浅谈“受力分析”在力学复习中的应用

时间:2022-08-07 06:54:19

浅谈“受力分析”在力学复习中的应用

新课标下的物理教材虽然对物体受力分析的学习要求不高,而力学是初中物理的重要基础之一,也是学生学习的一个难点。它所涉及的物理现象五彩缤纷,但要点明确,线条十分清楚。立足于“新课标”,落实“三维”教学目标,为培养学生的创新能力,提高学生分析问题,解决问题的能力。应充分挖掘教材,采取有效的方法,对提高力学总复习的整体效果,起着至关重要的作用。现就本人在复习中以力的分析为主线进行复习谈点体会。

一、理解力的概念是进行受力分析的基础

1.力的初步概念:力是物体对物体的作用。其含义有:①有力的作用,必须有施力物体和受力物体,离开了物体,力是不能存在的。②力的作用是相互的,一个物体既是施力物体,也是受力物体。其作用方式有直接方式和间接方式两种。③力的作用效果是改变物体的运动状态,或改变物体的形状。

2.初中物理力学中常见的力分类①重力:物体由于受地球的吸引而受到的力,其大小为G=mg,方向竖直向下,作用点在物体的重心上。②压力、支持力(压力、支持力、拉力都属弹力的范畴,都是发生在两个直接接触并相互具有拉压形变的物体之间,形变是产生这些力的前提条件。)a、压力:垂直作用在物体表面上的力,方向垂直并指向受压面,且作用在受压面上。b、支持力:支承面对物体所施的作用力,方向垂直于支承面,作用在被支承的物体上。(一般认为在重心上)③摩擦力:两个相互接触的物体,当它们要发生或已经发生相对运动时,就会在接触面上产生一种阻碍相对运动的力,这种力称为摩擦力。其方向沿着摩擦面,并与物体的相对运动方向相反。其大小可利用力的平衡求得。④浮力:浸入液体中的物体,受到液体对它竖直向上托的力,其大小为F=ρgV,方向竖直向上,作用在物体(重心)上。

二、掌握受力分析的一般方法是解决问题的关键

1.物体受力分析的一般方法――隔离体法。将物体(研究对象)从某个系统里隔离出来,只分析它受几个力的作用。

2.思考程序:①重力肯定有,地球上的一切物体都要受到重力的作用。②看被研究对象是否与别的物体接触。(前后、左右、上下)则应考虑压力、支持力。③看被研究的对象是否运动,则应考虑牵引力、拉力、推力、阻力(包括空气阻力、摩擦阻力)④若物体浸在液体中,则应考虑浮力。

3.阶梯训练,领会受力分析的基本方法。①吊在天花板上的电灯共受几个力的作用。②静止在水平面桌面上的书共受几个力的作用。③如图A、B物体各受几个力的作用。

④小车在光滑的水平面上匀速直线前进、小车受几个力的作用。⑤载有物体A的小车在水平面上匀速直线运动,物体A与小车各共受几个力的作用。⑥如图浸没在盛水杯中的铁球共受几个力的作用。

三、“力的分析法”在力学复习中的应用

在解决力学问题中,根据题设条件的物理情景,对被研究的物体进行受力分析。并按顺序用力的示意图逐一表示出来,找出各力间的联系,可以使问题更直观,更形象化,便于理出解题的思路,然后结合相关的物理概念、规律、简捷,明快有效地解决有关的力学问题。

1.辨析概念。重力与压力是学生易混淆的两个概念之一,尽管从产生的原因,方向、作用点可以区别,但有些同学仍然误认为压力就是重力,在复习中提出了以下问题让学生思考、讨论。

①如图重为G的物体A静止在水平地面上,则A受几个力作用,各力的施力物体是谁?水平地面受到的压力大小等于()。

②如图重为G的物体A,在竖直向下的力F作用下,静止在水平地面上,则水平地面受到的压力大小等于( )。

③如图重为G的物体A在力F的作用下静止,则天花板受到的压力大小为()。

④如图重为G的物体A在水平力F的作用下静止,则墙受到的压力大小为()。

从问题③、④可以看出压力并不是因重力产生,两者毫无数量关系,方向、作用点也不同。问题①、②、③虽然压力与重力有一定的联系,但数值上也不都等于重力、作用点也不同。只有①压力在数值上才等于重力。通过对物体进行受力分析使学生对压力与重力有了比较清楚的认识,区别了压力与重力,也反映了某些情况下,压力与重力在数值上有一定的联系,但压力并不是重力。同理可以通过受力分析,辨析各种机械中的总功、有用功等概念,理解二力的平衡条件等规律。

2.结合相关的概念、公式、规律,可以迅速有效地解决一些力学难题。

例:连同载重共2000N的气球。在竖直匀速下降,所受的浮力为1900N,则气球在匀速运动过程中受到的空气阻力为()N,若要使气球以同样的速度匀速竖直上升,可采用从气球上向外抛出重物的方法,当抛出的重物为()N时,可以实现匀速竖直上升。(假设气球受到的浮力和空气阻力不变。)

分析与解:以气球为研究物体,对其进行受力分析:气球受力如图(1)所示:

由于气球匀速下降,气球受到平衡力的作用则有G=F浮+F阻。所以F阻=100N,当气球匀速上时,由于F浮,F阻不变,设抛出物体后,气球连同载重的物体为G′,则受到的力如图(2)所示。

此时则有G′+F阻=F浮,则有G′=1800N,应抛出的物重为

G=G-G′=200N。

总之,对物体进行正确的受力分析,是解决力学问题的基础和关键,有助于学生快速地找到解决问题的突破口,对提高学生分析问题,解决问题的能力是行之有效的。

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