議高中物理力學解題中整體法的運用

李勤

【摘要】力學問題是高中物理學習的核心問題，在教學的過程中力學始終貫穿著整個高中教學，無論是電學、磁學、功能轉換等知識都需要借助基礎力學知識來解答，尤其是科學對目標進行受力分析，這是所有問題解決的根本。本文從優化解題思路的角度，淺議高中物理力學解題中整體法的運用。

【關鍵詞】高中物理 力學 解題 整體法

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）26-0181-02

無論是日常教學，課下練習，還是在考試的過程中，很多學生都會受困于力學問題究竟該如何解答，這個力到底存在與否，什么時候相互抵銷，什么時候做功；為什么我用的課本例題的方法解答出來的結果卻是錯誤的；到底是該用動量守恒還是能量守恒；這么復雜的一個問題，怎么就可以三步作答呢？一系列的問題困擾著學生們，常常使他們覺得備受折磨。一個物理過程往往涉及多個物理量，干擾項目涉及的很多過程常常把學生的思路帶偏，到底應該用哪種方法才是最合適的，其實不是決定于物體本身，而是要理清整體思路，科學應用整體法可以有效避免學生走彎路。

一、整體法的概念與意義

在初學力學階段，我們所接觸的對象一般的一個物體，其受力也非常清晰簡單，但是隨著學習的深入，尤其是擺脫理想狀態，把物體置于真實的環境之中，就會發現很多物體其實相互關聯，相互影響；如果單純把某個物體割裂，不僅受力和運動狀態不好確定，即使可以確定其受力，很多變化和臨近的狀態也很難確定。這時候就需要把幾個物體視為一個整體，作為研究對象，受力分析時，只分析這一整體對象之外的物體對整體的作用力（外力），不考慮整體內部之間的相互作用力（內力）。 物理中整體法是指對物理問題中的整個系統或整個過程進行分析、研究的方法。

通過整體法的運用一方面可以促理論和實踐層面的綜合貫通，發現知識本身的奧妙，增強學習興趣；另一方面表現為物理思維層面的變通和融合。“一題多解”和“一題多變”是高中物理的一個顯著特征，靈活的整體思維可以幫助學生跳出題目本身，通過整體思維的運用實現變式思維，感受物理變化魅力，在解題過程中變繁為簡、變難為易。

二、整體法的應用分析

運用整體法解決物理問題，需要滿足一些條件，具體來說，整體法適用于以下幾種情況：

第一，有多個物體同時存在，但是這幾個物體相對靜止，或者加速度相同，可以用整體法計算。這點相對好理解，就是把多個物體看作一個整體。

例1：在粗糙的水平地面上，質量分別為mA=4kg、mB=6kg的物體A、B疊放在一起，現用水平力F拉物體B，使A、B一起向右做勻加速運動，A、B間的摩擦因子μ=0.2，B與地面間的摩擦因子μ=0.3，求繩子的拉力F。

分析：對于這類題目相對來說就比較容易，因“一起向右做勻加速運動”，所以只需要把AB看作的一個整體，就可以快速求得答案。類似的還有用“細繩連接的兩物體”、“在同一斜面相對靜止的兩物體”、“同一車廂內的物體”等，在求解外力的過程中都可以使用整體法。

第二，目標對象是唯一物體，在多個狀態，或多個物理過程中有多個力做功，這時候需要用整體法。這點適用于綜合性的運動過程，在功能轉換中尤為適用。

例2.如圖，豎直平面內有四分之一圓弧固定在水平桌面上，圓心為O。一小滑塊自圓弧軌道A處由靜止開始自由滑下，在B點沿水平方向飛出，落到水平地面C點。已知C點與B點的水平距離為1.0m小滑塊的質量為m=1.0kg，圓弧軌道半徑R=1.0m，B點到地面的高度h=1.25m，g取10m/s2。求小滑塊沿圓弧軌道下滑過程中克服摩擦力所做的功。

分析：滑塊從上到下的運動過程中先是從O開始的圓周運動，后是平拋運動，這其中既有重力做功，又有方向變化，如果單獨求解摩擦力的大小和方向，可以說非常困難。所以我們采用整體法，把這個過程看作一個整體，設延圓弧軌道下滑過程中滑塊克服摩擦力所做的功為W，由動能定理可得：mgR-W=，這時候只需要求出物塊滑至B點的速度就可以求得W的值。

小結

總之，整體法既是基礎物理方法，更是一種綜合思維，通過整體法可以幫助學生進一步深刻理解運動的相對性，進而實現透過現象發現本質和規律的過程，從多個物體，多個狀態，或多個物理變化過程中，運用整體法研究分析、處理和解決問題。

參考文獻：

[1]趙連涌.試論高中物理力學解題中整體法的運用[J]. 數理化解題研究，2017（31）.

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