杨彦翔

(福建省泉州市安溪一中高二12班 362400)

力学在高中物理学习内容上所占比例最多,也最为复杂.同学们在掌握力学的解题方法时难度很大,而其中具体的难点就体现在对物体的受力分析和物体运动过程中的受力变化分析,整体法和隔离法是解题时常用的方法,本文重点讨论应用整体法的解题思路.

一、整体法的含义

整体法指的是在高中物理力学问题中将由多个物体构成的系统作为一个整体来进行受力的分析与研究的方法.将系统中的几个物体作为一个整体的研究对象,对系统研究对象进行受力分析时,只分析这个整体与外部其他物体之间的相互作用力的关系,不考虑系统内部各个物体之间的相互作用力关系,以此来简化题目中涉及的多个物体之间的受力分析情况.整体法将系统中的不同物体看作一个整体,作为研究对象,从更大的层面上来把握物体的物理现象,看清其本质特征,将多个相互之间具有联系和依赖,相互制约以及相互作用力的物体,也可以是多个连续的物体运动过程当成一个整体,再对这个整体进行分析研究.整体法的使用过程需要同学们将多种思维方式综合起来,灵活思考.

因此,同学们在学习高中物理中的力学部分内容时,要善于利用整体法,从整体上去看待问题、分析问题、解决问题,这样能有效提高解题效率,从整体上把握问题也更易于看清问题的本质,抛开其他干扰因素的影响,也利于学生将多种不同知识融会贯通,增强各知识的联系,增强有机组合的思维能力,从本质上对待物理力学问题,化繁为简,更直观清晰的理解问题的根本所在.

二、整体法在高中物理力学解题中的重要性

在学习高中物理力学部分知识的过程中,学会对物体进行受力分析是基础,在整个力学章节的学习中会经常用到,既是学习基础,也是该章节的重点和难点知识.在实际解题过程中,很多同学就是由于不能准确的对物体的受力情况进行分析从而导致无法继续求解,得出正确答案.另一方面,物体受到的力往往是多个不同力的组合,同学们要将物体可能受到的每种力都考虑到是最大难点,在考虑到所有力的前题下,将各种力之间的制约关系进行正确分析是另一大难点,这些都造成了同学们在解题时难以得到完全正确的答案的现实状况.

要解决这些难点,同学们要熟练掌握整体法和隔离法在高中物理力学问题中的应用,特别是在连接体问题中的使用情况最佳,能很好的帮助同学进行物体的受力分析.整体法是对整体原理的应用,在对物体从局部到整体进行受力分析时,都能发现一定的规律.在解题的过程中,将某几个具有相互作用力的物体看成一个整体的系统,再对整个系统进行受力分析,减少了对每个物体都进行受力分析的过程,不仅能提高解题效率,还降低了出错的概率.隔离法与整体法正好相反,隔离法是将整个物体分离来看,再对物体的每个部分进行受力分析,解题时如何选择合适的方法,需要根据实际题型来具体分析与选择.

高中阶段的物理力学内容相对初中来说要复杂很多,题型也千变万化,很多同学不会正确的对物体进行受力分析,从而导致不能简单快速的得出正确答案.这时更需要对自己的思维模式进行训练与培养,学会在解题过程中合理使用整体法与隔离法,清楚在什幺情况下整体法更合适,什幺情况下隔离法更合适,明确其二者的具体概念和区别所在.下一小节将重点讨论整体法在力学解题过程中的具体应用,最终能达到举一反三,不拘于题目形式的变化,将各种解题思路灵活使用的效果,这样将大幅度提高同学们在解答高中物理中有关力学问题的能力以及自身的思维能力.

三、整体法在高中物理力学解题中的具体应用

本节通过两个具体例题来分析整体法在高中物理力学解题中的具体应用方式.

例1现将一斜面体放置于地面上,设其质量为M,忽略斜面的摩擦力,倾斜角度为a.再将一木块放置于斜面上,并使木块在斜面上加速下滑,若木块的质量为m,则在木块下滑过程中,斜面体承受多少静摩擦力,以及地面支持力?

这种题型在高中物理力学问题中经常可以碰到,根据题目的已知条件可知斜面是光滑的,而且有一定的倾斜角度a,对木块单独进行受力分析,可得到木块的滑行加速度为gsina,并且加速度的方向是与斜面体保持平行向下的.由于斜面体的光滑的,则解题是不需要考虑木块与斜面体之间的压力与摩擦力的相互关系,因此整体法在此时是适用的,我们可以将斜面体与木块组合起来看成一个整体,再计算这个整体与地面之间的支持力与摩擦力的相互作用力即可.根据分析得到的斜面体所受的合力与加速度,再结合牛顿第二定律可得到到最终答案为N=(M+m)g-mgsin2a.

在解答该题的过程中,能明显感受到使用整体法带来的便利,但整体法也并不是适用于所有题型,所有同学们在解题前还是要先认真审题,事先考虑清楚题目使用哪种方法更合适,以及怎幺使用,然后再动手做题,这样更加高效.

例2一个小球在距离地面1.8m高的地方自由下落,落地后向上弹起高度的最大值为0.8m,在自由下落的过程中所花时间为1.1s,小球的质量为0.1kg,问小球与地面碰撞时地面对小球产生的平均作用力是多少?

在这种题型中,整体法就不是运用在多个物体上了,而是将小球自由下落的过程与向上弹起的过程看成一个整体,并且物理过程与物体运动的初始状态和结束状态并无关系或者根据初始状态和结束状态就能知道物体运动过程的,这些情况下的物体运动过程就能使用到整体法的思想.另一种情况,即对于无需了解整个物理过程的状况,只需要了解整个运动过程中的某个状态或是开始状态与结束状态的题型时,可以将其中不同的物体运动过程当成一个整体来对待处理,这也是整体法的一个用处.针对本题来看,很多同学的第一反应可能是隔离法,即对小球运动过程中的下落过程、碰撞过程和上升过程分别进行分析,这样解题显然比使用整体法要复杂的多.使用整体法的思想可以将小球从开始下落的时候一直到反弹上升到最高处的物理过程看成一个整体,再结合小球自身的重力可得到mgt总减去Ft地0,下落时间等于根号下两倍的h1除g,上升时间等于根号下两倍的h2除g,并且t地=t总-(t上+t下),即最后的正确结果是11N.

上述的两个例题分别分析了整体法在高中物理力学问题中将几个物体看成一个整体和将几个连续的运动过程看成一个整体的两大不同题型.在解题的过程中可以发现,单独的对某个物体的受力情况进行分析是很复杂的,正确的找到将哪些物体或哪些物理过程看成一个整体是有难度的,需要同学们在平时的习题训练中多加思考.

本文对整体法的具体含义进行了解释,对整体法在高中物理力学解题中的重要性进行了分析,同时对整体法在同学们日常习题中的具体应用进行了探讨.合理的运用整体法,不仅可以提高解题效率,还能提高学生自身分析问题、解决问题的能力.