巧選研究對象,妙解連接體問題

譚鈞懷

【摘要】目前，連接體問題對與學(xué)生來說是一大難點(diǎn)，他們無法從根本上理解分析并解決問題，相反此類問題在高考中卻又頻頻出現(xiàn)。如何順利的解決這類問題，最關(guān)鍵是要學(xué)會如何巧妙的選取研究對象。本文就對此類問題，進(jìn)行分析探討，利用整體法進(jìn)行分析，從而達(dá)到巧選研究對象，妙解連接體問題的目的。

【關(guān)鍵詞】研究對象；連接體問題；受力分析；整體法

連接體問題對學(xué)生來說是一大難點(diǎn)，而在高考中又頻頻出現(xiàn)。如何順利的解決這類問題，關(guān)鍵是要學(xué)會如何巧妙的選取研究對象。

對于運(yùn)動狀態(tài)相同的物體，一般來說，研究對象的選取原則是優(yōu)先整體，再隔離。隔離時，從所求力的作用面把系統(tǒng)隔離成兩部分，分析受力較為簡單的那一部分。選擇研究的對象是解決物理方面的問題的首要的一步。在解決很多物理問題時，研究對象的選擇的不同往往會影響最終求解的繁簡的程度。關(guān)于連接體問題，假如首先能運(yùn)用整體法進(jìn)行解決，那么，我們就必須優(yōu)先采用整體法。因為，對于問題而言，這樣涉及的研究對象少，未知量少，要用的方程也少，并且求解的過程也比較簡便。尤其對于這類問題：不計物體間相互作用的內(nèi)力，或者物體系內(nèi)的物體的運(yùn)動狀態(tài)相同。在出現(xiàn)這種情況時，我們首先就要考慮用整體法解決這類問題。下面詳細(xì)說明整體法：整體法是指對物理問題中的整個系統(tǒng)或整個過程進(jìn)行分析、研究的方法。在力學(xué)中，就是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(nèi)部之間的相互作用力（內(nèi)力）。 這樣，能把題目進(jìn)行簡單的分析，使學(xué)生對于這類題不再感到茫然，從整體的結(jié)構(gòu)中分析出巧妙的思路。從而，進(jìn)行拓展，思維自然也就清晰。最終，達(dá)到妙解此類題的目的。整體法在力學(xué)中常用于有彈力或摩擦力聯(lián)系的多個物體系統(tǒng)。

整體法的思維特點(diǎn)：整體法是從局部到全局的思維過程，是系統(tǒng)論中的整體原理在物理中的應(yīng)用。先從局部思考問題，再次從全局出發(fā)，局部和全局兩個方面思考、探索并分析問題，這樣，就能使所要解決的題目變得清晰、明朗。

整體法的優(yōu)點(diǎn)：通過整體法分析物理問題，可以弄清系統(tǒng)的整體受力情況和全過程的受力情況，從整體上揭示事物的本質(zhì)和變體規(guī)律，從而避開了中間環(huán)節(jié)的繁瑣推算，能夠靈活地解決問題。通常在分析外力對系統(tǒng)的作用時，用整體法。 下面就以下面的兩個例子進(jìn)行詳細(xì)說明。

例如2010年山東高考理綜物理第17題17.如圖所示，質(zhì)量分別為m1、m2兩個物體通過輕彈簧連接，在力F的作用下一起沿水平方向做勻速直線運(yùn)動（m1在地面，m2在空中），力F與水平方向成θ角。則m1所受支持力N和摩擦力f正確的是

A. N=m1g+m2g-F sin θ

B. N=m1g+m2g-F cos θ

C. f=F cos θ

D. f=F sin θ

對于這道題，求的是地面的支持力和摩擦力，地面對整個系統(tǒng)來說，屬于外界，用整體法選取m1在地面，m2在空中和彈簧整個系統(tǒng)為研究對象，據(jù)受力分析及依據(jù)平衡可得出f=F cos θ；N=m1g+m2g-F sin θ，因此可得出A和C兩項正確。也就是說，

選整體為研究對象，在水平方向整體受摩擦力和F在水平方向的分力，所以C正確，D錯誤；在豎直方向受支持力N、重力和F在其方向的分力，解得N=m1g+m2g-F sin θ，所以A正確，B錯誤。

用整體法，方便、簡潔，順利的解決了問題，如果用隔離法，雖然能夠求解問題，然而，卻要麻煩得多。

例如，六本書疊放在水平桌面上，從上到下依次為a,b,c,d,e,f,g六本書。用水平力f 拉書c，但未拉動，各書仍靜止，關(guān)于他們所受摩擦力的情況，以下判斷正確的是

A： 書e對書g無摩擦力作用

B ：書g對書g摩擦力方向向右

C：書b對書c無摩擦力作用

D：書d對書g摩擦力方向向左

此題，涉及6個物體，選取研究對象應(yīng)依據(jù)所求問題，A、B討論書e對書g的摩擦力，摩擦力作用在 e 和 g的接觸面上，此時，在e和g的接觸面上把系統(tǒng)分成兩部分，分別為abcde和g ，選取 abcde 這五本書為研究對象，根據(jù)受力分析圖，f為g 對e的 摩擦力向左，則 反作用力必然向右，所以B選項正確，依此方法，可以很快的判定，C對，D不對。所以，此題選擇B,C兩項。

此題，看似麻煩，只要掌握了研究對象的選取方法這把金鑰匙，問題就會迎刃而解。下面對于再對于多過程的問題作進(jìn)一步的說明：

例如:質(zhì)量為m的人原來靜止在甲船上,乙船上無人.甲、乙兩船質(zhì)量均為M并靜止在水平面上.現(xiàn)甲船上的人水平跳到乙船上,而后再跳回甲船.求兩船速率之比v甲：v乙。根據(jù)整體法的解題策略，我們來分析本題涉及的人的物理過程有:①人跳離甲船,②人跳到乙船,③人跳離乙船,④人跳回甲船。我們發(fā)現(xiàn)，每個過程都可用動量守恒定律列方程。然而，如果按照這種方法求解,過程實在麻煩。假若用整體法進(jìn)行分析研究解決此問題，那就十分簡單了。我們把人和甲、乙兩船當(dāng)成整體,對從起跳到跳回的4個過程統(tǒng)籌分析,當(dāng)成一個大過程,則該大過程仍然滿足動量守恒定律.解題提示:對整個過程 0=(M+m)v甲-Mv乙，v甲；v乙=M：(M+m)。通過此題，我們可以得出以下小結(jié):當(dāng)所求的物理量只涉及運(yùn)動的全過程時,可對整個運(yùn)動過程進(jìn)行研究。

總之，整體就是指我們以物體系統(tǒng)作為研究對象，并且從整體或者整個的全過程分析研究物理現(xiàn)象的本質(zhì)和認(rèn)知規(guī)律。簡言之，就是一種把具有相互聯(lián)系、依賴、作用、制約、的多個物體或者多個狀態(tài)，再或者多個物理變化過程組看作一個加以分析的思維方式。從大的方面來說，在高中的教學(xué)中，對于學(xué)生而言，整體思維是一種開放性思維，一種綜合思維，把多種思維進(jìn)行巧妙的高度組合，理論性比較強(qiáng)，層次性較深，在教學(xué)的過程中，運(yùn)用價值也很高。因此，在我們進(jìn)行物理教學(xué)的過程中或者課下進(jìn)行物理研究與學(xué)習(xí)時，運(yùn)用整體法進(jìn)行處理、分析研究并解決問題，它能加強(qiáng)我們對知識的融會貫通，或者思維的有機(jī)組合。對于整體思維的靈活運(yùn)用，效果非同尋常，可以把物理問題有“繁”變“簡”，有“高不可攀”變“觸手可及”。

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