淺析整體法和隔離法在高中物理教學中的應用研究

寇娥

摘要：整體法與隔離法看似是對立的，但其本質卻是統一的，既能將幾個物體當做是整體，又能將其與周圍環境隔離.因此，高中物理的課堂教學中，教師需注重整體法與隔離法的解題思想滲透，以實現解題思想與方法優化的同時，促進學生自身形象思維發展與提高.

關鍵詞：高中物理;整體法;隔離法;教學;應用

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2022）21-0061-03

物理作為具有較強生活性的一門學科，通過物理知識的學習，通常能夠使學生更好的理解與掌握實際生活中存有的物理現象.高中物理的內容中，力學通常是重點，不論是課程的安排，還是考試中的占比，都能體現出該知識點.在對力學問題進行解決時，常規思路就是與已知條件相結合分析受力情況，明確物體的實際受力狀況，以形成構造力學的等式，也就是隔離法處理，對于部分的物理問題而言，物理受力的狀況通常極為復雜，若拆分了受力系統，就會造成相應的干擾項，并影響到學生自身的判斷，因此，在處理相關物理問題的時候，需試著將系統看作成整體，也就是整體法.因此，高中物理的課堂教學中，教師需注重整體法與隔離法的滲透，以促進學生的思維發展以及解題過程的優化.

1整體法與隔離法概述

1.1整體法

1.1.1整體法內涵

整體法主要是將幾個物體當做是個整體，或者將看著有明顯的不同特點與性質的物理過程當做整體進行處理.對于整體法而言，是高中物理教學中常用的基本方法，也是研究物理教學整體系統或過程開展的分析與研究方法.力學的學習中，則是將幾個物體當做成一個整體，將當做研究對象進行受力分析，只是對整體對象以外的物體對于整體呈現的作用力（外力）進行分析，而不用考慮其內部中的互相作用力（內力）.

1.1.2整體法選用原則

整體法的運用不是很廣泛，并非所有平衡問題與動力學都能通過整體法進行研究.通常來說，求解問題符合下述幾種情況的時候，則能通過整體法運用原則：（1）相同性質物體作為研究對象來解決物理問題.（2）不受到其他細節干擾，系統的解決單一物理問題.（3）運用物理規律解釋應用系統問題，如整體受力分析、動量定理、機械能量守恒定律等.（4）涉及到多個物體或多個過程作為一個整體來研究，一般采用整體法，例如：平衡狀態需要系統分析外力，而非系統內部各種物體之間的互相作用，也就是內力;突出主要的矛盾，也就是研究的外力，并避開其次要矛盾，也就是系統內力.其優點是幫學生理清一個系統完整的受力情況，及整個運用過程，從整體視角出發揭示事物的變化規律.避免中間過程的復雜分析，有利于更準確解決物理問題.

1.1.3整體法解題的步驟

（1）將研究對象看做一個整體，對整個受力分析，避免分析系統內部之間的力;

（2）分析除整體以外的物體，對整體所施加的作用力，或者對運動過程實施分析;

（3）建立多種思維模式，體現一種綜合性思維，重視知識的綜合和思維組合，整體思維不僅建立在理論性較強，具有較高的物理研究價值，還需要運用整體思維研究分析.

1.2隔離法

1.2.1隔離法內涵

隔離法主要指把研究對象由周圍環境當中隔離出來實施單獨研究，該研究對象既能是個物體，也能是物體的某個部分，廣義上講，隔離法還包含了將物理過程由整個過程隔離.同時，隔離法還是指對物理問題當中單個物體或者單個過程實施分析與研究的一種方法，將其運用于力學中，則是將分析的物體由有關物體體系當中隔離，將其當作研究對象，分析研究對象之外的物體對于該對象形成的作用力，而不考慮具體研究對象對于其他的物體形成的作用力.

1.2.2隔離法選用原則

隔離法的應用通常較為廣泛，大部分是力學問題，將研究對象從系統中隔離出來系統分析，或是將研究過程從整體過程中隔離出來分析.通常物理模型運用到隔離法可以有效解決教學難題，但是由于復雜且繁瑣的計算過程，為解題帶來不小的難度.為此，在選用隔離法解決物理模式時應當注意以下幾點原則.（1）將某個過程從整體過程中分離出來，如果求解目標是某一個過程中間的物理量，從這個狀態中提取后分析.（2）求解目標當中某個運動物體出現的變化.（3）研究系統內部物體之間存在相互作用，求解系統當中某個具體運動規律.

1.2.3隔離法解題的步驟

（1）研究對象從周圍環境中隔離出來單獨分析，這個研究對象可以是物體，也可以是物體的一部分.

（2）將一個物理過程從其過程中全部隔離出來.

（3）求解對象之間計算內力或者加速度，優先選擇隔離法.

（4）挖掘已知的物理量與未知的物理量的隱含關系，并選擇相應的物理規律，列出對應的方程并加以求解.其運用優點是容易看清單一物體的運動情況，清楚了解每個物體在每段過程里的運動狀況.利于將復雜的物理題目簡單化、單一化.與此同時，隔離法在教學中便于學生掌握，適合物理知識初學者應用.

2整體法和隔離法在高中物理教學中的應用策略

2.1多物體整體

單一物體形成的系統，可以根據牛頓第二定律寫為F=ma，而兩個或者兩個以上的物體形成的系統，當系統中各物體加速度各不相同，牛頓第二定律依然適用，即能寫為：F=m1a1+m2a2+m3a3+m4a4…+mnan.

2.1.1應用于平衡狀態中

例如，如圖1可知，質量分別是m1、m2的兩個物體經過輕質彈簧進行連接，通過力F的作用，沿著水平方向進行勻速直線的運動，且m1在地面，而m2在空中，同時力F和水平方向呈現θ角，那么，m1所受到的支持力FN與摩擦力f是正確關系的為

（）.

A.FN=m1g+m2g-Fsinθ

B.FN=m1g+m2g-Fcosθ

C.f=Fcosθ

D.f=Fsinθ

解析本題解題法為整體法.答案：AC

2.1.2應用于牛頓運動定律中

例如，如圖2可知，光滑的水平面上放著質量是m與2m的四塊木塊，其中，由兩個的質量是m的木塊中間通過不能伸長的輕繩進行連接，且木塊之間最大的靜摩擦力是μmg，現在通過水平拉力F拉一個質量是2m的木塊，將四個木塊通過相同速度進行運動，輕繩對m的拉力最大是（）.

A.3μmg/5B.3μmg/4C.3μmg/2D.3μmg

答案：B

2.2多過程整體

在遇到物理習題中涉及到多個運動過程的題型，應當采用隔離法先拆分過程，就能找出其遵循的規律，如機械能守恒、動量守恒的定律，因此，教師可引導學生將其視為一個整體，一次性列出方程解答，這樣能夠省略中間過程，而且還能防止解很多的方程，以促使學生的解題效率與速度得到切實提高.

例如，質量是M、內壁間距是L的箱子處于光滑的水平面，箱子的中間有個質量是m的小物塊，箱子地板與小物塊之間的動摩擦是μ，在初始時候，小物塊停留于箱子的正中間，如圖3，現給出小物塊水平朝右的初速度是v，小物塊和箱壁經過N次碰撞后，又會回到箱子的正中間，與箱子呈相對靜止.假設碰撞都存有彈性，在這個過程中，系統所損失掉的動能是（）.

A.mv2/2B.（mM）/2（m+M）v2

C.NμmgL/2D.NμmgL

將N次的碰撞看作為整體，在具體解題的時候，就不需要考慮中間的碰撞細節，只有找出系統化初、末的狀態，就能有效簡化問題.答案：BD.

3整體法與隔離法運用的應用要點

在處理物理問題是，不能孤立看待整體法或隔離法，兩者在解題思路上看似相互相對立，但又形成統一關系，由實際問題的具體情況作為出發點，靈活的選擇研究對象，合理的選擇應用的方法.大部分題目都要求綜合運用兩種方法，實際應用順序也比較固定，也就是求取外力的時候，先隔離再整體;求取內力的時候，則是先整體，再隔離，不論是哪種，都是為了求解出共同加速度.

綜上所述，整體法更加注重對整體系統和外界環境的相互作用進行分析，而忽視了系統內的物體見互相作用的關系，這種處理問題，能夠更直觀的看出物理量的關系，但卻無法理清楚系統中物體內部的作用關系.以此為基礎，就能通過隔離法進行問題解決，通過整體法進行補充，因此，在物理問題的解決時，如物理試題是求取外力，則優先選擇整體法;如物理試題是求取內力，則需優先選擇隔離法，從而使學生實現高效解題.

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[責任編輯：李璟]