹力三摩擦力最后就是其他力（如电场力，磁场力等）；要掌握好接触力和非接触力的存在条件，做到客观，实事求是，不捏造，不虚构，科学分析。受力分析过程中比较完善的做法就是要熟练使用力的平衡条件和牛顿运动定律，结合假设法——属于反证，即在不知道力是否存在

的情况下，可以使用此方法分析，通过论述证明得到。

例如：A 物体处于如图（10）所示，A 物体的受力情况，作出力的示

意图。假设斜面对A 有作用力，根据弹力产生的条件分析可得，由于物

体A 处于静止平衡状态，合力为零，经分析可知，该力存在会使物体A

（绳竖直、光滑）

受力不平衡，故假设斜面对A有作用不成立。

除此之外，还有一种常用的分析方法——整体法与隔离法。

整体法从局部到全局的思维过程，是系统论中的整体原理在力学中的应用。它的优点是：通过整体法分析物理问题，可以弄清系统的整体受力情况，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。通常在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（内力）时，用整体法。

隔离法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。它的优点是：容易看清单个物体的受力情况，问题处理起来比较方便、简单，便于理解。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。

例如：如图所示，质量均为m的两木块a与b叠放在地面上，a受到斜向上与水平成θ角的力作用，b受到斜向下与水平成θ角的力作用，两力大小均为F，两木块保持静止状态，则()

A．a、b之间一定存在静摩擦力

B．b与地之间一定存在静摩擦力

C．b对a的支持力一定小于mg

D．地对b的支持力一定大于2 mg

解析：分析AC选项时，优先考虑隔离法，即选取a物体为研究对象，结合平衡条件即可分析得出。分析BD选项时，优先考虑整体法，因为物体ab都处于静止平衡状态，整体所受合力为零。可以轻易的得到b与地之间不存在静摩擦力，地对b的支持力等于2mg。

综上所述，受力分析是学习力学的核心部分，只有对各个性质力的定义深透的理解，才是学好力学的基础，以不变应对万变，通过练习中去加深理解，去体会物理规律，总结解题方法，正确掌握“受力分析”的方法就不会太遥远了。

参考文献

[1]梁昆淼．力学，上册（修订版）．高等教学出版社，1978，12修订第２版，64.

[2]漆安慎杜婵英.力学,高等教育出版社.1997,7,1版,222.