淺談高中物理解題中的整體法與隔離法

尹茂格

（湖南省衡陽市第六中學（湖南省衡陽市第一中學）高中學生 湖南 衡陽 421000）

淺談高中物理解題中的整體法與隔離法

尹茂格

（湖南省衡陽市第六中學（湖南省衡陽市第一中學）高中學生 湖南 衡陽 421000）

我在高中物理學習中，解題方法歸納所得：整體法與隔離法。

一、所謂隔離法就是將物理問題的某些研究對象或某些過程狀態(tài)從系統(tǒng)或全過程中隔離出來進行研究的方法。隔離法的兩種類型：

（1）對象的隔離：即為尋求與某物體有關的所求量與已知量之間的關系，將某物體從系統(tǒng)中隔離出來。

（2）過程的隔離：物體往往參與幾個運動過程，為求解涉及某個過程中的物理量，就必須將這個過程從全過程中隔離出來。

二、所謂整體法，就是指對物理問題的整個系統(tǒng)或過程進行研究的方法，也包括兩種情況：

（1）整體研究物體系：當不涉及系統(tǒng)中某個物體的力和運動時常用。

（2）整體研究運動全過程：當所求的物理量只涉及運動的全過程時常用。

三、例題

【例1】一個直徑為D的乒乓球，內部空氣壓強為P0，現(xiàn)將該乒乓球放入一密閉的容器中，并把容器抽成真空，乒乓球因內部空氣壓強的作用，球殼處在緊張狀態(tài)，則球殼的每單位長度受到的張力大小為___。

解析：設想球由兩半球組成，以一個半球為對象，氣體壓力F＇與邊緣張力相平衡，即π（D/2）2P0=πDF，所以每單位長度上的相互作用力為F=DP0/4。

【例2】如圖所示，兩個質量都是m的小球A、B，用輕桿連接后斜放在墻上處于平衡狀態(tài)。已知墻面光滑，水平地面粗糙，現(xiàn)將A球向上移動一小段距離，兩球再次達到平衡，那么將移動后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較，地面對B球的支持力N和輕桿上的壓力

F的變化情況是：（）

A、N不變，F(xiàn)變大B、N不變，F(xiàn)變小

C、N變大，F(xiàn)變大D、N變大，F(xiàn)變小

解析：對系統(tǒng)考慮豎直方向，顯然有N=2mg，不變。分析A球易得F變小，故選B。

【例3】如圖所示，水平平行導體板A、B分別接在電源負、正極上，一帶正電的液滴從P點處靜止釋放后穿過A、B兩板上的小孔S1和S2，穿出小孔S2時速度為V1。若B板位置不變而A板稍向上移，同樣的液滴從P點靜止釋放，穿出小孔S2時速度為V2，則（）

A、V1=V2B、V1＜V2C、V1＞V2D、無法比較

解析：液滴先作自由落體運動，進入平行板電容器中后另受向上的電場力作用，A板移動后，板間場強將發(fā)生變化，故液滴在平行板之間運動時的加速度將發(fā)生變化，但注意到問題是比較液滴過B板時的速度，故可以選取整體過程來研究，由動能定理得mgh-qE=mv2/2，因液滴到B板的距離和電源電動勢不變，故V1=V2，即選A。

【例4】總質量為M的熱氣球由于故障在高空以速度V勻速豎直下降，為了阻止繼續(xù)下降，在t=0的時刻，從熱氣球中釋放了一質量為m的沙袋，不計空氣阻力，當t為多大時，熱氣球停止下降？這時沙袋的速度為多大（此時沙袋未著地）？

解析：對質量為M的熱氣球勻速下降，故有F浮=Mg，再取扔掉質量為m的沙袋的熱氣球為研究對象，有F浮—（M—m）g=（M—m）a，即熱氣球有向上的加速度a=mg/（M—m），故經t=v/a=（M-m）v/mg時熱氣球停止下降。因沙袋作豎直下拋運動，故在熱氣球停止下降時，沙袋的速度v＇= v+gt=Mv/m

【例5】如圖所示，小球質量m=30g，帶正電荷q=0.0866C，用長l=1m的輕絲線系住懸掛在O點，放在場強E=2N/C、水平向右的勻強電場中，將線水平拉直至A點，然后無初速釋放，試求小球到達最低點B時絲線中的拉力。

解析：在A處小球受電場力與重力作用，合力與豎直方向夾θ角，由tanθ=qE/mg=3/3，即θ=30°。以后小球以a=g/cos30°=203/3m/s2作勻加速直線運動，到線與豎直方向夾30°時繩張緊，張緊前瞬時v=2al，張緊以后沿繩方向速度為零，v2=v1cos30°，以后滿足Eqlsin30°+mgl（1-cos30°）=mv32/2-mv22/2，在最低點T-mg= mv32/l，得T=1.07N。

［點評］由于繩子張緊過程中有動能的損失，故不能用整體動能定理解。