第 3 课 物体的受力分析（隔离法与整体法）、正交分解 一、物体受力分析方法
(1)意义(重要性)：对物体进行受力分析是解题的基础，它贯穿于整个高中物理。
受力分析是解决力学问题的基础, 解决好力学问题的关键和重要方法,是学好物理的第一步.
决定了(因为：物体受力情况力分析。
由受力?物体运动情况)；解物理问题的能力很重要体现在能否对物体进行正确的受
把指定的研究对象在特定的物理情景中所受到的所有外力找出来，并画出受力示意图，就是受力分析。
(2)受力分析的方法和步骤：
①选取对象——(研究对象可以是质点、结点、某个物体、或几个物体组成的系统)。原则上使问题的研究处理尽量简便.
②隔离物体——把研究对象从周围的环境中隔离开来，分析周围物体对研究对象的力的作用。按照先场力(重力、电场力、磁场力等),后接触力(弹力、摩擦力),再其他力的顺序进行分析；或先主动力,后被动力(弹力、摩擦力)的顺序进行分析。
按顺序(重、弹、摩)分析可以防止漏力；分析出的每个力都要能找出施、受力物体(即性质力)，这样可防止添力现象。
注意：力既不能多,也不能少；分析的力为性质力,如重力、弹力、摩擦力等,不要分析效果力,如向心力、回复力等。
③画出受力示意图——把物体所受的力一一画在受力图上，并标明各力的方向，注意不要将施出的力画在图上。
还要注意不同对象的受力图用隔离法分别画出，对于质点不考虑形变及转动效果，可将各力平移置物体的重心上，即各
力均从重心画起。
检验：防止错画、漏画、多画力。
④确定方向——即确定坐标系，规定正方向。
⑤列方程——根据平衡条件或牛顿第二定律，列出在给定方向上的方程。 （步骤④⑤是针对某些力是否存在的不确定性而增加的）
注意事项：①.只分析研究对象所受的力,不分析研究对象对其它物体所施的力
②.对于分析出的每个力,都应该能找出其施力物体.(可以防止添力) ③.合力和分力不能同时作为物体所受的力
(3)判断物体是否受某个力的依据: (三个判断依据)
①从力的概念判断寻找施力物体； ②从力的性质判断寻找产生原因；
③从力的效果判断寻找是否产生形变或改变运动状态。(是静止,匀速运动还是变速运动）
以上三个判断依据,在实际受力分析时,应用最多的是第③条,尤其对弹力和摩擦力的判断主要是从形变和运动状态入手分析。
而对某些特定的性质力如：场力的分析，是从产生的原因即上述第②条进行分析的。
假设法：在未知某力是否存在时，可先对其作出存在或不存在的假设，然后再就该力存在与不存在对物
体运动状态是否产生影响来判断该力是否存在。
(1)力的产生条件:不同的性质力,产生条件不同,这是最基本的判断.
(2)力的作用效果:有些力产生条件较复杂,方向也隐蔽,根据产生条件难以判断,(如弹、摩)
此情况下应根据力的作用效果去判断是否受某力.
(3)根据力的相互作用性:力的作用是相互的,从研究对象是否施出某种力来间接判是否受某
种力的作用.
(4)检查受力情况与运动情况是否相符.
在难以确定物体的某些受力情况时，可先根据(或确定)物体的运动状态，再运用平衡条件或牛顿定律判定未知力。
注意:①合力与分力不能同时认为物体所受的力,它们只是一种效果相同的“等效替代”。
②用字母代号标出物体所受的每一个力，而某力的分力只按平行四边形定则作出，一般一标符号。 ③基本粒子的重力可忽略，若无特别说明重力是一定存在的。 ④弹力与运动状态有关
⑤摩擦力注意相对运动或相对运动趋势方向
二、隔离法与整体法
1、整体法：以几个物体构成的整个系统为研究对象进行求解的方法。在许多问题中可以用整体法比较方便，但整体法不能
求解系统的内力。
2、隔离法：把系统分成若干部分并隔离开来，分别以每一部分为研究对象进行受力分析，分别列出方程，再联立求解的方法。
把研究对象从周围环境中隔离，然后分析周围哪些“物体”对它施加有力的作用，(各是什么性质、大小、方向怎样？)分析出的是性质力，即是分析出的每个力都应该能找到施力物体(防添力)。并按照一定的顺序(先场力、后接触力)进行受力分析(防漏力)，并画出受力示意图。
3、通常在分析外力对系统作用时，用整体法；在分析系统内各物体之间的相互作用时，用隔离法。
有时在解答一个问题时要多次选取研究对象，需要整体法与隔离法交叉使用
三、力的正交分解法：将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法。
物体受到多个力作用时求其合力，可将各个己知力沿两个相互垂直的方向直行正交分解，然后再分别沿这两个方向求出合力，正交分解法是处理多个力作用用问题的基本方法。
利用力的正交分解法可以求几个已知共点力的合力，它能使不同方向的矢量运算简化为同一直线上的标量运算。一般地，当物体受三个以上的共点力作用时，用正交分解法为好。正交分解的每一个力不一定按实际效果进行分解，往往按解题需要分解，原则上使更多的力落在互相垂直的坐标轴上。
步骤为：
(1) 正交分解
建立坐标轴的原则：一般选共点力的作用点为原点
静力学中：以少分解力和容易分解力为原则。(即尽量多的力在坐标轴上) 动力学中：以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标, 这样使牛顿第二定律表达变为Fx=0； Fy=may
(2)物体受到多个力作用F1 、F2 、F3??,求合力F时,可把各力沿相互垂直的x轴、y轴分解。
F1分解为Fx1和Fy1 ； F2分解为Fx2和Fy2 ； F3分解为Fx3和Fy3 ??然后求这两个方向上的合力,
把复杂的矢量运动转化为相互垂直方向上的代数运算. 则：x轴上的合力 Fx=Fx1+Fx2+Fx3+??
y轴上的合力Fy= Fy1+Fy2+Fy3+??
(3) 合力大小：F?Fx2?Fy2
Fx合力方向：与x轴夹角为?，则tan?=Fy 四、图解法
根据平行四边形定则,利用邻边及其夹角跟对角线的长短关系分析力大小变化情况的方法,通常叫图解法。
图解法具有直观、简便的特点。应用时应该注意正确判断某个分力方向的变化情况及其空间范围。 当合力的大小方向一定，其中一个分力的方向一定时，用图解法较为简单。
五、三角形法：
合力和两个分力通过平移，构成一个首尾相接的封闭三角形。
力学?∽几何?求解；用正弦、余弦定理及相似法求解。
2、受力分析的几个步骤．
①灵活选择研究对象：也就是说根据解题的目的，从体系中隔离出所要研究的某一个物体，或从物体中隔离出某一部分作为单独的研究对象，对它进行受力分析．
所选择的研究对象要与周围环境联系密切并且已知量尽量多；对于较复杂问题，由于物体系各部分相
互制约，有时要同时隔离几个研究对象才能解决问题．究竟怎样选择研究对象要依题意灵活处理． ②对研究对象周围环境进行分析：除了重力外查看哪些物体与研究对象直接接触，对它有力的作用．凡是直接接触的环境都不能漏掉分析，而不直接接触的环境千万不要考虑进来．然后按照重力、弹力、摩擦力的顺序进行力的分析，根据各种力的产生条件和所满足的物理规律，确定它们的存在或大小、方向、作用点．
③审查研究对象的运动状态：是平衡态还是加速状态等等，根据它所处的状态有时可以确定某些力是否存在或对某些力的方向作出判断．
④根据上述分析，画出研究对象的受力分析图；把各力的方向、作用点（线）准确地表示出来．
重难点突破
一、研究对象的选取
在进行受力分析时，第一步就是选取研究对象。选取的研究对象可以是一个物体（质点），也可以是由几个物体组成的整体（质点组）。
1、 隔离法：
将某物体从周围物体中隔离出来，单独分析该物体所受到的各个力，称为隔离法。
隔离法的原则：
把相连结的各物体看成一个整体,如果要分析的是整体内物体间的相互作用力(即内力),就要把跟该力
有关的某物体隔离出来,当然,对隔离出来的物体而言,它受到的各个力就应视为外力了。
2、整体法：
把相互连结的几个物体视为一个整体(系统)，从而分析整体外的物体对整体中各个物体的作用力(外力)，称为整体法。
整体法的基本原则：
（1）当整体中各物体具有相同的加速度（加速度不相同的问题，中学阶段不易采用整体法）或都处于平衡状态（即a=0）时，命题要研究的是外力，而非内力时，选整体为研究对象。
（2）整体法要分析的是外力，而不是分析整体中各物体间的相互作用（内力）。
（3）整体法的运用原则是先避开次要矛盾（未知的内力）突出主要矛盾（要研究的外力）这们一种辩证的思想。
3、整体法、隔离法的交替运用。
对于连结体问题，多数情况即要分析外力，又要分析内力，这时我们可以采取先整体（解决外力）后隔离（解决内力）的交叉运用方法，当然个别情况也可先隔离（由已知内力解决未知内力）再整体的相反运用顺序。
二、物体受力分析。
正确地进行受力分析是解题的基础，高中物理不的两大主块：力和电都大量涉及到力的问题。
对物体进行受力分析，主要遵循以下两条原则：
(1)从力产生的原因出发，进行受力分析，一般场力（重力、电场力、磁场力）主要依据这一点进行分析。 (2)从物体所处的状态（平衡态和非平衡态）入手结合各种力的特点，然后根据平衡条件或牛顿运动定律进行分析判断。
以上原则以第(2)条为主，同学们要养成“抓状态，用规律”的良好习惯。
三、正交分解。
正交分解法只是一种处理矢量问题的方法，它的目的往往不是为了分解矢量，而是为了合成矢量，化复杂的矢量运算过程为简单的同一直线上的矢量运算过程。
正交分解法的重要性和实用性其实不在于如何建轴。如果向互相垂直的方向上分解某个力。因为力的独立作用原理和运动的独立性原理都要求我们要在不同的方向上单独考虑问题，如：
?FX?0 ?F?0?y
?Fx?max??Fy?may
?Ix??Px??Iy??Py
因此同学们要逐渐养成根据物体在不同方向上的状态，用相应的物理规律去解决问题的好习惯。
物体的受力分析(隔离法与整体法)、正交分解
