高中物理最重要的知識點(diǎn)——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(gè)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(jì)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(jì)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(shí)，研究對象可以是某一個(gè)物體，也可以是保持相對靜止的若干個(gè)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?yàn)樵诠P者的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生往往因?yàn)榘炎鴺?biāo)系的x與y畫成實(shí)線導(dǎo)致受力分析錯(cuò)誤或者延誤時(shí)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(yùn)算的，在x與y兩個(gè)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(gè)輔助公式。

　　對物理難題而言，往往并不是分析完某個(gè)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(gè)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(diǎn)主要有這三點(diǎn)：

　　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(gè)力(或三個(gè)力)要么方向相同，要么相反。

　　如果兩個(gè)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(yùn)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(yùn)算。

　　這就是力的合成與分解的計(jì)算依據(jù)。

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

　　合力與分力：如果幾個(gè)力共同作用在物體上產(chǎn)生的效果與一個(gè)力單獨(dú)作用在物體上產(chǎn)生的效果相同，則把這個(gè)力叫做這幾個(gè)力的合力，而那幾個(gè)力叫做這一個(gè)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(gè)方向相同的力，其大小等于這兩個(gè)力的大小之和.力的合成與分解互為逆運(yùn)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(gè)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(shí)際上是借助了高中數(shù)學(xué)的坐標(biāo)計(jì)算方法。

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

　　具體而言，力的正交分解運(yùn)算步驟為：

　　①正確選擇直角坐標(biāo)系。

　　②正交分解各力，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(yùn)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(jì)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(yùn)動方向，或運(yùn)動趨勢的方向。

　　y軸方向規(guī)定：垂直物體運(yùn)動的方向，或垂直其運(yùn)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(yàn)，高中物理只有這樣一個(gè)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(gè)推廣。當(dāng)一個(gè)物體僅受三個(gè)力的作用處于平衡狀態(tài)時(shí)，這三個(gè)力首尾順次相連，構(gòu)成一個(gè)封閉的三角形。

　　當(dāng)然，力的封閉三角形法則也到多個(gè)力的合成。

　　只要將表示各個(gè)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(gè)有向線段的箭尾到最后一個(gè)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(gè)有用的推論：如果n個(gè)力首尾相接組成一個(gè)封閉多邊形，則這n個(gè)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(shí)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(gè)章節(jié)的基礎(chǔ)，因?yàn)槲锢淼娜魏我粋�(gè)章節(jié)都是在研究各種各樣的力的。

　　同時(shí)，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(gè)字，當(dāng)然也是被老師提了一萬遍的四個(gè)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(shí)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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