Figwise

受力分析图生成器

选一个物体、摆好斜面角度,逐条填力的方向和大小,几秒内生成一张标注清楚的力图,不用装画图软件。

标签角度(°)大小颜色删除这条力
Block Fg N Fapp Ff
01示例

四种典型受力场景

下面四张图都出自同一个生成器,只是换了力的组合与物体位置——它们几乎覆盖了力学入门阶段最常遇到的题型。

光滑斜面上的物块

重力被分解成沿斜面下滑的分量和压向斜面的分量,后者与支持力抵消;斜面倾角一变,坡面和坐标轴会一起跟着转,这是斜面题最容易画错的地方。

单绳悬挂的重物

一根绳竖直吊着一个重物,只有重力和拉力两条力,是引入平衡态最干净的受力分析图,等第二根绳加进来再讨论矢量分解也不迟。

在粗糙地面上被拖动的箱子

斜向上的拉力、阻碍运动的摩擦力,再加上重力与地面支持力抵消——一张图里同时放四条力,是作业里最典型的力示意图布局。

加速上升电梯里的乘客

电梯一加速,地板给脚的支持力就不再等于体重,这正是「视重」问题的核心;打开合力开关,能直接看到支持力与重力之间那段没抵消的差值。

02这是什么

这张图到底在画什么

受力分析图,英文常写作 Free Body Diagram(简称 FBD),只画一个物体,把作用在它身上的每一个外力都画成从物体中心出发的箭头——除此之外什么都不画。物体本身简化成一个点、一个方块或一个圆,绳子、接触面这些都不出现,它们的作用已经被替换成对应的力箭头。

这种「只画一个物体」的隔离处理,正是受力分析图区别于普通示意图的关键。一旦把两个相连的物体画进同一张图,或者把物体对别的东西施的力也画上去,这张图看着像受力分析图,却没法直接套牛顿第二定律去解。重力、支持力、拉力、摩擦力、外加力,每一条都要分开画,方向也要画对,才算一张合格的受力分析图。

看图时先检查箭头是否配平:物体静止或匀速运动,相对的箭头长度应该相等、沿每根轴抵消;物体在加速,箭头就不会完全抵消,剩下那部分——合力——指向和加速度一致的方向。

标注了重力、支持力、外加力与摩擦力的力图示例
03使用方法

四步画出一张受力分析图

这个生成器把一份力的清单变成一张标好方向和大小的矢量图,直接能放进实验报告或作业。

  1. 01

    选好物体和场景

    先选方块还是圆,起个物体名字;如果物体在斜面上就设倾角,平地或悬挂物体直接把倾角留 0。

  2. 02

    把每条力都列出来

    每条力占一行:起个简短标签(比如 Fg、N),填方向角度和相对大小。重力永远竖直向下,其余力看具体场景决定。

  3. 03

    需要的话打开坐标轴或合力箭头

    打开坐标轴能看清力在斜面方向和垂直方向上怎么分解;打开合力箭头,能直接判断这张图画的是平衡态还是加速过程。

  4. 04

    导出成图

    改任何一行数据,图都会立刻重画。箭头和标签摆对之后,导出 SVG 方便再编辑,或者导出 PNG 直接贴进报告,两者分辨率一致。

04功能

这个生成器帮你搞定的细节

图表生成器界面,力的列表带标签与彩色箭头

力的数量不设上限,条条带标签

重力、支持力、拉力、摩擦力、外加力……题目要几条力就加几条,每条都能单独起标签、设方向、调大小、换颜色,就算一张图里塞五六条力也不会乱。

力图中每条力矢量都输入了精确角度

角度直接填数字,不用拖着箭头对齐

每条力的方向是输入角度数值,不是靠鼠标拖箭头凭手感对齐,题目说「与水平方向成 30 度」,填 30 就是精确的 30 度,不用来回微调。

斜面物块受力分析图,坐标轴随倾角旋转对齐坡面

斜面场景坐标轴自动跟着转

设好斜面倾角,坡面、物体、以及可选的坐标轴会一起旋转,坐标轴自动对齐「沿斜面」和「垂直斜面」两个方向,不用自己再手算一遍旋转角度。

力示意图中用虚线箭头表示所有力矢量求和后的合力

合力箭头自动做矢量求和

打开合力开关,生成器会把所有力的分量加起来,用一条虚线箭头画出结果——检查一张受力分析图到底是平衡态还是有净加速度,这是最快的办法。

05对比

受力分析图 vs 普通力矢量示意图

两者看起来都是「纸上画箭头」,但 FBD 多了一条硬规则,普通的力示意图或矢量图并不受这条规则约束。

受力分析图

只画一个物体,只画作用在它身上的力

  • 把一个物体从系统里隔离出来,绳子、接触面、其他物体全部消失,它们的作用都被换算成一条力箭头。
  • 只画作用在这个物体上的力,绝不画这个物体施加给别人的力——牛顿第三定律的反作用力,属于另一张图。
  • 每条箭头都从同一个点(物体中心)出发,这样矢量相加、按坐标轴分解才有意义。
  • 画出来是要拿去解题的:平衡态时所有力矢量和为零,加速时矢量和等于合力。

普通力 / 矢量示意图

整个系统,想画哪条力都可以

  • 可以在同一张图里画多个物体、物体间的内力、以及作用力反作用力对,适合讲清一个系统,不适合单独解某个物体的运动。
  • 箭头可以从不同物体的不同位置出发,因为这张图是在描述一个场景,而不是把某个物体隔离出来套牛顿第二定律。
  • 常常把物体对外施的力和物体受到的力画在一起,而这恰恰是 FBD 明确要排除的内容。
  • 更像一张说明性插图,帮助理解场景;真要动笔解题,还是得回到隔离出单个物体的受力分析图。
06常见问题

关于受力图,大家最常问的问题

关于画受力分析图(自由体图)时最常被问到的问题,按力学入门课的讲法回答。

07相关工具

准备好画你的受力分析图了吗?

把每条力的方向、大小填进去,需要时设个斜面角度,箭头一对上就能直接导出——不用装软件,也不用登录。

开始画图