初中物理受力分析专题

一、受力分析的重要性

受力分析是解决初中物理力学问题的关键环节。它就像是解开力学谜题的钥匙，通过确定物体受到哪些力的作用，以及这些力的大小、方向和作用点，能够为后续运用牛顿定律等知识解决问题奠定基础。例如，在研究物体的运动状态改变（加速、减速、转弯等）或者物体处于静止状态的原因时，都需要先进行准确的受力分析。

二、常见的力

（一）重力（G）

产生原因

由于地球的吸引而使物体受到的力。地球附近的所有物体都受到重力作用，重力的施力物体是地球。

大小

计算公式为，其中是物体的质量，是重力加速度，通常取（在粗略计算时，可取）。

方向

总是竖直向下，这里的 “竖直向下” 是指与水平地面垂直且指向地心的方向。

作用点

物体的重心。对于质量分布均匀、形状规则的物体，重心在其几何中心。例如，均匀的球体的重心在球心，长方体的重心在其对角线的交点。

（二）弹力（F）

产生原因

物体由于发生弹性形变而产生的力。例如，当我们拉伸或压缩弹簧时，弹簧会产生弹力；当一个物体放在桌面上，桌面发生微小形变，会对物体产生向上的弹力（支持力）。

大小

在弹性限度内，弹簧的弹力大小遵循胡克定律，其中是弹簧的劲度系数，是弹簧的伸长量或压缩量。对于其他弹力，其大小要根据物体的受力情况和平衡条件等来确定。

方向

弹力的方向与物体发生形变的方向相反。例如，压力是一种弹力，其方向垂直于接触面并指向被压物体；绳子的拉力是弹力，方向沿着绳子并指向绳子收缩的方向。

作用点

在物体间的接触面上。

（三）摩擦力（f）

产生原因

两个相互接触的物体，当它们要发生或已经发生相对运动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力。

大小

滑动摩擦力的大小计算公式为，其中是动摩擦因数，它与接触面的粗糙程度有关，是接触面间的压力。静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动状态来确定，其大小范围是

静

，是最大静摩擦力。

方向

摩擦力的方向与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。例如，人向前走路时，地面给人的摩擦力方向是向前的，因为人的脚相对于地面有向后的运动趋势。

作用点

在物体间的接触面上。

三、受力分析的步骤

（一）明确研究对象

一般是选择一个物体进行受力分析，用隔离法将研究对象从周围物体中隔离出来。例如，在分析叠放在一起的几个物体的受力情况时，要分别把每个物体作为研究对象来分析。

可以把研究对象用简单的图形表示出来，如一个方块代表物体，这样能更清晰地分析力的情况。

（二）按顺序分析力

先分析重力，因为重力是地球对物体的作用，只要物体在地球附近，就一定受到重力。

接着分析弹力，查看物体与哪些物体接触并且有弹性形变，从而确定弹力的有无和方向。比如，物体放在斜面上，会受到斜面给它的垂直于斜面向上的支持力。

最后分析摩擦力，看物体是否有相对运动或相对运动趋势，来判断摩擦力的存在与否以及方向。例如，物体在粗糙水平面上被拉动，会受到与运动方向相反的滑动摩擦力。

（三）检查受力情况

检查画出的力是否符合物体的运动状态。如果物体处于静止状态或匀速直线运动状态，那么物体所受合力为零。例如，一个物体静止在水平桌面上，它受到的重力和桌面的支持力大小相等、方向相反，合力为零。

检查每个力的施力物体是否明确。每个力都应该有明确的施力物体，不能凭空出现力。比如，不能说物体受到一个没有来源的 “向上的力”，而应该明确是桌面给物体的支持力。

四、受力分析的典型情况

（一）物体在水平面上静止

例如，一个质量为的物体静止在水平桌面上。

研究对象是这个物体。

它受到的力有：重力，方向竖直向下；桌面对它的支持力，方向竖直向上。因为物体静止，根据二力平衡条件，。

如果在物体上施加一个水平向右的拉力，但物体仍然静止。

此时物体除了受到重力和支持力外，还受到拉力，方向水平向右；同时由于物体有向右运动的趋势，所以还受到一个水平向左的静摩擦力，且。

（二）物体在斜面上

一个物体静止在斜面上。

研究对象是斜面上的物体。

它受到的力有：重力，方向竖直向下；斜面给物体的支持力，方向垂直于斜面向上；由于物体有沿斜面下滑的趋势，所以还受到一个沿斜面向上的静摩擦力。

根据力的分解，重力可以分解为沿斜面向下的分力（是斜面的倾角）和垂直斜面向下的分力。根据物体静止，可得，。

如果物体在斜面上匀速下滑。

此时物体受到的力依然是重力、支持力和摩擦力，不过此时是滑动摩擦力，且。因为物体匀速下滑，根据二力平衡条件，在沿斜面方向有，在垂直斜面方向有，从而可以求出动摩擦因数。

（三）物体在绳子拉力作用下

例如，用绳子悬挂一个物体。

研究对象是被悬挂的物体。

它受到的力有：重力，方向竖直向下；绳子对它的拉力，方向竖直向上。因为物体静止，所以。

如果用绳子拉着物体在水平面上匀速运动。

物体受到重力，方向竖直向下；水平面的支持力，方向竖直向上，且；绳子的拉力，方向沿着绳子；还受到一个与拉力方向相反的滑动摩擦力，且。