關于高中物理相互作用中利用整體法解題

詹宏鈕

摘要：力學在高中物理教學中占據了較大的比重，在高中物理相互作用教學中，教師不僅要掌握基礎的物理知識，還要具有知識運用和解決問題的能力，這樣才能增強學生的學習質量，提升學生的物理成績。整體法是指將多個受力物理看做一個整體，系統的分析其中的相互作用力，能夠降低解題難度，使學生獲得正確的解題思路。因此，教師應教授學生運用整體法解決物理問題，鍛煉學生的思維轉化能力，促進學生物理綜解題能力的提高。

關鍵詞：高中物理;相互作用;受力分析;整體法

眾所周知，高中物理難學。首先難在力學，三個基本的力學習完之后，就必須要對選作研究的物體受力分析，要研究的物體可以是一個，也可以是多個。若為多個物體，就必然存在相互作用力，如果逐個物體受力分析，受力比較少也還不算麻煩，若受力個數比較多，則操作起來很麻煩，所以可以采取多個物體一起受力分析，稱為選作整體，整體法解決相互作用中的題目。整體法的好處：可以將物體間的相互作用力抵消。弊端：無法求解物體間的相互作用力。本文就高中物理相互作用中如何利用整體法解題做一個歸納總結。

一、整體法在平衡問題中的應用

力的平衡問題一直是學生難以理解的部分，大部分教師在處理平衡問題時會借助圖像分析受力部分，在直接告訴學生解題方式，這種方法不利于學生理解，無法獲得良好的教學效果。因此，教師可以運用整體法為學生解決力平衡的難題。平衡問題的力學特征：物體所受合外力為零。平衡問題的運動學特征：物體做勻速直線運動或處于靜止狀態。若運動狀態一樣，同為靜止，同為勻速直線運動，可選作整體，此類型屬于簡單題型。若一個物體處于靜止狀態，另一個做勻速直線運動，也可以選作整體去分析。

例1：如圖所示：質量為M的楔形物體A靜置于水平地面上，其斜面的傾角為θ。斜面上有一質量為m的小物體B，B與斜面之間存在摩擦，用平行于斜面的恒力F沿斜面向上拉B，使之勻速上滑。在B運動的過程中，楔型物塊A始終保持靜止。關于相互間作用力的描述正確的是（? ? ）

A. B對A的壓力大小為mg-F

B. B對A的摩擦力大小為F

C.地面受到的摩擦力大小為Fcosθ

D.地面受到的壓力大小為

分析：此題中A、B選項要求對B物體隔離分析，這個屬于很基本的受力分析解題，而C、D選項則要求對A物體受力分析，再由牛頓第三定律得到地面受到A施加的摩擦力和壓力。我們仍可以對A、B整體分析，原因是A、B單獨受力分析，都是合外力為零，把A、B受到的合外力加在一起，合外力依然為零，好處是可以把A、B間的相互作用力抵消，只剩下A、B整體以外的力合外力為零。A、B整體的受力分析如上圖，則可快速得到fA=Fcosθ，NA=（M+m）g-Fsinθ

二、整體法在非平衡問題中的應用

在運用整體法解題的過程中，要保證實質性的內容不夠影響，不用考慮力中復雜的作用力和運用過程，如在動量守恒定律、動能定理中可以直接從整體上思考問題。但在解題過程中，需要指導學生選擇恰當的研究對象，分析研究對象受到的力，根據已知條件列出算式，以此來簡化物理問題，增強學生的物理解題能力。多個物體中的非平衡問題，至少有一個物體不處于平衡狀態，如何運用整體法解題。

例2：如圖所示為雜技演員“頂桿”表演，一人站在地上，肩上扛一質量為M的豎直竹竿，當竿上一質量為m的人以加速度a（a

分析：m的受力不平衡，M的受力平衡，要求竿對“底人”的壓力，則需要轉換研究對象研究M的受力，因為a

例3：如圖所示，質量為M、傾角為α的斜劈形物體放在水平地面上，質量為m的粗糙物塊以某一初速度沿斜劈的粗糙斜面向上滑，至速度為零后又加速返回，而物體M始終保持靜止。則在物體m上、下滑動的整個過程中（? ? ）

A.物塊m上滑所用的時間大于下滑所用時間

B.物塊m下滑時受到斜劈的作用力豎直向上

C.地面對斜劈M的摩擦力先向左后向右

D.地面對斜劈M的支持力總小于（M+m）g

分析：此題的C、D選項，可以用整體的受力提供部分的加速度得到地面對斜劈M的摩擦力和彈力。m在上滑和下滑的過程中都是沿斜面向下的加速度，將m的加速度沿水平方向和豎直方向分解，則可得到整體的受力水平向左有地面對斜劈的摩擦力產生水平加速度，得到摩擦力方向一直向左;整體的受力豎直向下有合力產生豎直加速度，得到彈力小于二者重力之和。

三、小結

整體法的應用從一方面來說，簡化了力學中的相互作用問題;從另一方面來講，從單一物體到多個物體，也是從思維上提升了學生的能力。如果學生加以掌握，必定會有很大的收獲，不過在使用前，必須對整體隔離法要完全理解，才可正確使用。

參考文獻：

[1]周付豪.議高中物理力學解題中整體法的運用[J].文化創新比較研究，2018，2（25）：191-192.

[2]陳海蘭.高中物理“相互作用”實驗及教學研究[D].安徽師范大學，2018.