高中高中物理受力分析物理学习

高中物理受力分析怎么画?

问题描述

题主准高二,女生,自从学了力学物理成绩直线下滑,指数爆炸型降成绩。
受力分析完全不会,看见长一点的题目头都大了,图复杂一点更没信心。
公式都会,不会用。做题,不会做。
概念理了很多次,但还是一头雾水,求提点。
物理五十分,班平均都不到〒_〒
谢谢解答。
地铁风
不会撸程序的设计狮不是好科研狗

谢邀。受力分析有系统的方法。

先想想是否要考虑重力,需要的话把重力先画上。

假设系统里有 N 个物体,你就从第一个到第 N 个遍历一遍,然后轮到这个物体的时候再遍历其他所有物体,看看接触不接触,接触的想想有些什么作用力。注意物体之间有可能有不止一个力。也就是说,假设有物体 a, b, c, d, e, 你需要考察这些物体对之间是否有力:(a, b), (a, c), (a, d), (a, e), (b, c), (b, d), (b, e), (c, d), (c, e), (d, e).

嗯,懒得说了,上个图你就明白……

这是最经典的斜面与两个小滑块的故事…… 两个滑块有轻绳和无摩擦的滑轮相连,斜面和滑块之间有摩擦,系统稳定静止。怎么分析捏……?

首先当然是先画重力,这就是上图的第一步。

下面要遍历所有物体对,需要先确定系统中有几个物体参与受力,答案是 4 个:两个滑块、斜面和绳子。所以 N = 4. 所以需要考虑几对物体?答案是六对(咦为毛是六对?)。下面我们来一对一对地撸,顺便数数。

  1. 先考虑斜面上的滑块,按照之前说的,考虑所有其他物体是否与这个滑块有直接相互作用。斜面有么?有。所以我画了上图的第二步。压力是自然的,题中说了考虑摩擦,所以还可能有摩擦力,但是这是我们不确定摩擦力的大小和方向,无所谓,画上再说。如果最后算出来是负的就说明我们画反了。
  2. 下面考虑滑块和绳子。有相互作用么?有,因为绳子在拉滑块,有拉力。注意绳子的拉力永远沿着绳子指向另一端。这就是上图的第三步。
  3. 下面该考虑这个滑块和右面的那个滑块。有相互作用么?答案是没有,因为不直接接触。所以这步跳过。
  4. 下面考虑右面的滑块,唯一有直接接触的是绳子,所以自然画出拉力。这是上图的第五步。
  5. 原则上还应该考虑右面的滑块和斜面直接的力,但是这俩不接触,所以不屌。
  6. 这时右边的滑块也完成了,下面考察绳子。
    ……
    ……
    ……
    ……
    ……
    我靠绳子有什么好考察的……………… 算了。(只剩下绳子和斜面这一对了,这俩会通过滑轮相互作用,原则上你也可以老老实实地把力画出来,但是没什么卵用……)

好,到这时所有的力已经考虑完了。我们老老实实地遍历的所有物体对,所以不可能有漏网之鱼。这时受力分析还差一步,就是建立座标系然后分解力。我只想说三点:

  • 不一定整个系统要用一个座标系,每个物体都可以有自己的座标系。
  • 斜面上的东西一般要沿着斜面建座标系,而不是沿着水平和竖直。别问我怎么知道的……
  • 物理整个学科的精髓就在于座标变换的不变性,所以其实你怎么建座标系都可以把题解出来,只是繁琐程度的不同。

下面进入扯淡环节:

<扯淡>

你可能已经发现了,如果系统中有 N 个物体,我们需要考虑的物体对数量是 N² 量级的。这是个很繁琐的过程,你可能会问,那些牛牛为什么一看题目就能直接开始算,不用做这些繁琐的受力分析呢?这可能有两个原因:

  • 牛牛做题多,脑中有很多经验,所以拿到一道新题分析起来就快了。这就叫「空间换时间」。
  • 牛牛善于思考,牛牛懂得高中物理不需要背公式,而应重在理解,重在把物理定律和平时的生活经验联系起来。这样牛牛脑中的物理是成系统、有条理的。换句话说,牛牛脑中的物理,结构和学渣不一样。所以数据结构很重要啊同学们,很多时候确定了好的数据结构,就可以自然导出复杂度低的算法。嗯。

</扯淡>

130 赞同 61 感谢 279 收藏 10 条已备份评论 发布于 2016-08-28 知乎原页 ↗

评论 10

小朋友,你的受力分析出错了。那个摩擦力既有可能存在,又有可能不存在。摩擦力存在的时候四力平衡,摩擦力不存在的时候三力平衡。

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地铁风回复 周预鸿作者

小朋友,如果你算出来摩擦力是 0 就表示没有摩擦力。

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题主大大问一下第一图如果m1加速上滑,地面对斜面的摩擦力方向向哪边?
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地铁风回复 俞灏作者

听起来也许大概似乎说不定是向右的?

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不干好事回复 地铁风

用系统重心是否偏移就可以简单得出,在系统没有收到水平外力作用的情况下,在水平方向系统重心由于m1的右移,必然导致斜面的左移倾向,所以地面对斜面的摩擦力一定是阻碍斜面左移,所以摩擦力方向一定向右。

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想做点研究的小白
首先,,,要先选定一个受力分析的对象,可以是狭义的一个物体,也可以是没有相对运动的多个物体组成的整体,然后一个对象一个对象挨个受力分析啊,不然这容易乱套
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