高中物理最重要的知識點——受力分析

　　受力分析的概念

　　物理學(xué)把研究對象抽象出來，看作一個孤立的物體，并分析它所受各外力特性的過程稱之為受力分析。

　　受力分析又稱畫隔離體受力圖，它是進(jìn)行力學(xué)計算的基礎(chǔ)。這是受力分析的基本概念，也叫狹義概念。

　　廣義上的受力分析，還包括建立直角坐標(biāo)系或利用力的封閉三角形法則來分析、探究與列方程計算。

　　受力分析的步驟

　　受力分析的具體步驟如下

　　1，找出適合的研究對象;

　　在進(jìn)行受力分析時，研究對象可以是某一個物體，也可以是保持相對靜止的若干個物體。

　　如何確定研究對象呢?一般來說我們遵循的原則是“先大后小，能大不小”的原則(也就是先整體后部分的原則);當(dāng)然了，對誰進(jìn)行受力分析，關(guān)鍵還是要對題意進(jìn)行分析。前面已經(jīng)提到，是“一般來說”，并不是全部。

　　2，畫受力圖;

　　我們一般采取先畫場力，后畫接觸力的順序進(jìn)行分析。在這里筆者提醒大家：接觸力的順序是先找彈力，后找摩擦力(只有在有彈力的接觸面之間才可能有摩擦力)。

　　還需注意的是，不要在受力圖中把分力畫出來(邏輯關(guān)系要搞明白，分力是后面對力進(jìn)行分解的步驟中出現(xiàn)的)。

　　3，進(jìn)行力的分解;

　　大部分的題是通過力的分解來對力進(jìn)行分析的。一般是建立直角坐標(biāo)系來進(jìn)行分解，有的題目中需要用到力的封閉三角形三角形法則。關(guān)于力的封閉三角形法則，我們在文章后面有專門的講解。

　　高中物理網(wǎng)建議大家把坐標(biāo)系畫成虛線，因為在筆者的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生往往因為把坐標(biāo)系的x與y畫成實線導(dǎo)致受力分析錯誤或者延誤時間的問題。

　　4，列方程，并求解;

　　大部分力學(xué)題目是需要建立直角坐標(biāo)系來進(jìn)行運算的，在x與y兩個垂直的方向上進(jìn)行分析，并列方程進(jìn)行求解。注意f=μN這個輔助公式。

　　對物理難題而言，往往并不是分析完某個物體的受力情況就能求解出來。大多數(shù)難題，都需要對多個物體進(jìn)行受力分析。

　　高中受力分析比初中要復(fù)雜的多

　　很多學(xué)生向我們高中物理網(wǎng)留言：我是新高一學(xué)生，目前在學(xué)習(xí)上遇到了困惑，就是受力分析這部分不太會用。高一的物理比初中難了很多啊。到底難在哪里呢?

　　王尚老師認(rèn)為，高中物理受力分析的難點主要有這三點：

　　1.受力分析的研究對象復(fù)雜;

　　2.受力分析方向主要為二維方向;

　　3.所研究的力更繁瑣、復(fù)雜;

　　力的合成與分解

　　初中我們研究的力，都是一維方向上的力，兩個力(或三個力)要么方向相同，要么相反。

　　如果兩個力有一定的夾角，怎么辦呢?

　　力的平行四邊形法則，給了我們矢量運算的科學(xué)依據(jù)，因此我們可以對不在同一條直線上的力(即有夾角的力)進(jìn)行運算。

　　這就是力的合成與分解的計算依據(jù)。

　　幾個力共同作用產(chǎn)生的的效果可以用一個力來代替，這個力就叫做那幾個力的合力，求一個已知力的分力的過程叫做力的分解。

　　合力與分力：如果幾個力共同作用在物體上產(chǎn)生的效果與一個力單獨作用在物體上產(chǎn)生的效果相同，則把這個力叫做這幾個力的合力，而那幾個力叫做這一個力的分力。合力與分力是一種等效代替關(guān)系。

　　沿同一直線的兩個方向相同的力，其大小等于這兩個力的大小之和.力的合成與分解互為逆運算。

　　力的正交分解

　　大部分的受力分析，需要用力的正交分解法來求。即建立兩個垂直(正交)的坐標(biāo)系，在坐標(biāo)系內(nèi)進(jìn)行投影分解。這實際上是借助了高中數(shù)學(xué)的坐標(biāo)計算方法。

　　物體受到多個力作用時求其合力，可將各個力沿兩個相互垂直的方向直行正交分解，然后再分別沿這兩個方向求出合力，正交分解法是處理多個力作用用問題的基本方法

　　具體而言，力的正交分解運算步驟為：

　　①正確選擇直角坐標(biāo)系。

　�、谡�交分解各力，即分別將各力投影在坐標(biāo)軸上，分別求出坐標(biāo)軸上各力投影的合力：

　　X軸方向上合外力的大小

　　Fx=F1x+F2x+…+Fnx

　　Y軸方向上合外力的大小

　　Fy=F1y+F2y+…+Fny

　　③合力方向可由平行四邊形法則或者三角形法則求得。

　　一般來說，受力分析后，還需要借助牛頓三大定律以及直線運動的相關(guān)公式來求解。

　　受力分析中正交分解法坐標(biāo)系方向規(guī)定

　　受力分析的問題，大多數(shù)都是要采用正交分解法來求解計算的。受力分析正交坐標(biāo)系建立的優(yōu)先考慮原則是：

　　x軸方向規(guī)定：物體運動方向，或運動趨勢的方向。

　　y軸方向規(guī)定：垂直物體運動的方向，或垂直其運動趨勢的方向。

　　最后，扶梯的問題，一般是x軸為水平軸，y軸為數(shù)值軸。這是王尚老師的解題經(jīng)驗，高中物理只有這樣一個特殊案例。

　　力的封閉三角形法則

　　力的封閉三角形法則可以認(rèn)為是平行四邊形法則的一個推廣。當(dāng)一個物體僅受三個力的作用處于平衡狀態(tài)時，這三個力首尾順次相連，構(gòu)成一個封閉的三角形。

　　當(dāng)然，力的封閉三角形法則也到多個力的合成。

　　只要將表示各個分力的有向線段首尾相接成一折線(與先后順序無關(guān))，那么從第一個有向線段的箭尾到最后一個有向線段的箭頭的有向線段就表示它們的合力F。

　　由此還可以得到一個有用的推論：如果n個力首尾相接組成一個封閉多邊形，則這n個力的合力為零，物體處于平衡狀態(tài)。

　　三角形法則看似簡單，其實這是受力分析比較難的地方，這里的很多問題涉及到了幾何的知識，還需要同學(xué)們課下多去總結(jié)相關(guān)的幾何內(nèi)容。

　　受力分析的重要性

　　受力分析是高中物理各個章節(jié)的基礎(chǔ)，因為物理的任何一個章節(jié)都是在研究各種各樣的力的。

　　同時，受力分析也是功與功率、機(jī)械能守恒定律、動能定理、動量守恒等要用到的。

　　受力分析，這看似簡單的四個字，當(dāng)然也是被老師提了一萬遍的四個字，并不是那么簡單。

　　看看我們近幾年北京的高考物理試題，尤其是壓軸題部分，有多少學(xué)生是栽在受力分析上。

　　因此，在學(xué)習(xí)受力分析的時候，大家一定要注意上課認(rèn)真聽講，多反思老師說過的化，課下也要多作總結(jié)。

　　還是那句話，受力分析是最根基的解決物理問題的方法。

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