試分析高中物理力學解題中整體法的運用

韋化鋒

【摘要】力學解題過程中，常常涉及物體受力分析，學生在解題過程中運用整體法，能夠幫助學生客觀地分析物體的受力狀態，從而使題目迎刃而解。本文分析了整體法在高中物理力學解題過程中的重要性，從物體受力、物體運動過程兩方面分析了整體法在高中物理力學解題中的具體運用，從而令學生能夠正確地解決問題，幫助學生提高物理成績。

【關鍵詞】高中物理 力學題目 整體法

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）36-0117-01

高中物理教學內容包含有力學、光學、功和能相互轉化等知識內容，其中，力學是高中物理教學的重點，同時也是學生學習的難點，部分學生在學習過程中，不能完全理解力學中的知識，因此，教師應注重解題方法的教授。整體法能夠幫助學生解決部分受力情況分析問題，從而使學生正確分析受力情況，解決問題。

一、高中物理力學解題中運用整體法的重要性

物體受力分析是學生解決物理力學問題必不可少的環節之一，同時也是解決問題的基礎。其存在于力學各個知識點當中，是學生不可回避的學習內容。物體受力分析是學生學習的難點，部分學生不具備正確分析物體受力情況的能力，導致其在解題過程中不能解得正確答案。力學問題中，部分問題的受力狀況確實難以分析，如連接問題。學生在對連接體進行受力分析時，往往無從下手。若學生分析連接問題中每一個物體的受力情況以及運動變化，不僅會耗費大量的時間，題目的計算量以及步驟會相應增多，而學生答案的正確率也會隨之下降。

學生在面對多個物體受力或物體運動過程復雜的問題時，便可采用整體法分析物體的受力情況。整體法是將局部轉換至整體的思維。學生運用整體法時，需要將幾個物體視為同一物體，之后分析幾個物體整體的受力情況，研究整體的變化。學生借助整體法可以將分析每個物體受力的步驟省去，也無需進行繁瑣的推理與演算，從而提高學生的解題速度以及正確率。然而整體法并適用于所有問題，學生在具體使用過程中，還應根據題目進行選擇，部分題目中的受力分析較為特殊，學生運用整體法不僅不能進行正確的受力分析，還會誤導學生，使學生的分析出現錯誤。

學生在解題過程中運用整體法，能夠使問題的解決更為靈活，同時也能夠活躍學生的思維，提高學生的邏輯能力。由此可見學生在解題過程中運用整體法，能夠幫助學生提高分析問題以及解決問題的能力。

二、整體法在高中力學解題過程中的具體運用

（一）物體受力

例題一：設有兩個帶電小球，分別為a、b。兩小球質量相同，都為m，但是a小球電荷量為+2q，b小球所帶電荷量為-q。現利用絕緣細線將a、b兩小球相連，同時用長度相同的絕緣線將兩球懸掛于天花板下方（如圖1所示）。兩小球所存在的空間中，有向左運動的恒強電場。設電場強度為E，且a、b兩小球在平衡狀態下，絕緣線將被拉緊，請判斷兩小球保持平衡后的位置狀況下圖（如圖2所示）中哪種情況：

解析：學生此時仔細觀察題目，題目中提到兩小球所帶電荷量各不相同，若學生依舊使用整體法，將兩小球視為同一物體，則容易選擇選項A。兩小球所帶電荷量并不相同，在此情況下，學生將兩小球視作整體，在進行受力分析時，會發現此時左右電場的力無法保持平衡，即該整體所受合力不為零。依照F=Eq這一定理可知，電場作用于a小球的力大于b小球所承受的電場力，從整體受力來看，兩小球所受合力為Eq，且方向向左。因此兩小球整體應偏向左邊，所以選項A可以從選項中排除。設a小球絕緣線與豎直方向所成的夾角為α，學生此時可利用整體法，將兩小球視為同一整體，則存在tanα= ，之后繼續研究b小球的受力狀況。設連接b小球的絕緣線與豎直方向的夾角為β，則存在tanβ= ，因此可得β>α，即相比連接a小球與天花板之間的絕緣線與豎直方向所成夾角，連接b小球的絕緣線與豎直方向所成夾角角度應更大，故而選擇選項C。

由該題可知，學生在使用整體法時，也應對題目進行判斷，判定整體法是否適用于該題目，不可盲目使用，從而影響題目的解答。通過分析上述兩道例題可以發現，當所研究物體處于平衡狀態，且與物體內部和物體之間的相互作用力無關時，學生可選擇整體法簡化問題。

（二）物體運動過程

例題二：設有一光滑平臺，該平臺長度為L。現將其固定于水平地面上，在平臺上放置物體A與B，并使兩者相互接觸，物體A頂層存在半圓形軌道，軌道半徑為R。且軌道直徑長度小于光滑平臺的長度。物體A高為h。現存在一木塊C，A、B、C三個物體質量相同，均為m（如圖3所示）。令物體C由靜止開始從軌道下滑，且A與C保持接觸，求解當物體A、物體B在分離時，物體B的速度。

解析：學生在解答該題時，必須注重整體法的運用，對物體運動與受力情況做出合理的分析。由題可知，物體C在運動中，承受的彈力以及彈力反作用力在不斷變化，力的方向與大小隨著物體運動而相應更改。若學生分析此時物體C的受力情況，則根本無法進行分析，學生也無法通過所學知識進行解答。因此，學生必須使用整體法對題目進行分析。學生將A、B、C三個物體視作整體，可分析出整體所受的合力為零，之后利用機械能守恒定律與動量守恒定律便可求出答案。

整體法在高中物理力學問題解答當中的應用，不僅是將不同的物體看做一個整體，其還可以將物體的物理過程視為整體。部分力學問題中物體的運動較為復雜，若題目中物體的始末狀態不受過程的影響，或學生通過物體的始末狀態便能夠知曉物體運動過程，便可以在該題目中運用整體法解題，從而簡化題目。

學生如能熟練使用整體法，便能夠正確分析研究物體的受力情況，從而減少了解題步驟的書寫，同時也提高學生解題的正確率。學生在運用整體法時也應仔細分析題目，從而確保整體法可以使用。教師應在日常教學過程中，鍛煉學生整體法的運用，從而幫助學生提升解題效率。

參考文獻：

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[2]吳月豐.整體法和隔離法在物理解題中的應用[J].科學教育，2009，03：47-49.