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    高中物理網

    受力分析

    王尚老師微信

    力的合成與分解(或者說是矢量的合成與分解)給我們提供了研究力的一個重要途徑,那就是可以依照向量的運算來進行受力分析。王尚老師錄制了四段視頻供同學們學習。視頻下方有具體的受力分析步驟,研究對象選擇,力的合成與分解,力的封閉三角形法則等等內容介紹。

    手機端看視頻不方便,請同學們在電腦端登陸www.q6113.com查看,可調為全屏播放,調高分辨率。

    視頻1:王尚老師講解受力分析

    視頻2:王尚老師講解受力分析

    視頻3:王尚老師講解受力分析

    視頻4:王尚老師講解受力分析

    補充視頻:受力分析研究對象的選擇

    受力分析的概念

    物理學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,它是進行力學計算的基礎。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

    受力分析示意圖

    對物體進行受力分析的具體步驟總結如下:

    1,找出適合的研究對象;

    在進行受力分析時,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。王尚老師輔導書物理自診斷每道題都有視頻講解,哪道題不會掃題旁二維碼即可看視頻,學習更高效,考試分數更高。歡迎加微 信teacherws咨詢。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);當然了,對誰進行受力分析,關鍵還是要對題意進行分析。前面已經提到,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(邏輯關系要搞明白,分力是后面對力進行分解的步驟中出現的)。

    3,進行力的分解;

    大部分的題是通過力的分解來對力進行分析的。一般是建立直角坐標系來進行分解,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。

    高中物理網王尚老師建議同學們把坐標系畫成虛線,因為在筆者的教學過程中發現很多學生往往因為把坐標系的x與y畫成實線導致受力分析錯誤或者延誤時間的問題。 

    受力分析示意圖

    4,列方程,并求解;

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

    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。大多數難題,都需要對多個物體進行受力分析。

    高中受力分析比初中要復雜的多

    很多學生向我們高中物理網留言:我是新高一學生,目前在物理學習上遇到了困惑,就是受力分析這部分不太會用。高一的物理wuli.in比初中難了很多啊。到底難在哪里呢?

    王尚老師認為,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依據,因此我們可以對不在同一條直線上的力(即有夾角的力)進行運算。

    這就是力的合成與分解的計算依據。

    推薦文章:力的合成與分解http://www.q6113.com/zongjie/b1/30.html

    受力分析中力的平行四邊形法則

    幾個力共同作用產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生的效果與一個力單獨作用在物體上產生的效果相同,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

    受力分析正交分解示意圖

    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)的坐標系,在坐標系內進行投影分解。這實際上是借助了數學的坐標運算方法。

    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wuli.in的正交分解運算步驟為:

    ①正確選擇直角坐標系。

    ②正交分解各力,即分別將各力投影在坐標軸上,分別求出坐標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公式來求解。

    受力分析中正交分解法坐標系方向規定

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

    x軸方向規定:物體運動方向,或運動趨勢的方向。

    y軸方向規定: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軸為數值軸。這是王尚老師的解題經驗,高中物理只有這樣一個特殊案例,同學們記住即可。

    王 尚新書物理自診斷每道題都有視頻講解,哪道題不會掃題旁二維碼即可看視頻,學習更高效,考試分數更高,歡迎微信teacherws咨詢。

    力的封閉三角形法則

    力的封閉三角形法則示意圖

    力的封閉三角形法則可以認為是平行四邊形法則的一個推廣。

    力的封閉三角形法則的內容:當一個物體僅受三個力的作用處于平衡狀態時,這三個力首尾順次相連,構成一個封閉的三角形。

    當然,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),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。

    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,還需要同學們課下多去總結相關的幾何內容。請同學們借助物理自診斷相應的專題例題與視頻區好好消化這部分內容。

    受力分析

    受力分析的重要性

    受力分析是高中物理各個章節的基礎,因為物理的任何一個章節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,有多少學生是栽在受力分析上。

    因此,在學習受力分析的時候,大家一定要注意上課認真聽講,多反思老師說過的化,課下也要多作總結。

    還是王 尚老師多次強調的那句話,受力分析是最根基的解決物理問題的方法。

    受力分析學習問題與王尚老師答疑

    王尚老師物理答疑

    學生問題1:王老師請問受力分析的難題是哪一類?

    王尚老師:先來說一下,這里講述的受力分析最難的題不含牛頓定律的使用,就是相互作用這個章節的內容。最難的題,是三角形法則的使用,特別是題目中兩個邊角都改變的問題,這個時候,要用到三角形相似。即,通過力的封閉三角形,與題目中給出的機構中的某個三角形相似,聯立邊的比例相等求解。一般來說,會出現一個邊大小不變,這句話是王尚的解題經驗,沒有什么道理。我建議你把《物理自診斷》專題9的例2,例7,例8,例9,例10,好好做一做,把我的視頻都看看,這類題就沒有什么問題了。牛頓動力學中受力分析主要是與直線運動結合的,涉及到多種運動狀態和受力情況,難度更大一些。

    學生問題2:受力分析中摩擦力不知道是靜摩擦還是滑動摩擦力怎么辦?

    王尚老師:遇到了復雜的受力分析,涉及多種運動模式,不知道到底是滑動摩擦力還是靜摩擦力該如何下手分析呢?首先假設是靜摩擦,兩者是整體,求整體的加速度。再用單獨一個物體(往往是分析僅受摩擦力的物體)的最大靜摩擦力(這個時候往往題目告知是滑動摩擦力),是否能夠提供此加速度。1,如果可以,假設成立,兩者之間是靜摩擦力。2,如果假設不成立,則必然是滑動摩擦力。后期補充:詳細的解析與案例請點擊這里。假設法可以幫我們解決很多物理題,我建議你做一下這些題,并好好看我的視頻解析。《物理自診斷》專題1例4,專題5例4,例5。滑動摩擦力和靜摩擦力的分析,看《物理自診斷》專題11例3,例5,例6;

    學生問題3:傳送帶上摩擦力方向咋判定?

    王尚老師:傳送帶摩擦力方向?我們來做一個分類分析。放在水平傳送帶上的物體,隨傳送帶—起運動時,可能受到摩擦力的作用。具體分類而言:若傳送帶加速運動,物體所受的靜摩擦力向前;若傳送帶減速運動,物體所受的靜摩擦力向后;

    若傳送帶勻速運動,物體則不受靜摩擦力作用。

    傳送帶摩擦力分析

    如果不隨傳送帶一起運動,那么就是滑動摩擦力。這個時候,就要看兩者的相對運動情況了。如上圖所示,如果A是靜止放上去的,那么A所受到的摩擦力的方向是向右的。如果A類似于子彈一樣,是以比傳送帶更大的速度沖上傳送帶的,那么A所受到的摩擦力的方向是向左的。請同學們借助《物理自診斷》專題11的例8,例9,例10與我的視頻講解,來深入理解這部分內容。

    參考文獻

    十大高考物理必考點解析http://www.q6113.com/zongjie/kaodian/32195.html

    高一物理必修一核心考點http://www.q6113.com/zongjie/b1/35.html

    重力http://www.q6113.com/zongjie/b1/27.html

    牛頓運動定律http://www.q6113.com/zongjie/b1/33.html

    作者:王尚;校正:齊思源。版權歸屬高中物理網(www.q6113.com),嚴禁轉載。

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