跳到正文
IGCSE·Tuition
物理 · 课程

为指定情境画受力图

你知道有哪些力,可是题目一说“画图并标注”,箭头就总是对不上评分标准。

本页内容
  1. 任何情境都适用的快速方法是什么?
  2. 例题详解
  3. 要留意的错误
  4. 自我检测
  5. 下一步

受力图把作用在同一个物体上的每一个力,画成从物体出发、指向力的方向的带标签箭头。题目会要求你为某个情境画图,例如被拖动的箱子、下落的跳伞者或正在减速的汽车。

这项技能位于力与动量的起点。后面的每一个计算,从合力到加速度,都依赖一张正确的图。

任何情境都适用的快速方法是什么?

每次都按同样的四个步骤做,图就几乎会自己成形。

  1. 选定物体,把它画成简单的方框或一个点。
  2. 先画重力。 重力永远向下,指向地心。
  3. 找接触。 问自己有什么东西碰到这个物体:地面、绳子、手、空气、墙。每一处接触都可能产生一个力,例如支持力(normal force)、张力、摩擦力或空气阻力。
  4. 标注并确定箭头长度。 写出每个力的名称。力大的箭头画长一点,力相等的箭头画得一样长。

力是作用在这个物体上的。如果题目问的是箱子受到的力,就不要画箱子压在地面上的力,那个力作用在地面上。

例题详解

虚构情境: 一个质量 5.0 kg 的箱子被一条水平的绳子以匀速拖过粗糙的地面。绳子的拉力是 20 N。取 g = 10 N/kg,题目通常会给出这个值。

第一步,物体: 箱子,画成长方形。

第二步,重力: 重力 = 质量 × g = 5.0 × 10 = 50 N,向下。

第三步,与地面的接触: 地面向上托着箱子,这是支持力。箱子在竖直方向没有运动,所以它等于重力:50 N 向上。粗糙的地面还会产生摩擦力,方向与运动相反,所以指向后方。

第三步之二,与绳子的接触: 沿绳子向前有 20 N 的张力。

第四步,标注和长度: 重力和支持力的箭头相等,而且较长。拉力和摩擦力的箭头相等,而且较短,因为箱子以匀速运动(向前 20 N,所以向后的摩擦力也是 20 N)。

检查: 一共四个箭头:重力(向下)、支持力(向上)、拉力(向前)、摩擦力(向后)。没有写着“运动”的箭头。

要留意的错误

常见的失误是给运动的物体多加一个写着“运动的力”或“动量”的向前箭头。

错误的图: 一辆匀速行驶的汽车画了五个箭头,其中除了驱动力之外,还有一个大的向前箭头,写着“运动的力”。

学生觉得运动本身需要一个力。其实没有这种力:汽车向前的推动已经来自发动机的驱动力。

改正的方法是对每一个箭头都问:“是什么在接触或拉着这个物体,才产生这个力?”重力来自万有引力,支持力来自表面,张力来自绳子,摩擦力和空气阻力来自与表面或空气的接触。如果你说不出来源,这个箭头就不该出现。

自我检测

先在纸上做,再打开答案核对。

1. 一名跳伞者以匀速下落。写出他受到的力,并比较它们的大小。

查看答案

两个力:向下的重力和向上的空气阻力。速度不变,所以两个箭头一样长。

2. 一个球被向上抛出,现在正在上升。忽略空气阻力。它受到几个力?方向如何?

查看答案

一个力:它的重力,方向向下。抛的力不用画,因为手已经不再接触球了。

3. 一辆质量 1200 kg 的汽车在水平路面上向前加速。列出所有的力,并说明哪个水平箭头更长。

查看答案

重力(向下)、支持力(向上)、驱动力(向前)以及空气和其他阻力(向后)。驱动力是较长的水平箭头,因为汽车在加速。

下一步

有了可靠的受力图,就可以把箭头加起来:继续学习计算合力。当需要合成两个互相垂直的力时,三角形与方位角推理板会有帮助,而力与动量练习题组可以检测整个单元。

有些学生在课堂上能画对图,但在考试压力下就漏掉箭头。这正是我们的老师在物理线上一对一补习中会留意的习惯。

常见问题

受力图里应该画哪些力?

只画作用在你所研究的物体上的力。先画重力,再看有什么东西接触这个物体:表面、绳子、手或空气。每一处接触通常产生一个力。不要画该物体施加在别的东西上的力。

箭头的长度重要吗?

重要。箭头长度代表力的大小,所以相等的力箭头一样长,较大的力箭头较长。每个箭头从物体出发,指向力的作用方向,并写上名称,例如重力或摩擦力。

有没有一种力让运动的物体一直运动?

没有。物体继续运动不需要力,改变运动才需要力。如果物体以匀速运动,它受到的力是平衡的。在图上画一个“运动的力”,是最常见的画图错误之一。

更新于:

下一步

如果你的受力图总是少一个箭头或多一个箭头,一对一的老师可以陪你逐一画出情境,并核对每个箭头是否作用在该物体上。

一小时付费试听课,按所安排老师确认的收费,RM80 起。 其他费用、时间安排及后续课程,在试听课后由家长与老师直接确认。

补习由家长或监护人安排。用 WhatsApp 把这页发给他们,他们就可以替你咨询。

是家长或监护人?在这里咨询

已通过我们的服务帮助 9,000+ 名学生