議高中物理力學解題中整體法的運用

徐寶林

(浙江省樂清市大荊中學 325615)

在高中物理的學習階段中，力學是一個傳統而重要完善的體系，學生在學習過程中需要完全掌握相關物理理論知識以及培養物理力學常見解題性思維，如此才能保證學生將所學知識能夠正確應用而不是照本宣科，不求甚解.學生需要具備良好的物理素養，不僅在物理理論知識方面還應在解題思路方面有所建樹，而整體法是物理學中一種分析力學模型的常用方法，能夠讓力學問題的解決事半功倍，因此良好的物理解題思路也需要學生花費時間來做.

一、高中物理力學問題解答中整體法的價值

對于力學問題，受力分析是學生的必備技能，也是力學問題解題的最為基礎最為重要的部分.在力學問題中不論問題的題目有多長或者有多么復雜都需要學生對系統中的每個小模型進行受力分析，這證明了受力分析的重要性，但是受力分析對學生來說也是難點部分，一旦分析出差錯將會產生連帶反應，整個問題逃不過運算出錯的結局.

如果無法正確快速的解決物理力學問題那么一部分學生是因為無法掌握基本的受力分析方法，但是大部分學生是擁有良好的物理理論基礎的，他們對力學分析問題還出錯更大部分原因是習題模型太過復雜，在復雜中混亂了解題思路或者解題數據，進而導致出錯.對每個小模型進行詳細分析會使這個題目運算量過大，如果對題目理解恰好不是那么透徹，那學生很容易在復雜中出差錯，導致題目結果的錯誤.其實連接體題目所求結果可能不需要分析每個小模型所有的受力情況，或者不需要分析每個的受力情況，只需要將它們看成一個整體進行受力分析，這就是整體法的應用過程.

整體法解決問題的核心思想是將學生對小模型的局部的受力分析轉變為小模型組合成的整體的受力分析，從局部延伸到整體是化繁為簡，極大的縮減了學生對力學習題的解決時間，降低學生對物理模型分析錯誤的可能性，提高正確率，讓學生在做題中收獲到滿足感，增強對物理的學習興趣，有利于學生的未來發展.同時在應用整體法的過程中，需要學生具備良好的邏輯思維能力，保證解題的順暢，在解題同時鍛煉自己的邏輯思維能力.

二、高中物理力學中，整體法的具體應用

例題在極其粗糙的水平面上放置一個質量10千克的光滑斜面物體，現在有一個質量為5千克的小鐵塊被固定在光滑斜面體的上端，其中斜面體的傾斜角度為30度，現將小鐵塊從頂端沿斜面自由下落，請問這個光滑斜面體受到多大的地面靜摩擦力和地面支持力？(g=10m/s)

分析過程此類問題是力學問題中的經典，也是學生練習中的常見類型，許多學生不會對此感到陌生，這道題也有多種解法，但是如何尋找到最快最佳的解題方法是高中學生在物理學習中需要學習的關鍵.而對于這道題目我們要首先圈劃出出幾個重點關鍵詞“粗糙”、“光滑”，這兩個詞是題目的大背景前提，而后要劃出10千克、5千克、30度，此題運用到的基本公式是a=gsinθ，小鐵塊在向下滑的過程中受到重力和斜面體提供的支持力，兩個力合起來是為小鐵塊提供沿斜面向下的加速度，而對于斜面體來說，它受到的力為豎直向下的重力和小鐵塊與斜面垂直向下的壓力和粗糙平面給予的支持力與摩擦力，對于模型的各項受力分析都已經完成.題目要求斜面對水平面的摩擦力和水平面予以的支持力，主要考慮斜面和水平面的受力情況，此題可以應用整體法將斜面和小鐵塊結合在一起分析，那樣就只用考慮重力和支持力，還有小鐵塊的失重.

解答：設斜面體的質量為M=10kg，小鐵塊質量為m=5kg.

支持力：(M+m)g-mgsin30°sin30°=137.5N方向豎直向上

摩擦力：mgsin30°cos30°=21.7N

點評如果此題不采用整體法將會增加大量的運算，同時此題的易錯點為忘記考慮小鐵塊的失重，進而導致支持力計算的錯誤.在這些運算過程中如果沒有清晰的思維，極易出現錯誤，而且大量的運算浪費時間，在力學知識體系中，整體法是不可或缺的一部分.

三、整體法的局限

整體法如果可以在題目中應用當然會很便捷，但是整體法還有自身一定的局限性，只有當模型系統內部各個模型在相互作用下維持一個平衡狀態時，并且題目不要求求解模型系統內部的相互作用力時才可以應用.如果模型系統并沒有達到平衡狀態，學生仍然應用將會致使解題思路矛盾，解題出錯，因此學生在學習時不能一味的追求便捷.題目在探討兩個模型之間的相互作用力時，整體法是不適用的.針對此類情況在物理力學題目中大致有三類可以應用整體法：1)系統達到平衡狀態；2)非探究物體之間相互作用力的題目；3)題目解決包涵有力的大小和與力的方向一致的加速度時.當然實際情況應該依據題目中所給的信息來決定，根據相關信息，通過系統而理性的判斷得到最終結果.

綜上所述，整體法在高中物理力學問題的解決中占據著舉足輕重的地位，想要節約解題時間，學生必須學會一些問題的簡便解法，而整體法的應用可以將系統看作一個整體，有效的免去一些問題中復雜的受力分析過程，幫助學生節約解題時間，讓學生能夠更合理的規劃考試時間，因此學生對整體法的學習勢在必行.