巧選物理研究對象的策略

摘要:培養(yǎng)學(xué)生巧妙地選取研究對象，是實現(xiàn)成功解決問題的第一步，同時有利于學(xué)生綜合分析能力的提升。在教學(xué)過程中，教師要有意識地培養(yǎng)學(xué)生對所遇的問題進行具體分析、研究，弄清其中的物理狀態(tài)、物理過程和物理情境，找出其中起重要作用的因素及有關(guān)條件，運用物理知識綜合解決問題。

關(guān)鍵詞：高中物理 研究對象

高中物理主要是研究物體最普遍的相互作用、最一般的運動規(guī)律，以及它所使用的實驗手段和思維方法的自然科學(xué)。由于相互作用和運動規(guī)律都是發(fā)生在物體之間，所以在解決此類物理問題時，往往會遇到由兩個或兩個以上物體所組成的比較復(fù)雜的相互作用的系統(tǒng)。因此，巧妙選取系統(tǒng)中的研究對象，往往能起到事半功倍的解題效果，這也是成功解題的第一步。

一、選取研究對象的常用方法

1.隔離法

研究對象的選取，其實質(zhì)是外力與內(nèi)力的轉(zhuǎn)化問題，如果所求問題與系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用有關(guān)，就要先從眾多的客觀事物中有目的地選擇一個或幾個作為研究對象，并將它與周圍的環(huán)境進行隔離，即“隔離法”。這樣一來，減少了物體之間的干擾，問題就變得清晰了，自然也就較易建立物理模型和運用物理規(guī)律了。

2.整體法

如果所求問題與系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用無關(guān)，就可以采用整體法處理問題。整體法包括研究對象的整體化和物理過程的整體化。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部各物體之間的作用比較復(fù)雜，但系統(tǒng)整體與外界的作用卻比較簡單，且我們所要處理的問題是系統(tǒng)整體與外界的相互作用，而不是系統(tǒng)內(nèi)部各物體之間的相互作用時，我們就將相互作用的兩個或兩個以上的物體組成一個整體作為研究對象。對研究對象進行整體化處理，去尋找未知量和已知量之間的關(guān)系，也即研究對象的“整體法”。當(dāng)我們所關(guān)心的并不是運動過程的全部細節(jié)，而是運動過程的某個或某些特征或始末狀態(tài)，我們會將多個物體相互作用的“全過程”當(dāng)做一個整體研究過程來處理，可避免較為繁瑣的思維過程。此法的關(guān)鍵是抓住“全過程”的“始”和“終”，從而尋找到必要的數(shù)量關(guān)系，建立相應(yīng)的方程式。

整體法使用時，常有兩種情況：一種是系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。也即系統(tǒng)都處于靜止?fàn)顟B(tài)或一起勻速運動時，或者系統(tǒng)內(nèi)一部分處于靜止?fàn)顟B(tài)，另一部分勻速運動。以上這些情況，系統(tǒng)整體都平衡，整體內(nèi)每個物體所受合力為零，可以確定整體的受力特點；另一種是系統(tǒng)處于不平衡狀態(tài)且無相對運動。由于系統(tǒng)內(nèi)物體間沒有相對運動，即整體內(nèi)每個物體都具有相同的速度和加速度，這時整體所受的合力提供整體運動的加速度，這種情況利用整體法，更容易把握整體的受力情況和整體的運動特點。

二、巧選研究對象的策略

例1．如圖1所示，光滑水平面上放著質(zhì)量分別為m和2m的四個木塊，其中兩個質(zhì)量為m的木塊用不可伸長的輕繩相連，木塊間的最大靜摩擦力為μmg?，F(xiàn)用水平拉力F拉其中一個質(zhì)量為2m的木塊，使四個木塊以相同加速度一起運動。求最大水平拉力F為多少？輕繩對m的最大拉力為多少？

分析：四個物體一起運動時，A與D、B與C之間存在靜摩擦力，且AD間靜摩擦力大，最先達到最大靜摩擦力。此時拉力F最大，輕繩對m的拉力也最大。因此求F時，首先要把ABCD四個物體看作整體，再把ABC三個看成整體。而求輕繩對m的最大拉力時，先把ABC三個看成整體，再把BC看成整體。

例2．如圖2所示，三個可視為質(zhì)點的金屬小球A、B、C，質(zhì)量分別為m、2m和3m，B球帶負電，電荷量為q，A、C不帶電，不可伸長的絕緣細線將三球連接，將它們懸掛在O點，三球均處于豎直向上場強為E的勻強電場中。將OA線剪斷后的瞬間，A、B球間的細線拉力的大小為多少？

分析：如果B物體不帶電，在剪斷AB和BC的瞬間，拉力均為零。現(xiàn)在B物體帶負電，受到向下的電場力作用，這時AB整體向下做相同加速度的運動，BC間的拉力為零，就不能把BC看作整體。因此，做這道題時，我們要先把AB看作整體，再隔離分析A，去求A、B球間的細線拉力。

綜上所述，在分析多個物體相互作用時，靈活運用整體法和隔離法，將會極大地簡化問題。在解題過程中，學(xué)生要具體分析和研究問題，弄清其中的物理狀態(tài)、物理過程和物理情境，找出其中起重要作用的因素及條件，運用物理知識解決問題，有利于學(xué)生綜合分析能力的提升。

（作者單位：江西省南昌市第三中學(xué)）