整體法在初中物理解題中的應(yīng)用分析

黃岑

摘要：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.整體思維是一種綜合思維，也是多種思維的高度綜合，層次深、理論性強(qiáng)、運(yùn)用價值高.因此，在物理研究與學(xué)習(xí)中要善于運(yùn)用整體研究分析、處理和解決問題，一方面表現(xiàn)為知識的綜合貫通，另一方面表現(xiàn)為思維的有機(jī)組合.靈活運(yùn)用整體思維可以產(chǎn)生不同凡響的效果，顯現(xiàn)“變”的魅力，把物理問題變繁為簡、變難為易.

關(guān)鍵詞：整體法； 物理解題； 初中物理； 方法分析； 整體分析

整體法是從局部到全局的一種思維過程，是系統(tǒng)論中的整體原理在物理中的應(yīng)用.通過整體法分析物理問題，可以幫助同學(xué)弄清系統(tǒng)的整體受力情況和全過程的受力情況，從整體上揭示出事物的本質(zhì)和變體規(guī)律，從而可以避開中間環(huán)節(jié)的繁瑣推算，靈活地解決問題.整體法通常是應(yīng)用在對外力對系統(tǒng)的分析.因而，學(xué)生要熟悉掌握整體法這種解題方法，在應(yīng)對各種物理題時可以大大地提高解題的效率，加快解題的速度，提高物理成績.

整體法分析問題主要是體現(xiàn)在兩個方面：一是研究對象的整體法；而是物流過程的整體法，即把復(fù)雜的研究對象或者復(fù)雜的的物流過程看作是一個整體來進(jìn)行研究分析.

一、研究對象的整體分析法

研究對象的整體分析法是指把兩個或者兩個以上的物體看作是一個整體，將這個整體當(dāng)作是研究對象，不計(jì)系統(tǒng)內(nèi)力或者是內(nèi)部的變化，分析出整體所受到的力，然后再利用物理規(guī)律進(jìn)行求解，得出答案.

例1如圖1所示，裝有滑輪的升降裝置的底板質(zhì)量為m，一個質(zhì)量為2m的人站在底板上，用力拉繩子使得它勻速上升，求人的拉力應(yīng)為多大？（不計(jì)滑輪和繩子的重量，也不計(jì)繩子和滑輪之間的摩擦力）

思路分析：將人和底板看作是一個整體，作為一個研究的對象，不考慮系統(tǒng)內(nèi)部各個部分之間的相互作用，只考慮外界對整體的作用.受力分析圖為圖2所示.整體受到的豎直向下的力3mg，受到豎直向上的三段繩子4F的拉力.因?yàn)槭莿蛩偕仙赃@兩對力是一組平衡力，其大小相等.

評析：從以上方法中可以看出，整體法是從整體觀點(diǎn)出發(fā)，始終著眼于系統(tǒng)和外界之間的相互關(guān)聯(lián)、相互作用、相互制約的關(guān)系，物理的概念清晰明確，運(yùn)算起來方便.

例2密度均勻的直尺AB放在水平桌面上，尺子伸出桌子的部分為OB，OB是全長的三分之一，當(dāng)B端掛著5 N的重物P時，直尺的A端剛剛開始翹起，如圖3所示，則尺子受到的重力是（ ）

（A） 2.5 N （B） 5 N （C） 10 N （D） 無法確定

思路分析：在這道題中可以把它當(dāng)作是一個整體，畫出它的受力分析圖如圖4所示.

解：設(shè)重物P的重力Gp，動力臂OB=1/3AB，阻力為直尺的重力G，

阻力臂為OC=BC-OB=1/2AB-1/3AB=1/6AB，

由杠桿原理得：G·OC=Gp·OB，

G = Gp·OB/OC

=1/3AB÷1/6AB·5 N

=10 N.

因此選擇（C）選項(xiàng).

二、物理過程的整體分析法

所謂分析物理過程，就是要弄清物理過程的具體細(xì)節(jié)、分析其前因后果、制約條件及其本質(zhì)特征，對物理過程的分析是解決物理問題的重要環(huán)節(jié).分析物理過程首先必須弄清物理過程的各個組成環(huán)節(jié)，以及它們的制約條件；其次要抓住本質(zhì)特征，剔除次要因素.這是分析物理過程的關(guān)鍵，在物理過程細(xì)節(jié)清楚的基礎(chǔ)上，應(yīng)仔細(xì)分析題述中的各種因素以及它們對物理過程的制約作用，剔除非本質(zhì)的干擾因素，提取反映物理過程的本質(zhì)特征；最后捕捉關(guān)鍵語句，挖掘隱含條件.

例3如圖5所示為放在水平桌面上的圓柱形容器甲和底大口小的容器乙，分別往兩個容器里面倒入兩種不同的液體，液面的高度不相同.假設(shè)兩個容器內(nèi)液體對容器底部的壓力分別為F1，F(xiàn)2，則（ ）

（A） F1>F2 （B） F1

（D） 無法確定

思路分析：這一題看起來研究的是局部的問題，但是簡單地從局部入手，會受到許多的細(xì)節(jié)因素的干擾，比如，兩容器的體積、密度，還有水的密度等等，很容易讓我們陷入片面性和局部性.因此，在解這樣的題型時，我們要從全局著眼，由全局看局部，先建立一個整體，再從整體到局部.這里的整體指的是一個適合所有場合的小球，即由任意物質(zhì)構(gòu)成的小球浸入任意密度的液體中.因此，這樣的整體應(yīng)用法是一種新的意義上的整體分析法.

解：選擇任意的小球，不計(jì)小球的重力，密度以及體積可以變化，漂浮在任意密度的液體上，小球所受到的浮力一定等于它的重力，所以浮力是不變的.

根據(jù)阿基米德原理得：

F浮=ρ液gV排，

V排= F浮/ρ液g.

因?yàn)槭欠湃胪灰后w中，液體的密度相同，所以可得小球所排開的液體的體積也是相同的.故本題選擇（C）選項(xiàng).

二、將研究對象與物理過程綜合整體分析法

在中學(xué)物理的實(shí)際教學(xué)中，常常會遇到一些題目，是涉及到幾個相互作用或者相互聯(lián)系的物體，它們所發(fā)生的物理過程又是經(jīng)歷了很多個運(yùn)動的階段.在這個時候，如果簡單地進(jìn)行對象的研究或者進(jìn)行物理過程的研究，則無法解開，因此，就需要將研究對象和物理過程綜合起來，進(jìn)行整體分析，解題的過程就簡而化之了.

例3如圖6所示容器內(nèi)放有一長方體木塊M，上面壓有一鐵塊m，木塊浮出水面的高度為h1（圖a）；用細(xì)繩將該鐵塊系在木塊的下面，木塊浮出水面的高度為h2（圖b）；將細(xì)繩剪斷后（圖c），則木塊浮出水面的高度h3為（ ）

（A） h1 +ρ鐵（h2-h1）/ρ水 （B） h2 +ρ鐵（h2-h1）/ρ水

（C） h1 +ρ木（h2-h1）/ρ水 （D） h2 +ρ鐵（h2-h1）/ρ木

分析1：從a到b：把M、m看做整體，整體受力平衡，總浮力等于M、m總重力，總重力不變，則總浮力不變，而b圖增加了m的浮力，所以M受的浮力減小，則h2>h1.M受到的浮力減少量等于m受到的浮力，有：ΔV排M=Vm，即 SM（h2-h1）=m/ρ鐵①.

分析2：從b到c：繼續(xù)把M、m看做整體，圖中受到容器支持力，M、m總重力不變，故總浮力減少（浮力減少量體現(xiàn)在M上），故h3>h2，ΔF浮=F支，ΔF浮=ρ水gSM（h3-h2），F(xiàn)支=mg-F浮m，即ρ水gSM（h3-h2）= mg-ρ水gm/ρ鐵 ②.聯(lián)立①②得h3=h1 +ρ鐵（h2-h1）/ρ水，因此選擇

（A）選項(xiàng).

總之，在物理的力學(xué)中，整體分析法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）.在中學(xué)物理的學(xué)習(xí)中，采用整體法解題不僅僅是教給學(xué)生一種解題的方式，而且還能夠培養(yǎng)學(xué)生思考問題的能力，對問題的思考不僅是拘泥于局部特征，而是從整體進(jìn)行分析，全方位地分析問題的關(guān)鍵，從中找出解題的關(guān)鍵.

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[江蘇省張家港市第一中學(xué) （215600）]