受力分析浅谈

受力分析浅谈

武剑

淅川县第五高级中学武剑

在力学中，解决力学问题时，受力分析是必经的过程，且整体法和隔离法是常用的分析方法。可以先隔离再整体，也可以先整体再部分隔离。这就是整体法与隔离法的综合应用。整体法与隔离法的综合应用时，系统的运动情况通常分为以下三种类型：第一，系统处于平衡状态；第二，系统处于不平衡状态且无相对运动；第三，系统内部分平衡部分不平衡。

整体法是从局部到全局的思维过程，是系统论中的整体原理在力学中的应用。它的优点是：通过整体法分析物理问题，可以弄清系统的整体受力情况，从整体上揭示事物的本质和变化规律，从而避开了中间环节的繁琐推算，能够灵活地解决问题。通常在分析这一整体对象之外的物体对整体的作用力(外力)，不考虑整体内部之间的相互作用力(内力)时，用整体法。

隔离法就是把要分析的物体从相关的物体体系中隔离出来，作为研究对象，只分析该研究对象以外的物体对该对象的作用力，不考虑研究对象对其他物体的作用力。它的优点是：容易看清单个物体的受力情况，问题处理起来比较方便、简单，便于理解。在分析系统内各物体(或一个物体的各个部分)间的相互作用时用隔离法。

一、系统处于平衡状态

整体都处于静止状态或一起匀速运动时，或者系统内一部分处于静止状态，另一部分匀速运动。以上这些情况，整体都平衡，整体内每个物体所受合力为零，整体所受合力也为零。这样，根据整体的平衡条件，就可以确定整体或某一个物体的受力特点。

例1在粗糙水平面上有个三角形木块abc，它的两个粗糙斜面上分别放质量m1和m2两个木块，m1>m2,如图1所示，已知三角形木块和两物体都是静止的，则粗糙水平面对三角形木块()。

A.有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向右

B.有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向左

C.有摩擦力的作用，但摩擦力的方向不能确定，因为m1、m2、θ1、θ2的数值并未给出

D.以上说法都不对

解析这样类型的问题优先选用整体法，根据整体受力平衡，则很容易判断水平面对三角形木块摩擦力为零，且弹力等于整体的重力之和，所以选项D正确。

二、系统处于不平衡状态且无相对运动

由于系统内物体间没有相对运动，即整体内每个物体都具有相同的速度和加速度，这时整体所受的合力提供整体运动的加速度。这种情况利用整体法，更容易把握整体的受力情况和整体的运动特点。

例2光滑水平面上，放一倾角为θ的光滑斜木块，质量为m的光滑物体放在斜面上，如图2所示，现对斜面施加力F，若使M与m保持相对静止，F应为多大?

解析由于斜面光滑，物块只受重力和斜面的弹力，且和斜面一起运动，先隔离物块分析受力，计算出加速度a=gtanθ，方向水平向左,再根据整体法可求得F=(M+m)gtanθ。这是典型的整体法与隔离法的综合应用（先隔离后整体）。

三、系统内部分平衡部分不平衡

这种情况由于系统内物体的运动状态不同，物体间有相对运动，通常习惯用隔离法。若系统内两个物体一个处于平衡，另一个处于不平衡状态时，也可以利用整体法来分析，有时会使问题简化易于理解。当然，这种情况整体所受合力不为零，整体所受合力就等于不平衡物体所受的合力，用来提供不平衡物体的加速度。

例3质量为M的框架放在水平地面上，一轻弹簧上端固定一个质量为m的小球，小球上下振动时，框架始终没有跳起。如图3所示，当框架对地面压力为零瞬间，小球的加速度大小为()。

解析这里框架恰好平衡，而小球不平衡，利用整体法，由于框架对地面的压力为零，则整体只受到重力(M+m)g，合力即为(M+m)g，方向竖直向下，提供小球的加速度，所以(M+m)g=ma，即a=(m+M)g/m，所以选项D正确。这一题如果用隔离法分析过程要复杂麻烦。

综上所述，在分析多个物体相互作用时，灵活运用整体法和隔离法对问题的解决将会带来很大的方便，特别是在教学过程中有意识地培养学生整体法的思维意识，帮助学生能够更加全面地理解力和运动的相互关系，更加有利于学生思维能力的提升。