例談高中物理力學解題中整體法的運用

【摘 要】在“熱”“光”“電”“力”“原”這高中物理五大知識板塊中，“力”在每年的高考理綜試卷中都占有很高的分數比重，因此掌握力學試題的解題方法對提升學生的高考成績有很大的幫助。但力學部分知識點瑣碎又難以理解，在具體分析物理問題時又很難正確運用，所以一些學生對這一部分知識非常頭疼。其實力學問題是有規律的，只要選擇恰當的思路，就能在解題時熟練地運用所學知識點。整體法作為力學中最常用的解題方法，在很多題型中都適用，因此教師要引導學生形成整體思維，這樣學生在解題時才能夠得心應手。本文主要介紹整體法，并探究整體法在高中物理力學解題中的運用策略。

【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】1671-8437（2021）34-0140-02

高考物理往往通過復雜的力學題考查學生是否具有嚴謹的思維、是否具有整體觀念、是否具有分析能力。在大部分高考物理力學試題中，物體受到的力是復雜的，如果對物體的受力情況逐一分析，一方面不必要的力學分析會干擾學生解題，另一方面逐一分析受力情況非常費時間，這勢必會影響學生的解題效率。整體法提倡在做題時抓大放小，關注主要研究對象，把它們當成一個系統而忽略系統內復雜的力學關系。運用整體法進行受力分析，學生解題的效率、準確率不僅能得到提高，也能使學生從整體角度對試題有清晰的認識，拓寬學生的解題思路。

1? ?整體法概述

在物理力學解題中，整體法就是先把主要研究對象當做一個整體，然后分析整體以外的物體對這個整體的作用力，而不需要分析這個整體內部的復雜的相互作用力[1]。當面對一個復雜的物理力學問題時，通過整體法的運用可以使分析過程化繁為簡，學生掌握了整體法，復雜受力分析對于他們來說會變得更清晰、更有邏輯，面對力學試題也能擺脫無從下手的窘境，就能更快、更準確地解題。

2? ?力學解題中整體法運用的意義

2.1? 提高解題效率

在高中物理力學教學中，受力分析往往令很多學生感到困惑，學生對于應該分析哪些物體的力、物體會受到哪些力沒有清晰的認識。學生常常會因為沒有更好的解題思路而去逐一分析每個物體的受力情況，這樣會出現很多干擾性分析，而且分析時容易出現遺漏。如在遇到關于連接體的問題時，采用整體法將連接體當做一個整體去做力學分析，標明整體所受的各種外力，這樣就簡化了解題步驟，解題思路也會更清晰，自然就能起到提高解題效率的作用。

2.2? 提高解題準確率

繁瑣的解題過程容易使學生忽略細節，從而導致解題出錯。運用整體法將整個解題步驟簡化后，學生更能專注于解題目標與細節，也能有規律地、有邏輯性地解題，解題的準確率會得到大幅提高[2]。

2.3? 拓寬解題思路

在高中物理力學解題中，整體法能夠幫助學生立足宏觀角度，篩選解決信息，在獨立解決問題的過程中加深對相關知識的理解。運用整體法的過程中，學生可以從整體視角對相關問題進行分析，并區分對象間的聯系，從而形成綜合的、全面的物理解題思維。

3? ?高中物理力學解題中整體法的運用

高中生往往不能恰當使用整體法解題，如學生會將隔離法與整體法混淆，分不清在哪種情況下應該使用整體法，哪種情況應該用隔離法。這是由于學生不了解整體法與隔離法的本質區別。隔離法與整理法的正確運用需要學生通過大量做題去掌握。

3.1? 物體平衡問題中整體法的應用

處于平衡狀態的物體的受力情況不僅是高中物理的重要內容，還是每年高考中出現頻率較高的試題類型。物理平衡問題主要有兩個類型，分別是單個物體的平衡問題和連接體的平衡問題[3]。

例1：現有用輕桿連接的兩個質量都是m的小球A、B被斜放在墻上，此時處于平衡狀態，如圖1。A球抵在墻面上，B球置于地面。已知墻面是光滑的（可忽略作用力），水平地面粗糙。現在將A球向上移動，A、B兩小球再次達到平衡狀態，分析地面對B球的支持力和輕桿上的壓力的變化情況。

解答這一題目需要同時用到整體法和隔離法。在題目中輕桿的質量一般忽略不計，在分析地面對B球的支持力時，就將A球、輕桿、B球當成一個整體，地面對B球的支持力始終等于這個整體的重力，所以平衡前和平衡后地面對B球的支持力都是2mg。找到題目中支持力的本質，運用整體法一步就能分析出目標的力學變化，而不用去分析整體內復雜的相互作用力。對于輕桿上的壓力變化則可以使用隔離法單獨對A球進行分析。

3.2? 物體運動題目中整體法的運用

物體運動的題目主要有兩種類型：單個物體多段運動、多個物體多段運動。在這類題目的解答中，對復雜運動情況的分析，是解決問題的關鍵。在下面的例題中筆者就用整體法來分析物體的多過程運動。

例2：有一質量為M=4 kg的木板靜止在光滑水平面上（木板與地面間的摩擦力忽略），如圖2，木板的右端放一質量為m=2 kg的小銅塊，現給銅塊一個水平向左的速度v=4 m/s，銅塊在木板上滑行，與固定在木板左端的水平輕彈簧相碰后又返回，且恰好停在木板右端，求銅塊與彈簧相碰過程中，彈性勢能的最大值Ep。

在解此題目的過程中，運用整體法能夠輕松找到守恒關系，從而列出等式，求出關鍵速度。木板置于光滑的水平面上，將銅塊、木板、彈簧當做一個整體時，整個系統的動量是守恒的。因此彈簧壓縮到最大時該系統的動量與鐵塊停在木板右端時相同，設分別為v、v，此時就可以列出等式（M+m）v=v（M+m）=mv0。求出v、v后根據機械能的損失，可以計算出彈性勢能的最大值。因為銅塊與木板之間存在相對運動，如果將銅塊、木板、彈簧的運動狀況分別分析，會因計算不出它們單獨的速度和機械能轉換，導致解題失敗。但用整體法可以將這一系統相對于光滑的地面進行分析而列出等式，進而得出結果。

3.3? 連接體試題中整體法的運用

連接體問題中往往研究對象較多、相互作用力也較多。在復雜的連接體問題中運用整體法，能減少研究對象，進行有針對性的分析。不計物體間的相互作用力或對象處于同一運動狀態時可以運用整體法，對于大多數實際問題，還需要將整體法與隔離法結合使用，但選擇研究對象時優先考慮整體，若不能解決再考慮運用隔離法[4]。

例3：兩塊相同木板豎直放置，它們中間有質量均為m的四塊相同的磚，如圖3，從左到右依次為1、2、3、4，用兩個大小均為F的水平力壓木板，使磚靜止不動，則左邊木板對第一塊磚、第二塊磚對第三塊磚的摩擦力分別是多少？

本題中先將四塊磚當做一個整體，設左、右木板對整體的摩擦力為 f，即左邊木板對第一塊磚的摩擦力，則可以列出等式2 f=4mg，得 f=2mg。在研究第二塊磚對第三塊磚的摩擦力時，設其摩擦力為 f，將1、2塊磚當做一個整體，則可列等式 f+ f=2 mg，所以 f=0。

綜上所述，整體法的運用對于高中物理力學解題具有重要作用，學生掌握整體法非常有必要。首先選擇恰當的研究對象作為一個系統，不先考慮系統內的相互作用力，先考慮系統外物體對系統的作用力，這樣能對系統的整體情況有一個宏觀的把握，然后再根據具體要求進行隔離分析。這樣的解題步驟對大部分的物理力學試題均是適用的。從上面的例子可以看出，整體法的運用不僅能提高學生解題的準確率、效率，還能幫助學生實現綜合思維力的發展。

【參考文獻】

[1]任漢元.淺析高中物理力學解題中整體法的運用[J].數理化解題研究，2021（19）.

[2]陸文彬.淺議高中物理力學解題中整體法的運用[J].數理化解題研究，2021（9）.

[3]陳品.高中物理力學解題中整體法的運用探析[J].考試周刊，2021（26）.

[4]何強林.芻議高中物理力學解題方法的研究[J].華章，2013（8）.

【作者簡介】

韓小軍（1984～），男，漢族，甘肅隴西人，本科，中學高級教師。研究方向：高中物理。