試論整體法技巧在高中物理解題中的運(yùn)用

摘 要：研究對(duì)象的選取一直是物理學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。結(jié)合學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了如何在物理解題過(guò)程中正確使用整體法。

關(guān)鍵詞：高中物理；解題；整體法；研究對(duì)象；研究過(guò)程

整體法是將整個(gè)系統(tǒng)或整個(gè)過(guò)程視作一個(gè)整體，無(wú)需考慮系統(tǒng)內(nèi)部的受力情況以及個(gè)體間的運(yùn)動(dòng)效果，從而省略了中間量的計(jì)算步驟，簡(jiǎn)化了計(jì)算難度，快速準(zhǔn)確地得到問(wèn)題的計(jì)算結(jié)果。本文以整體法為例，分析了物理解題過(guò)程中，運(yùn)用整體法的三種情況。

一、以整體作為研究對(duì)象

如果在物理問(wèn)題求解過(guò)程中，只需要研究力的整體作用效果，而不必考慮系統(tǒng)內(nèi)部之間的相互作用力，就把系統(tǒng)整體作為研究對(duì)象。

例1：帶等量異種電荷的兩個(gè)小球a和b，用細(xì)線連接并同掛在一根絕緣線之上，小球之間電荷吸引力以及細(xì)線質(zhì)量可以忽略不計(jì)，繩子另一端懸掛在房頂上，小球所處的空間內(nèi)存在同一水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度設(shè)為E，問(wèn)小球所處的最終平衡狀態(tài)？

分析與解答：將兩個(gè)帶點(diǎn)小球視為一個(gè)整體，小球最后在電場(chǎng)中處于平衡狀態(tài)，總的帶電量為零，所以若以兩小球整體為研究對(duì)象，所組成的系統(tǒng)不受電場(chǎng)力的影響，a和b兩個(gè)小球所受外力為繩子的拉力還有重力作用，兩者達(dá)到平衡，所以系統(tǒng)所受的拉力和重力在一條線上。

二、將研究過(guò)程整體化

如果所要求解的問(wèn)題只需要整個(gè)過(guò)程或某一階段始末狀態(tài)的變化，而不考慮中間狀態(tài)量的變化，就需要以整體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程來(lái)進(jìn)行分析。

例2：物體m=2kg與水平面之間的動(dòng)摩擦系數(shù)為μ=0.2，物體在水平力F的作用下由靜止開(kāi)始向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，如若作用時(shí)間t1=6s后撤掉F，物體在慣性力的作用下繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)t2=2s以后，物體與右面的墻壁碰撞，碰撞過(guò)程中沒(méi)有能量損失，與墻壁接觸時(shí)間為t3=0.1s，碰撞后速度反向大小為ν=6m/s，問(wèn)物體受墻壁的作用力大?。?/p>

分析與解答：整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程按時(shí)間可分為三個(gè)階段：0～t1時(shí)間段內(nèi)物體做勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程；t1～t2時(shí)刻物體只受摩擦力作用而作勻減速運(yùn)功；t2～t3時(shí)刻物體與墻壁的相碰過(guò)程。如果采用隔離分析的方法，各自計(jì)算每一階段的物理量將會(huì)增加解題難度，因此應(yīng)當(dāng)把物體的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程整體化考慮，采用整體法，分析物體研究過(guò)程始末的狀態(tài)量變化。以右為正方向，整體采用動(dòng)量定理，可得：

F.t1-μmg（t1+t2）-Fn.t3=-mv-0

代入數(shù)據(jù)化簡(jiǎn)可得 Fn=280N

三、研究對(duì)象和研究過(guò)程的綜合整體化分析

例四：用細(xì)線將兩木塊連接在一起，二者的質(zhì)量分別為m和M，初期都靜止，然后以a的加速度開(kāi)始在水中下沉，經(jīng)過(guò)時(shí)間t以后，細(xì)線斷了，木塊和金屬塊繼續(xù)下沉，又經(jīng)過(guò)時(shí)間t1以后木塊停止下沉，求此時(shí)金屬塊的速度？

分析與解答：首先將木塊和金屬塊看作一個(gè)整體，其所受外力有二者的重力以及水對(duì)它們的浮力，即系統(tǒng)所受的合力為（M+m）a。經(jīng)過(guò)時(shí)間t以后，細(xì)線斷開(kāi)，但系統(tǒng)所受的合力沒(méi)有發(fā)生變化。以物體的過(guò)程作為研究對(duì)象，系統(tǒng)從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到木塊停止，整個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)所受的沖量為（M+m）a（t+t1）。解題過(guò)程中，設(shè)所求的金屬塊速度為V，整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)量的增量即為MV，以整個(gè)系統(tǒng)為演技對(duì)象，運(yùn)用動(dòng)量定理，可得（M+m）a（t+t1）=MV。

四、結(jié)論

通過(guò)以上的所有例子，不難看出，解此類題的關(guān)鍵就在于確定研究對(duì)象或者研究過(guò)程。所以，平時(shí)在做題訓(xùn)練的時(shí)候，我們就應(yīng)該刻意地去總結(jié)此類題的解題方法，用合理的方法簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程。

參考文獻(xiàn)：

曹先俊，郭躍華.再談中學(xué)物理解題中整體法的應(yīng)用[J].晉中師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2003.

作者簡(jiǎn)介：周東浩，1996年12月生，男，就職于重慶第二外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高2015級(jí)六班，研究方向：物理解題方法及技巧。

？誗編輯 李建軍