物体受力分析思维及规范使用力符号的妙处

物体受力分析思维及规范使用力符号的妙处

黄永战

广西壮族自治区崇左市大新县大新中学

【摘要】受力分析是高中物理的基础知识也是重要的知识。学会受力分析对解决力学类物理问题是重中之重。如何规范的进行受力分析，如何建立好物理思维，本文从日常的教育教学中总结出实用的物理经验。

【关键词】受力分析、规范化、物理思维、物理步骤、物理符号

一、存在问题：学生在学习受力分析中普遍存在的问题是不知如何入手，乱画一通；出现多力少力现象；方向易画错；字母乱标。这些现像是学生没有养成良好的物理思维，作图没有规范化造成的。

二、受力分析的思维步骤：
1.明确研究对象：可以是一个物体，也可以是几个物体构成的整体。
2.按力的性质逐个进行分析。
1）重力：方向总是竖直向下
2）弹力：看与研究对象接触的地方有多少处，就可能有多少个弹力。
  ①点面（面面）接触时，所受弹力垂直平面指向受力物体；
  ②含有球面接触时，所受弹力是由接触点到球心的连线，由接触点沿连线指向受力物体；
  ③与绳子接触时，拉力由绳子接触点指向绳子中间；
  ④与弹簧接触时，弹簧压缩，所受弹力从接触点沿弹簧指向受力物；弹簧伸长时，所受弹力由接触点指向弹簧的中间；
  ⑤与杆接触时，所受弹力可能沿杆，也可能不沿杆。
3）摩擦力：有相对滑动时，是滑动摩擦力，方向与相对运动方向相反。没有相对滑动时，是静摩擦力，要用假设法或物体平衡、牛顿第二定律来判断。
4）电场力：一类为电荷之间的力，同性相斥，异性相吸。另一类是在电场线中的力，正电荷所受力与电场方向相同，负电荷所受力与电场方向相反。
5)磁场力：导线受力为安培力；带电粒子受力为洛伦兹力。

三、规范标注物体的受力符号。重力用G；弹力用F（通用）、N（弹簧弹力）、FN（压力或支持力）、T（绳子拉力）；摩擦力用f；电场力用FE;磁场力的安培力用FA、洛伦兹力用FL。谁对谁的力要用脚标标清楚，A对B的摩擦力用fAB，B对A的摩擦力用fBA，可以知道这两个力是相等的，减少了因过多使用不同字母而误认为有很多未知数的情况。

四、例题实战：

【例1】如图1所示，物体B静止在斜面C上，分析B物体的受力情况。

【解析】
第一步，明确研究对象,物体B；
第二步，按力的性质逐个分析；
1）重力GB竖直向下；
2）一个接触地方，属于面面接触，弹力垂直接触面由C指向受力物体B，为FNCB;
3）一个接触地方，摩擦力一个，物体B静止，是静摩擦力，用假设法可知C对B的静摩擦力方向沿斜面向上，为 fCB，受力图如图2所示。

【评价】思维清晰，规范的使用符号，重力GB，斜面支持力

本文系首都师范大学教师教育学院承担的领航者计划·广西壮族自治区“未来名师”项目阶段性成果

FNCB，C对B的静摩擦力fCB，准确的知道是那个物体对那个物体产生的什么性质的力。

【例2】如图3所示，物体B的上表面水平，当A、B相对静止沿斜面匀速下滑时，斜面C保持静止不动，分析B物体的受力情况。

【解析】

例2与例1相比，一是多了一个物体A；二是AB一起匀速下滑。多了一个物体A，就是多了一个接触面，弹力可能多一个，经判断AB间有弹力，因属于面面接触，垂直接触面指向受力物B，命名为FNAB。也可能多一个摩擦力，用假设法判断可知AB间没有摩擦力。B 物体的受力图如图4所示。

【评价】思维清晰，规范的使用符号，重力GB，斜面支持力FNCB，A对B的压力为FNAB，C对B的静摩擦力fCB，准确的知道是那个物体对那个物体产生的什么性质的力。

【例3】如图5所示，金属棒A放在一个光滑半圆形碗内，下部压着物体B，上部挂着物体C，弹簧处于伸长状态拉着上部，对金属棒进行受力分析。

【解析】

金属棒A的受力情况较为复杂，按正确的物理思维去进行，问题也简单。
第一步，明确研究对象，金属棒A；
第二步，按力的性质逐个分析：
1）重力GA竖直向下；
2）弹力，绕着金属棒一周看，接触的地方共有五个。
①下端与碗接触，属于球面接触，连接接触点和球心，方向沿连线由接触点指向金属棒A为FN1
②金属棒与物体B接触，属于面面接触，所受弹力垂直平面指向受力物金属棒A斜向下为FNBA
③金属棒A与碗边接触，属于点面（直线类归入平面）接触，所受弹力垂直平面指向受力物金属棒A，斜向上为FN2。
④金属棒上部与弹簧接触，弹簧处于伸长状态，所受弹力由接触点指向弹簧的中间为N
⑤金属棒A的顶端与绳子接触，金属棒A所受的弹力由接触点指向绳子的中间为T。

3）摩擦力，弹簧和绳子所绑的点没有摩擦力，光滑碗的两个点也没有摩擦力，只有物体B对棒A有摩擦力 fBA，受力图如图6所示。

【评价】思维清晰，规范的使用符号。重力GA，B对A的压力FNBA，碗对棒A的两个弹力FN1、FN2，弹簧的弹力N，绳子的拉力T，B对A的静摩擦力fBA，准确的知道是那个物体对那个物体产生的什么性质力。

对于物体受力分析，学生养成良好物理思维后，规范的使用物理符号，就能很好的去学习物理这个科目。