许多刚进高中一年级的学生, 他们在初中阶段学物理的时候能够拿到满分的成绩, 可是到了高中阶段去学力学这部分内容的时候就会大声喊出难以承受的话, 受力分析这件事情被认为是高中阶段物理学习的基础部分, 如果在这一环节上面走错了方向, 那么之后所涉及到的牛顿定律以及动能定理这些知识都会变成没有根基的建筑, 提前并且稳妥地掌握科学的作图方法这一点是非常重要的。
一、物理之基
当你升入高一, 会发觉物理这门科目的难度出现了爆发式的增长。以往在初中学习的时候, 大家对于那类单纯的数值计算还有对直观现象的描摹是非常惯常的, 可如今站在高中物理的学习门槛上，其真正重要的地方在于叫做“建模”这个概念。
面对受力分析这件事, 其实它就是把那些非常繁复的物理过程进行转化, 从而形成极其清楚的物理模型, 这一步算是整个过程中最基础的工作, 同时也是最为紧要的一环。。
在历年的高一期中考试里面, 力学那块的分值比例经常是整个试卷里大家得分情况最差的地方。这其实不是说那些物理公式有多难背下来就完事了, 真正的毛病出在学生去做受到那个力的分析工作的时候。
他们大多都挺随便的, 就是靠着自己的那种模糊的感觉去把受力图给画出来。只要这个受力图一旦就画错了, 那么后面那些个计算东西加速度是怎么推导的, 还有那个功以及能量相关的计算过程, 基本上都会是彻底的全线崩溃, 根本就没有办法再去补救或者挽回什么了。
受力分析之所以被称为第一道坎, 是因为这要求学生具备严谨的逻辑思维, 你不仅要看到物体受到的力, 还可以能解释这些力从哪里来, 还能到哪里去, 对于高一新生来说, 尽早建立一套规范的受力分析流程, 是避开后续学习陷阱的唯一捷径。
二、标准三步走
做受力分析这件事, 并不是随便涂抹和乱画一气, 这里面存在着一套相当严苛的逻辑先后顺序。
首先是第一步这个步骤, 必须要把“研究对象”这个东西给确定清楚无误, 这是好多同学经常会不小心忽略掉的一个关键点环节, 你究竟是要去分析一个独立的小球受力情况, 还是要去分析和考虑一个小球加一块木块这两者组合在一起形成的整体所受到的力, 只有把主要分析的这个主体对象明确界定下来之后, 才可以准确判断出来有哪些力量是属于外部环境针对该主体所施加的那些所谓的“外力”。
第二步是按照规定的先后次序来寻找作用的力, 这个次序就是重力、弹力和摩擦力, 这一顺序是绝对不允许进行更改的, 首先应该绘制出场力也就是重力, 只要研究的问题发生在地球的周边范围, 那么重力这个东西肯定是一定存在的, 接着然后再去观察所研究的对象周围具体存在着几个接触的地方, 只有当确实存在接触的这种情况的时候才可能会有弹力和摩擦力的存在, 必须要按照既定的步骤一步一步地进行下去, 这样才能真正保证不会把已有的力给重复数上, 同时也不会遗漏掉任何一个力。
第三步是检查与验证, 画完受力图之后, 务必问自己一个问题, 这个物体的实际状态和你画出来的受力相不符合吗?
如果物体处于静止情形, 那绘制出的受力图必须呈现平衡特点, 要是受力出现不平衡情况, 那么物体就必然会产生加速度效果, 利用这种逻辑上形成闭环的方式来操作, 能够帮助你去纠正因为粗心大意而导致的大部分错误问题。
三、基本力识别
重力这件事情是非常简单的, 它的方向是永远竖直向下的, 但是很多同学会把重力和压力这两个概念搞混, 压力其实是弹力的一种形式, 压力的方向是垂直于接触面的, 而重力仅仅跟地球的引力有关才是如此, 不管物体是在斜面上还是在竖直墙面上, 重力的指向始终都是不会改变的, 这一点在画图的时候必须深深地印在脑子里面才行。
弹力的那个难点, 实际上就在于判断这个力到底存不存在, 也就是说, 你得搞清楚有没有弹力这个东西。这里要注意一种情况, 并不是说两个物体碰上了就是有弹力作用, 只有当它们之间相互挤压产生了形变的时候, 弹力才会出现。咱们可以尝试用假设法来进行判断, 具体怎么操作呢?
就是你先假设没有那个支撑面存在, 然后看看那个物体会不会掉下来或者发生移动。如果你发现它真的会掉下去也会动的话, 那就说明一定有弹力存在着。另外还有一个规律是, 弹力的方向永远都是垂直于接触面的, 并且它的指向是指向受力物体的。
摩擦力这个东西, 往往会让高一年级的新生感到非常头疼, 把它当作一个噩梦也不算夸张, 原因在于它的方向并不是像大家想象的那样去阻碍物体的整体运动, 而是专门去阻碍物体在接触面上想要动的那个相对趋势, 所以大家在搞清楚这个问题的时候, 必须把静摩擦力和滑动摩擦力严格地区分开来, 千万不要一看见某个物体正在发生移动这种表象, 就武断地认为它承受的一定是滑动摩擦力, 正确的做法是去观察两个相互接触的平面之间是否存在相对位置的改变或者叫相对位移, 最后要想准确地判断出摩擦力的具体情况, 就必须把当前物体的实际运动状态放到一起进行综合的思考和分析才行。
四、避开多漏坑
新手学生最容易犯下的错误之一, 就是把力画得过多。以一个物体向上滑行为例, 很多学生在解题时, 会习惯性地添加一个所谓的向上冲力或者动力。然而, 在现行的物理学理论体系里, 根本不存在这种凭空产生的力。
物体之所以能够继续向上滑行, 是因为物体本身具有惯性。需要特别注意的是, 惯性仅仅是一种物理性质, 它不是一种力。如果在受力分析中多画出了一个多余的力, 那么原有的受力平衡状态就会遭到彻底的破坏。
另外一个经常容易掉进去的坑, 叫做“漏力”, 在很多复杂的斜面模型里面, 或者是在多物体通过某种方式连接在一起的模型里面, 因为存在着视觉上的盲区, 学生经常就会忽略掉墙壁施加给的侧面的压力, 或者是那些微不足道的摩擦力, “不重不漏”这个说法是大家公认的关于受力分析的最高境界, 这必须要要求我们在进行画图操作的时候, 细心地去围绕着物块的整个边缘走上一圈, 对每一个可能存在的接触点都进行检查。
大家要注意, 力的矢量性这块内容也是容易出错的地方。很多同学在画力的示意图时, 箭头长短不一样, 方向也画歪了。虽然图画只是个大致的样子, 但是基本的比例关系还有方向必须得对准才行。
比如说两个力达到平衡状态的时候, 那代表这两个力的箭头长度就应该差不多一样长。要是画图太随便的话, 不仅会把自己都搞糊涂, 在做逻辑判断的时候出错, 而且让批改试卷的老师看了, 也会觉得你这人特别不专业。
五、策略与方法
在你要处理两个还是多个物体连接在一起的问题的时候, 你到底是应该把它们当作一个大的整体来去看呢, 还是应该把它们拆开来进行一个一个的分析, 这就是“整体法与隔离法”这种方法的灵活运用。
在一般的情况之下, 如果说题目要求你去求解系统是外部的力, 那么我们通常会优先选择使用整体法, 如果是题目要求去求解物体之间的相互作用力的话, 那么你就必须要使用隔离法了。
很多高一新生, 在刚刚接触这类问题时, 总是存在一种心态, 就是总想一步到位, 试图直接求出那个最终答案, 这种想法其实是不对的。
关于怎么解决多物体之间相互影响的问题, “先整体后隔离”是一个可以被普遍应用的解题模板, 大家需要知道的是, 首先应该运用整体法来求出整个系统的加速度, 然后在此基础上再使用隔离法去专门分析其中某一个具体的物体。
如果你能够掌握住这样一个解决问题的节奏和步骤, 你就会有非常明显的发现, 那就是那些看起来让人觉得眼花缭乱、不知所措的物理题目, 实际上每一道都是有规律可循的。
在实际练习的时候, 建议同学们都要准备一支红笔出来, 去先把物体的那个轮廓用黑笔给画出来, 然后再拿红笔把那受力的箭头给画上, 这样做就可以很清楚地分辨出到底是哪个作用点, 还有那个方向是哪里, 同时, 还要养成一个习惯, 也就是要给每一个力都标注上一个字母, 比如说用大写的G, N, 小写的f这种字母, 那么这样的做法就能够显著提高你那方面的逻辑上的严密性了, 这样子的话就是为后面到了高二还有高三那种更加复杂的关于电磁场里面受力分析的那些内容打下一个好的基础。
受力分析这件事, 它不仅仅是需要去画那些图形, 它在实际上还是一种属于逻辑方面的训练。高一的那些新生们, 他们只要能够做到静下心来, 然后, 是照着那个规范的流程, 一步一步地去走, 那么他们就能够在这个物理学习刚刚开始的初期阶段, 建立起一个巨大的优势出来。
要知道, 物理这个东西, 它可不是依靠着去死记硬背就能学好的, 它实际上是依靠对于事物深层的理解的。希望说, 每一位同学你们大家都能够在力学所存在的这个世界里面, 去找到那种探索真理所带有的乐趣。
你在最近的物理预习环节之中, 有没有碰到过哪个力, 是最让你感觉到非常苦恼和费心思的? 是不是那种方向经常让人搞不清楚的摩擦力, 或者是那种出现得十分隐秘、让人捉摸不透的弹力。
又或者是在你动手绘制受力示意图的时候, 还有哪些小错误是你经常会出现的? 我们欢迎你来到评论区进行留言, 并且参与到交流的活动当中去, 通过这种方式, 我们一起努力去攻克难关, 把高一物理这一座最为高大的山峰给克服掉。