初中受力分析教学初探

初中受力分析教学初探

段玉梅

一、受力分析的重要性

受力分析是解决力学的基本功之一，因受力分析的不完全或错误常常是造成学生解题错误的原因。因为这一基本功掌握不好而导致学习上的困难，从而形成对物理学习的畏难情绪，这种情况是很普通的。初中学生刚刚接触物理时间不长，就是初三学生也不过一年多点，在处理有关力学问题时，往往对物体的受力情况很难作出正确的判断。而物体的受力情况的分析是否正确，直接关系着问题能否得到解决。如果受力分析错了，则一切都无从谈起。所以说正确地做出物体的受力分析非常重要。

二、受力分析的依据

1.依据各力的产生条件和性质特点:每种力的产生条件提供了其存在的可能性，由于力的产生原因不同，形成不同性质的力，这些力又可归纳为接触力和场力，接触力(弹力和摩擦力)的确定是难点，两物体直接接触是产生弹力和摩擦力的必要条件，弹力产生原因是物体发生弹性形变，而摩擦力的产生除物体间相互挤压外还要有相对运动或相对运动趋势。对于场力，重力总是存在(除由于质量很小而忽略的情况)，方向竖直向下;对于处在电场、磁场中的带电体，就要考虑是否受到电场力、磁场力等。

2.依据作用力和反作用力:一方面可以用来检验力的存在，对象所受的每个力都有施力物体和反作用力，找不到施力物体和没有反作用力的力是不存在的;另一方面，依据作用力和反作用力的关系，可灵活转换研究对象，由作用力判断出反作用力。

3.依据物体所处的运动状态:对有些力是否存在，或力的方向难以确定时，要依据物体所处的运动状态，运用物体的平衡条件或牛顿运动定律来判断。

三、受力分析的基本步骤

1.明确研究对象:确定我们要分析哪个物体的受力。选取研究对象的原则是要对问题研究尽量简便，研究对象可以是单个物体或物体的某一部分，也可以是几个物体组成的系统。

2.隔离物体分析:将所确定的研究对象从周围问题中隔离出来，进而分析周围有哪些物体对它施加力的作用，方向如何，并将这些力一一画在受力图上。

3.受力分析的顺序:先重力，再接触力(弹力和摩擦力)，最后场力。对于接触力应逐个接触面(或点)去找，有必要时要用力的概念和产生条件或假设法判断这个力是否存在。

4.进行定性检验:画出受力示意图后要进行定性检验，看一看受力情况与运动情况是否相符合。

四、教学中的几点体会

1.学生的前概念造成受力分析的错误:

应对策略:讲清道理、加强体验

举例:以下各题忽略空气阻力

例1:踢出去的足球在空中继续向前运动，它受到______的作用。

分析:空中飞行物体受力情况。可能有同学认为物体受到向前的推力。如果有这样一个向前的推力，就必须存在着该力的施力物体。然而我们却找不到这样的一个物体。因而物体并没有受到向前的推力作用，其实物体向前运动是由于惯性的缘故。把惯性和力混为一谈，这是不少学生分析物体受力时常见的错误。

例2:物体沿着光滑斜面自由下滑时，受哪几个力的作用?有人认为物体受到了下滑力的作用。如果有下滑力，那就应该有施力物体。下滑的物体除了重力之外，只可能受到斜面的作用力。由于斜面是光滑的这就没有了摩擦力，对物体只产生垂直于斜面的支持力作用，因此，不可能产生沿斜面向下的作用力。又由于没有其它物体与下滑的物体有联系，从而找不到下滑力的施力物体。所以，下滑力是不存在的。物体之所以沿斜面下滑，完全是重力作用的效果。

例3:物体B置于物体A之上，A受水平拉力F的作用使得A、B沿水平向右匀速直线运动，处于平衡状态。问A受到哪几个力的作用?

分析:在竖直方向上，物体B受到向下的重力和向上的支持力，此二力为平衡力，在水平方向上不受力。而有人总以为B除了受重力和支持力之外，还受到A施加的向左的摩擦力，其错误的原因在于没有从物体处于平衡状态时的受力条件进行分析。可以设想，如果在水平方向上B受到向左的摩擦力，而又没有向右的力的存在，那在水平方向上受到的力就不为零，也就不可能处于匀速运动状态了。

2.学生的知识储备不足造成受力分析的困难:

应对策略:适当补充

举例:作用力与反作用力;内力与外力

两个物体之间的作用力和反作用力，总是同时在同一条直线上，大小相等，方向相反，即F1=－F2(N=N')。①力的作用是相互的。同时出现，同时消失。②相互作用力一定是相同性质的力。③作用力和反作用力作用在两个物体上，产生的作用不能相互抵消。④作用力也可以叫做反作用力，只是选择的参照物不同。⑤作用力和反作用力因为作用点不在同一个物体上，所以不能求合力。

3.学生的分析方法含糊不请，造成分析的困难:

应对策略:隔离法特别重要，整体法也不容忽视。

隔离法:我们进行受力分析时，遇到的物体往往不是一个。首先要根据已知条件明确研究对象，即确定对哪个物体进行受力分析，我们只需要确定研究对象受到其它物体作用力的情况，而不去考虑研究对象对其他物体的力的作用。隔离体法就是把研究对象从它所在的力学环境中“隔离”出来，分析研究对象周围有那些物体对它施加了力的作用，各是什么性质的力，力的方向和大小怎样，并把它们一一画在受力图上。这种分析物体受力的方法，通常就叫“隔离体法”。它是分析受力最常用的方法。

例1:图25是一个建筑工地提升物体的装置示意图，其中AB是一个以O为支点的杠杆，且AO: OB=3∶4，D是一个系在杠杆B端的配重物体，重为2580N。人可以通过固定在杠杆A端的滑轮组提升物体。有一质量为60kg的工人站在水平地面上，他对地面的压强p0=1.2×104Pa。他利用该装置匀速提升一块木材时，配重物体D受到的支持力为N1，工人对地面的压强p1=0.8×104Pa;他利用该装置匀速提升一块钢材时，配重物体D受到的支持力为N2，工人向下的拉力为F2;已知N1∶N2=7∶6，提升木材时滑轮组的机械效率η=90%，每个滑轮质量都相等，绳重及滑轮与轴的摩擦不计，不计杆的重力，g取10N/kg。求:

小窍门:

1.画图时要按照一定的顺序，结合机械的组合，逐步递进。

2.尽量减少力的符号，作用力与反作用力是图与图之间的联系纽带。

图11

3.尽量从受力较少的物体开始分析、计算。

例.如图11所示的装置中，重600N的人用力拉绳，使装置处于静止。装置中的滑轮A重500N，滑轮B重200N，底板C重 100N。不计轴摩擦及绳重，人对底板C 的压力为_______N。

隔离法:人—滑轮A—滑轮B——底板C

整体法:人、滑轮B、底板C

4.受力分析既是重点，又是难点，变式练习不可少。

改变题目中的数值;已知量未知量互换

例:如图所示，某同学用一个动滑轮匀速提起一袋质量为180N的面粉，所用的拉力为100N，则动滑轮的机械效率为_______。

变式题1:甲、乙两位工人分别用如图所示的两种方式将同样重的一袋沙子提到高处，滑轮的重力小于沙子的重力，不计绳重和摩擦，哪个工人用力较小?

哪个工人所用的滑轮的机械效率高?

变式题2甲、乙两人用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的a、b两个滑轮组，把相同物体提升了相同的高度，则两滑轮组的效率及甲、乙两人所用的力Fa、Fb的比分别是(不计摩擦及绳重)

A.2∶3　2∶3

B.3∶2　3∶2

C.1∶1　3∶2

D.1∶1　2∶3