专题14 受力分析的一般步骤和方法-2020年初升高物理无忧衔接

专题14 受力分析的一般步骤和方法 知识精讲 受力分析是解决力学问题的基本功之一。因受力分析的不完全或错误常常是造成解题错误的原因。因为这一基本功掌握不好而导致学习上的困难，从而形成对物理学习的畏难情绪，这种情况是很普遍的。受力分析是这一大难点恰恰给刚刚升入高中的学生首先遇到了。因此，克服这一难点就成为顺利衔接初高中物理教学的关键之一。那么，形成这一难点的原因是什么?如何克服这一难点? 一、难点形成的原因 1．受力分析涉及的知识面广 受力分析的过程涉及的不是一两个知识点，而是由许多个知识板块构成的知识群。每一种力都可以因其成因和特点的不同，成为一个独立的板块。这些不同的知识板块从力学一直贯穿整个高中物理课程。力学中涉及的重力、弹力、摩擦力就是一些基本的板块。在实际应用中，为解决某个物理问题进行的受力分析，至少要涉及两个以上的力，甚至更多。学生在单独认识它们时已感不易，当那么多的力杂合在一起，要求学生作出正确的判断，其难度就可想而知了。 2．各个知识板块的难度在高中阶段跃升很大。 如摩擦力，在初中阶段只定性地涉及，其作用一般也只限于阻碍物体运动．而到了高中则要求定量地分析。尤其是静摩擦力，它的存在、大小和方向都可随外力的变化而变化。如果更进一步，还有摩擦力方向跟运动方向同向和反向的问题。知识的难度跃升很大，学生感到很难掌握。 3．初中阶段不完全的学习内容和学习方法，形成的不利的思维定势。 如弹力，在初中除了弹簧的弹力外，其余所有的弹力都从日常生活实例引出，而且都从力的作用效果来进行分析，分别把它们叫作压力、支持力、拉力等等，而不涉及其产生的原因，也不明确地把它们归入弹力范畴。在当时，这主要是为了适合初中学生的年龄特点，为了适合初中学生的形象思维特点，让学生易于接受掌握。但这却给高中阶段受力分析留下了隐患，形成一种不利的思维定势。如分析在斜面上下滑的物体受力，学生往往会多出一个“下滑力”来。其实这是重力的一个沿斜面向下的分力，是它具有使物体沿斜面下滑的作用效果，但我们不能根据这个作用效果，臆造出一个“下滑力”来。又如学生也常会将向心力作为一个独立存在的力来分析。这都是初中阶段根据力的作用效果分析受力的思维定势所致。 4．受力分析的过程复杂。 受力分析，不但要求学生对每一个力的成因、三要素、施力体、受力体有正确的认识，还要求学生把这些分散的知识板块综合起来，经过一个完整的分析、检索、判断、检验的过程，得出正确的结论。这个过程对于一些刚从初中升入高中的学生来说应该是很复杂的。 二、受力分析的研究 1．准确有效地建立认知结构中的各个知识板块 在对每一种力的教学中，都要努力创造条件，建立鲜明的生动的物理情景，引导学生经过自己充分的观察、比较、分析、归纳等思维过程，对各种力从表面上的感知进入到深层次的理解。把它们准确、鲜明、深刻地纳入自己的认知结构中去，尽量避免似懂非懂“烧夹生饭”。 例如， 如图，在两块木上搁一小竹片制成一小竹桥，在桥上放一小木下端粘有球面状橡皮(从小皮球上剪下)的小木块A(要稍重一点，甚至可在其内部嵌入小铁块)，小竹桥发生了什么样的变化?(形变，向下弯曲。)木块拿走后桥的形状又如何?(向上恢复原状)木块在桥上时桥的形变能恢复吗?(不能，小木块阻碍着它。)此时桥有恢复原状的趋势吗?桥与木块间有相互的作用吗?取小木块 A为研究对象，A在桥上受几个力?各力产生的原因是什么? (1)物体有几部分跟其它物体接触，最多只能产生几个弹力——“接触”就成了查找弹力的线索，接触处的个数就成了限定弹力个数的条件(即弹力的个数只能等于或小于接触处的个数)。 (2)若接触处无拉伸或挤压则不可能有形变，也不可能有弹力。——“挤压或拉伸”就成了确定弹力存在的依据。 2．把这些知识板块进一步构建成良好的认知结构 应该说各个知识板块正确建立，给受力分析打下了良好的基础。但各个知识板块建立得好，并不意味着一定能很好地解决问题。常常有这样的情况，单独地对每个力进行考核时学生掌握尚可，但这些力在一具体的物理场景中一起出现，要学生分析时，学生就会感到无从下手或出现各种各样的错误。由此可知，这时各知识板块在学生的头脑中仍处于分散的、孤立的状况。要把这分散的孤立的知识板块有机地组织起来，建立一个良好的认知结构，使学生能根据解决问题的需要很顺利地使用它。 (1)使学生的认知结构具有层次性、条理性。 可以这样引导：因为我们研究的问题大多在地球上，物体必受重力作用。因为弹力也是产生摩擦力的条件之一，所以弹力必放在摩擦力之前考虑。除了这三种常见力外还可以有一些其它力，如题设的已知力，将来要学到的电场