妙用整體法 優(yōu)化高中物理解題教學(xué)

徐珅爽

(福建省詔安第一中學(xué) 363500)

選擇正確的解題方法是解決物理問題的關(guān)鍵.整體法作為一種重要的解題方法，能夠?qū)⑽锢韱栴}簡化，大大提高解題的效率，縮短解題時間.分析以往的物理考試題目就會發(fā)現(xiàn)，整體法目前已經(jīng)成為了考察的熱點，同時它也是學(xué)生學(xué)習(xí)中的難點.本文將結(jié)合實例，探究如何在高中物理教學(xué)中運用整體法.

一、整體法的內(nèi)涵

在物理學(xué)中，可以把一系列的運動過程看成一個整體，也可以把相互關(guān)聯(lián)的幾個對象看做一個整體.也就是說整體法是一個從個體到全局的分析思路，首先要理解物理現(xiàn)象的本質(zhì)，然后再重新組合相互關(guān)聯(lián)的多個物體，根據(jù)整體的能量變化動量變化以及所受外力的情況列出方程從而解決物理問題.由于整體法是從全局來看待問題的，因而可以忽略系統(tǒng)內(nèi)各物體間的互相作用以及機械運動過程的一些細(xì)節(jié)，從而減少演算過程，將復(fù)雜的問題簡單化也就提高了解題效率.

二、運用整體法解決物理力學(xué)問題的解題思路

運用整體法解決物理問題的思路具體地說就是：①首先要確定研究對象，這需要結(jié)合題目中的情境科學(xué)的進行選擇.原則上要選與周圍環(huán)境有聯(lián)系，并且已知條件比較多的，在面對那些比較復(fù)雜的問題時，考慮到物體的各個部分間的相互制約，有時還需要同時分離多個對象才可以更好地夠解決問題.②解決問題的關(guān)鍵步驟就是對受力點的受力分析.一般來說，可以先分析電場力、重力、磁場力，然后分析摩擦力、彈力這些接觸力，最后再分析別的力.或者也可以采用先分析重力再分析彈力然后分析摩擦力最后分析其他力這樣的順序來分析物體的受力.采用這些分析順序的主要目的就是盡量避免多力、少力、或者弄錯力的方向.因此要叮囑學(xué)生在受力分析的最后對研究對象的受力進行檢查，養(yǎng)成做題的良好習(xí)慣.檢查時可以依據(jù)這樣的口訣：“重力肯定有，彈力看周圍，摩擦看動靜，方向不能錯”.也就是說首先確定重力的存在，然后通過看研究對象和接觸面間有沒有擠壓和彈性形變來對彈力和摩擦力這樣的接觸力進行判斷，通過觀察接觸面與物體間有無相對滑動和是否粗糙來對動摩擦力進行判斷.最后可以用“假設(shè)法”對有無靜摩擦力進行判斷.假設(shè)不存在靜摩擦力時，如果物體的運動狀態(tài)與實際情況相比不發(fā)生改變則說明假設(shè)成立無靜摩擦力，若發(fā)生改變則說明靜摩擦力是存在的.③最后要根據(jù)受力分析情況和研究對象的運動過程結(jié)合定律得出受力平衡的力學(xué)平衡方程，動量守恒方程或能量守恒定方程等聯(lián)立求解進行得簡單計算就可以得到所要求的物理量或?qū)\動狀態(tài)進行判斷.

三、整體法在解決物理問題中的運用實例

1.對“研究對象”的整體法

圖1

例1 兩個質(zhì)量分別為ma和mb，剛性的小球a、b的直徑分別是da和db(da>db)將a球和b球分別放入一內(nèi)徑為d豎直放置的圓筒內(nèi)，如圖1所示.設(shè)f1和f2分別為a、b兩球靜止時對圓筒側(cè)面的壓力的大小，F(xiàn)為筒底所受壓力大小.已知重力加速度大小為g，如果所有的接觸面的摩擦力大小忽略不計，那么則有( ).

A.F=(ma+mb)g，f1=f2

B.F=(ma+mb)g，f1≠f2

C.mag

D.mag

有相當(dāng)多的典故性成語。比如“Judas kiss”，翻譯為“猶大之吻”。 耶穌率領(lǐng)十二個門徒在各地傳道，非常受歡迎，于是引起了上流社會猶太教的嫉妒，所以他們想要暗殺耶穌。耶穌的門徒為了30個銀幣背叛了耶穌。他親吻耶穌來作為暗號。 “笑里藏刀 ”.因此，“猶大之吻”意味著虛偽和不安，以及可恥的叛賣行為，也可翻譯為“笑里藏刀 ”。 例如，“His action to his country proved to be a Judas kiss”翻譯為“他的行為是背叛祖國的行為”。

解析把球a、球b球看成是一個整體，對整體受力分析得到如圖所示,在靜止?fàn)顟B(tài)下有FN=(ma+mb)g，f1=f2,由牛頓第三定律可知：F1=f1，F(xiàn)2=f2，F(xiàn)N=F,所以有：F=(ma+mb)g，f1=f2.

故此題應(yīng)該選A.

圖2

例2 如圖2所示，在水平光滑平面上放置物體A和物體B.其中，mA=1kg，mB=2kg，將兩物體用沒有彈性的一根細(xì)線相連，其中細(xì)線的質(zhì)量可以忽略不計，A、B物體，各受到水平向左大小為10N的拉力F1和水平向

右大小為40N的拉力F2的作用.求A、B物體間的細(xì)線所受到的拉力的大??？

巧解因為細(xì)線是沒有彈性的，因此物體A和B的加速度α相同，其大小是a=F2-F1/mA+mB=40-10/1+2=10m/s2分析A物體可知：它同時受到細(xì)線向右拉力F和F1的作用，則F-F1=mAa，即F=F1+mAa=10+1×10=20N.

綜上可得：F=20N.

即答案是：細(xì)線所受拉力為20N.

2.對于“運動過程”的整體法

例3 一物體在大小為8N的水平拉力F的作用下，由靜止開始沿水平方向右運動，如圖3所示.物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ為0.2，若F經(jīng)過作用時間t1=6s后撤去，又經(jīng)t2=2s后與垂直墻面相撞，若物體與墻壁作用了t3=0.1s的時間，之后以v=6m/s的速度朝相反的方向彈出，那么，求墻壁對物體的平均作用力FN重力加速度為10m/s2.

圖3

3.對“研究對象和運動過程”的整體法

圖4

例4 從上到下依次為質(zhì)量為m的木塊和一塊質(zhì)量為M的鐵塊，由一根細(xì)繩連接.將其一起浸入水中，則其從靜止然后以α的加速度加速下沉，細(xì)繩在時間過去t1時斷開，鐵塊和木塊繼續(xù)下沉了t2以后木塊不便再下沉，求這時的鐵塊的速度V是多少？如圖4所示.

巧解鐵塊與木塊以加速度α一起沉沒，經(jīng)過t1以后細(xì)繩斷裂，則兩者的速度相同．然后鐵塊加速，木則塊減速．首先將木塊和鐵塊看做是一個整體，我們根據(jù)運動情況、受力情況以及兩者的關(guān)系可以進行分析.他們所受的外力應(yīng)恒為總的重力和浮力之和，運動了t1之后，合力沒有因繩斷改變．系統(tǒng)從開始運動到木塊停止的過程中所受的沖量為(m+M)α(t1+t2).總的動量增加了MV.根據(jù)動量定理，得：

(m+M)α(t1+t2)=MV．

所以這樣考慮，就可以更為簡便的得出結(jié)果了.

整體法作為一種解決物理綜合大題的有效的解題方法在中學(xué)物理教學(xué)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，因此應(yīng)在日常教學(xué)中系統(tǒng)科學(xué)的應(yīng)用整體法，為學(xué)生提供一種簡潔有效的思維方法，從而提高學(xué)生解決物理問題的能力以及能夠從更為宏觀的角度看問題的素養(yǎng)！

參考文獻(xiàn)：

[1]曹國星.整體法和隔離法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].貴陽：貴州師范大學(xué),2015.

[2]張艷平.整體法在高中物理解題中的應(yīng)用[J].考試:教研,2011(01):105-105.