物體受力剖析是高考數學熱學部份主要考點之一,具有出現頻度較高、考試方式多樣、問答形式多變的特性。
對物體進行正確的受力剖析,是學好熱學知識的前提條件,也是解決熱學困局的關鍵。似乎單純的受力剖析問題極少做為高考的試題,然而這部份知識卻貫串熱學知識的各個方面,包括各類力、力的合成、平衡力等知識。朋友們常常會貶低這部份內容,殊不知一時的疏漏大意會造成一道綜合題的丟分。
一、物體受力剖析方式、步驟
1.首先要確定研究對象,可以把它從周圍物體中隔離下來,只剖析它所受的力,不考慮研究對象對周圍物體的斥力。
2.剖析步驟
(1)先剖析重力。
(2)再剖析彈力。繞研究對象—周,找出研究對象跟其它物體有幾個接觸面(點)摩擦力受力示意圖怎么分析,由幾個接觸面(點)就有可能受幾個彈力。之后在剖析這種接觸面(點)與研究對象之間是否有擠壓,若有,則畫出彈力。
(3)最后再剖析磨擦力。按照磨擦力的形成條件,有彈力的地方就有可能受磨擦力。之后再按照接觸面是否粗糙、與研究對象之間是否有相對運動或相對運動趨勢,畫出磨擦力。
(4)依據物體的運動或運動趨勢及物體周圍的其它物體的分布情況摩擦力受力示意圖怎么分析,剖析待定力,并畫出研究對象的受力圖。
(5)按照力的概念、平動多項式和轉動多項式(其特例為平動平衡多項式和轉動平衡多項式)來檢驗所剖析的全部力的合力和合扭力是否滿足題中給定物體的運動狀態。若不滿足,則一定有遺漏或多添了的力等毛病,必須重新進行剖析。
二、物體受力剖析應注意的問題
1.為使問題簡化,出現一些暗示的提法,如“輕繩”、“輕桿”表示不考慮繩與桿的重力;如“光滑面”示意不考慮磨擦力。
2.彈力表現出的方式是多種多樣的,平時說的“壓力”、“支持力”、“拉力”、“推力”、“張力”等實際上都是彈力。兩個物體相接觸是形成彈力的必要條件,但不是充分條件,也就是相接觸不一定都形成彈力,接觸而無彈力的情況是存在的。
3.兩個物體的接觸面之間有彈力時才可能有磨擦力。假如接觸面是粗糙的,究竟有沒有磨擦力?假如有磨擦力,方向又怎樣?這也要由研究對象遭到的其它力與運動狀態來確定。諸如,置于夾角為θ的粗糙斜面上的物體A,當用一個順著斜面向下的力F作用時,物體A處于靜止狀態,問物體A受幾個力?從通常的受力剖析方式可知A一定受重力G、斜面支持力N和拉力F,但靜磨擦力可能沿斜面向上,可能沿斜面向下,也可能正好是零,這須要剖析物體A與斜面之間的相對運動趨勢及其方向能夠確定。
4.對聯接體的受力剖析能突出隔離法的優點,隔離法能使個別內力轉化為外力處理,便于應用牛頓第二定理。但在選擇研究對象時一定要按照須要,它可以是聯接體中的一個物體或其中的幾個物體,也可以是整體,千萬不要盲目隔離以免使問題復雜化。
5.注意每剖析—個力,都應找出它的施力物體,以避免多剖析出個別不存在的力。比如車輛制動時還要繼續往前運動,是物體慣性的表現,并不存在往前的“沖力”;又如把物體沿水平方向拋出去,物體做平拋運動,只受重力,并不存在向水平方向拋出的力。
6.注意只剖析研究對象所受的力,不剖析研究對象對其它物體所施的力。諸如所研究的物體是A,這么只能剖析“甲對A”、“乙對A”’、“丙對A”……的力,而不能剖析“A對甲”、“A對乙”、“A對丙”……的力。也不要把作用在其它物體上的力錯誤地覺得通過“力的傳遞”作用在研究對象上。