解读“力的三要素”

我们学习了“力的测量”，即了解了力的大小。探究了“重垂线的使用”，即重力的方向总是竖直向下的原理，以及按要求将力的作用点画在规则形状的几何中心上，并用作图的方式标明了“力的大小、方向和作用点”，这就是“力的三要素”内容在这里进行讲解和归纳“力的三要素”，正是希望同学们能进一步逐个理解、应用这三个要素，在学习和理解“力的三要素’时，我们必须从以下几方面来着手。

一、学会利用已有经验或知识体会“力的三要素”的存在

“力的三要素”是指影响力的作用效果的三个因素，教材中，力的作用效果并未以“力可以使物体发生形变”“力可以改变物体的运动状态”这样的言语进行概括，但同学们都知道“力是物体对物体的作用”，从这些描述中不难体会，当一个物体对另一个物体作用的时候，施力物体在施力的同时也可以看作是受力物体，而受力物体受力的同时也可以看作是施力物体，但仔细思考，同学们是不会承认“被打的人”也成了“出手打人的人”这样一个观点吧!这是为什么呢?这是因为“两个力”作用在对方，存在着“力的作用效果”的问题，那么，这个效果就取决于“力的三要素”。

1　当力的大小发生改变时，我们可以通过实验去验证力的大小对物体发生弹性形变大小的影响，从而加深对力的大小影响形变这一效果的认识，除此之外，我们也可以列举一些日常生活中常见的现象，比如劈木头、折物体、拖拽课桌等，当力的大小不等时，相信效果一定不同。

2，体验力的方向对物体“作用效果”的影响时，以使用弹簧测力计为例，“测量时，要使弹簧测力计受力方向沿着弹簧的轴线方向……”，你是否可以将拉力方向稍作倾斜。观察示数如何变化?为什么会这样?再如生活中的一些实例：骑自行车、关门开窗、推车搬物时，同样的力，当方向不同时，也都会有不同的作用效果。

3，体验力的作用点对物体“作用效果”的影响时，要注意：既然力的大小、方向都可以对作用效果产生影响，那么，我们研究力的作用点时，就要使用“控制变量法”的思想进行分析或验证了，以一道题为例分析。

例　如图1，已知F1=F3

在同学们感兴趣的体育、游戏等内容中，我们可以体会或观察到作用点对力的作用效果的影响，例如足球运动员在踢足球时，脚部与足球不同部位接触，球会有不同的飞出轨迹：跳水运动员站在踏板的不同位置上起跳也会产生不同的起跳效果。

二、规范作图程序，正确描述“力的三要素”

物理学中，为了研究一些抽象、不易理解的概念时，有时要通过作示意图的方式将概念形象化，如“光线”“磁感线”等，正确作出力的示意图将有助于学习力的知识，帮助分析、求解力，在作图时，要严格按照以下程序进行：

1，确定研究对象，常用正方形、长方形、圆等表示物体。

2，找准力的作用点，力的作用点必须画在受力的物体上，在初中物理中，如不作特别要求，可以将物体的重心作为固定的作用点，如有特别要求，可以分别标明，如在图2中，题目要求作出水平地面上物体所受重力和对接触面的压力，其作用点如图2所示(O1和O2)。

3，正确确定力的方向，在作图时一定要审清题意，例如，在图3中，摩擦力的方向可以沿着水平方向(图3-a)，也可以沿着斜面方向(图3-b)；再如图4所示，在作重力、摩擦力等的方向时容易出错，应引起足够的重视。

4，正确确定力的大小，首先要知道各种表示力的符号：如F、G、F浮、f等，而力的大小可由题意直接或间接地给出。

例如，已知某物体的质量，就可用G=mg求出重力，也可根据物体的浮力知识求得F浮的大小，也可根据二力平衡的知识求解，f的大小，等等，当定性表示力的大小时，应将物理量的符号正确标明，保证示意图的完整。

值得注意的是，当一个物体受若干个力的作用时，在作图时。，应当通过力的作用线的长短不同来定性表示力大小的不同。

归纳起来，力的示意图作图方法是：确定力的作用点O－从点0处出发画出力的方向并画上箭头－根据大小定性或定量标出力的大小或力的符号，当然，别忘记力的单位，

所以，作图题应当细心再细心，从中，你可以培养自己认真谨慎的科学态度和良好的动手操作习惯。

三、正确区分不同力的三要素，理解它们的归类属性

初中力学的起始部分，是以学习弹力、重力、摩擦力这三种力为基本内容的，也都是从“力的三要素”进行研究的，它是学习力的概念的基本方法，这三种力的区别见下表。

从表中同学们可以发现，三种力的三要素表达方式是各不相同的，如拉力，其方向可以有多种，而重力的方向是唯一的，所以，在画不同力的示意图时就必须“视具体情况而定”；从力的大小分析，重力的大小既可通过弹簧测力计测量出，也可以通过简单计算得到，而其他力的大小则要“视具体情况而定”。

总之，从这些区别中我们对初中物理中力的分类有了进一步的认识，一般而言，力的三要素若不同，它对物体的作用效果也不同，这些都是由于力的性质不同所决定的。

四、学会解决实际问题，了解关于“力的三要素”的解题思路

物理离不开生活，只要同学们留心观察。就会发现生活中处处都有物理问题，值得我们去关注和体验，下面，我们将通过一些具体的问题对“力的三要素”这一知识点作进一步理解和应用。

例1

如图5所示的四个画面中。其中一个与其他三个力所产生的作用效果不同的是( )。

解析这是一道关于判断力分类的问题，依照“力的三要素”，从力的方向来分析：选项ABC中力的方向与D就有着本质的区别，它们是属于同一性质的力――弹力，而重力不属于这一分类，故答案选D。

例2　如图6所示，是一只盛有水的圆柱形水杯。请在图中画出水对水杯侧壁A点压力的示意图。

解析　正确判断力的方向很重要，当力的作用点选择在A点时，可假想，如果A点破损，水会垂直于杯壁向外喷出，因此，水对该点压力的作用方向应当是沿杯壁垂直向外，参见答案，本题力的大小不需要标明，但需要标明字母F。

例3　如图7所示，一铁块放在水平地面上。请画出当条形磁铁靠近铁块时，铁块所受摩擦力的示意图，(图中已标出摩擦力的作用点)

解析　与上题类似，力的方向是考查的重点，参见答案(如图8所示)。

例4茶杯放在桌面上时，茶杯对桌面的压力和桌面对茶杯的支持力，这两个力的三要素中相同的是( )。

A，作用点

B，大小

C，方向

D，都相同

解析　本题可以对两个力的三要素进行逐个分析来确定答案：茶杯对桌面的压力，茶杯是施力物体，它将压力作用在桌面上，所以压力的作用点在桌面上；桌面对茶杯有支持力，其作用点就应当是茶杯底了，可见作用点是不同的，故排除答案A和D。从力的方向来看，压力的方向向下，支持力方向向上，故排除答案C；对于答案B，可根据“力的作用是相互的”加以确定。大小是相同的，故答案为B。

例5　如图9，分别用大小相等的力拉和压同一弹簧，该实验表明，弹簧受力产生的效果与力的( )。

A，大小有关

B，作用点有关

C，方向有关

D，大小、方向、作用点都有关

解析通过观察图中力的作用点，不难发现，两个力的作用点是相同的：通过认真审题。可发现“分别用大小相等的力……”可知力的大小也是相同的，因此只有力的方向不同，所以本题得出这样的结论：弹簧受力产生的效果与力的方向有关，故答案选C。

诸如此类的题目还很多，需要同学们在今后的学习过程中不断地积累，学习过程中，不要停留在正确的结论上，而且要学会用“力的三要素”去解释它们，这样你才能对这一知识点有深刻的认识。