高中物理力學(xué)解題中整體法的運(yùn)用分析

周原

摘 要：力學(xué)是高中物理的重要組成部分，無(wú)論是知識(shí)學(xué)習(xí)，還是課后練習(xí)，力學(xué)都占據(jù)著較大比例，因而掌握科學(xué)的力學(xué)解題方法對(duì)學(xué)好高中物理具有重要意義，而整體法就是一種高效的解題手段。因此，本文基于整體法的概念，重點(diǎn)分析了高中物理力學(xué)解題中整體法的具體應(yīng)用，以期為相關(guān)學(xué)習(xí)者提供科學(xué)參考。

關(guān)鍵詞：高中物理；力學(xué)解題；整體法

高中物理的內(nèi)容繁多，其中，力學(xué)所占的比重較大，而且解題思路也較為復(fù)雜。高中物理內(nèi)容與日常生活存在著緊密聯(lián)系，尤其是諸多力學(xué)知識(shí)都能在現(xiàn)實(shí)生活中得到應(yīng)用，因而學(xué)好力學(xué)解題方法對(duì)于解決實(shí)際問(wèn)題具有重要的作用。因此，本文對(duì)高中物理力學(xué)解題中整體法運(yùn)用的分析具有十分積極的現(xiàn)實(shí)意義。

一、整體法的概念

所謂的整體法，就是一種獨(dú)特的解題思路，與一般意義上的受力分析有較大不同。在解題過(guò)程中應(yīng)用整體法，并不是對(duì)每一個(gè)力的作用形式進(jìn)行具體分析，而是基于一定的條件，將存在內(nèi)在關(guān)聯(lián)的物體看作是一個(gè)整體，并以此基礎(chǔ)對(duì)這一整體的受力狀況進(jìn)行研究。具體來(lái)說(shuō)就是，首先對(duì)力學(xué)題目的題干進(jìn)行分析，確定其是否符合整體法的運(yùn)用條件，其適用條件就是可將多個(gè)物體之間的作用力看做是整體的內(nèi)力，其次，應(yīng)用整體法對(duì)問(wèn)題進(jìn)行解決[1]。通過(guò)運(yùn)用整體法，可減少對(duì)不同物體之間的復(fù)雜受力狀況的探討，學(xué)生可快速找出題目的關(guān)鍵點(diǎn)，從而大大降低了題目的解決難度，有效提升了學(xué)生的解題效率。

二、高中物理力學(xué)解題中整體法的運(yùn)用

（一）受力系統(tǒng)應(yīng)用

在高中物理的力學(xué)解題過(guò)程中，最為常見(jiàn)的力學(xué)情況就是數(shù)個(gè)物體在相互接觸的條件下同時(shí)受到力的作用，而這種情況下物體之間存在的作用力便可作為一個(gè)整體的內(nèi)力，這就符合了整體法的應(yīng)用條件。

例如，某一呈直角形的小車(chē)平穩(wěn)地?？吭谒降孛嫔?，已知其質(zhì)量是M=34kg，傾斜角α=30°。在小車(chē)隊(duì)額傾斜面上放置有滑塊A，借助小車(chē)頂部的滑輪實(shí)現(xiàn)與滑塊B的連接，其中，滑塊A的質(zhì)量是m=14kg，滑塊B的質(zhì)量是2kg。當(dāng)滑塊下滑時(shí)，其加速度為2.5m/s?，求小車(chē)所受的摩擦力和地面的支持力。

通過(guò)閱讀題干可知，在滑塊的整個(gè)下滑過(guò)程中，其一直位于小車(chē)的傾斜面之上，因而可將小車(chē)與滑塊之間的相互作用力看做是系統(tǒng)的內(nèi)力，因此，該題可將小車(chē)和滑塊看做是一個(gè)整體進(jìn)行分析和解決。依據(jù)牛頓第二定律的相關(guān)原理知識(shí)可知，對(duì)于小車(chē)和滑塊構(gòu)成的整體來(lái)說(shuō)，其所受到的來(lái)自水平方向的作用力是∑Fx=m1a1x+m2a2x+m3a3x，以此可得出f=mAacos30°=31N。而在豎直方向，小車(chē)和滑塊整體所受的作用力則為：∑Fy=m1a1y+m2a2y+m3a3y，其后進(jìn)行具體計(jì)算可得：N-（M+mA+mg）g=mBa-mAasin30°，即N=487N。通過(guò)這個(gè)題目可知，將小車(chē)和滑塊看作是一個(gè)整體，只需對(duì)整體所受的水平方向作用力和豎直方向作用力進(jìn)行的分析，便可快速求得小車(chē)所受的摩擦力以及水平地面的支持力。

（二）受力過(guò)程應(yīng)用

對(duì)于高中物理的力學(xué)問(wèn)題而言，即可依據(jù)作用力結(jié)果進(jìn)行分析，也可對(duì)作用力過(guò)程進(jìn)行分析。而對(duì)于部分力學(xué)題目來(lái)說(shuō)，解題的核心就是分析受力過(guò)程，學(xué)生無(wú)需對(duì)物體受力的初始和最終狀態(tài)進(jìn)行分析。針對(duì)這一類(lèi)題目，同樣可運(yùn)用整體法進(jìn)行解決，當(dāng)然，若是物體的受力過(guò)程不明晰，整體法也可依據(jù)物體的初始和最終狀態(tài)或者是題干中的特征量進(jìn)行解答[2]。

例如，在距離地面1.8m的位置，讓一個(gè)質(zhì)量為0.1kg的球體自由下落，在完全落地后，其所反彈的最大高度為0.8m，其中，小球從下落到反彈到最高位置所用的時(shí)間為1.1s。求在接觸地面的全過(guò)程中，小球給予地面的平均作用力。

通過(guò)閱讀題干可知，小球無(wú)論是在距離地面1.8m的位置，還是在反彈最大值的位置，其都為靜止?fàn)顟B(tài)而且只存在自身重力的作用，也就是說(shuō)小球的初始狀態(tài)和最終狀態(tài)是一致的，因而可應(yīng)用整體法對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行解答。依據(jù)小球的初始狀態(tài)和最終狀態(tài)列出等式，即mgt總=Ft地、t地=1.1-t下-t上，其中，t下指的是小球的下落時(shí)間，而t上則指的是小球的上彈時(shí)間，t下==0.6s，t上==0.4s，其后可求得t地=0.1s，從而可得出F=mgt總/t總=11N。通過(guò)這個(gè)題目可知，小球的整個(gè)受力過(guò)程可分為三個(gè)環(huán)節(jié)，分別是下落、落地以及反彈，但由于小球的初始狀態(tài)和最終狀態(tài)是一致的，因而可應(yīng)用整體法進(jìn)行解決，從而可快速求得小球在接觸地面的全過(guò)程中給予地面的平均作用力。

（三）隔離法結(jié)合應(yīng)用

除了上述兩種情況之外，還有部分力學(xué)題目單單應(yīng)用整體法無(wú)法進(jìn)行切實(shí)解決，因而必須與其他方法結(jié)合應(yīng)用，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)題目的有效解決。其中，隔離法就是一種極為高效的解題方法，實(shí)現(xiàn)其與整體法的有機(jī)結(jié)合，可大大提升解題效果，其解題關(guān)鍵就是將隔離部分當(dāng)做是一個(gè)整體，其后仍是運(yùn)用整體法進(jìn)行解決，因此可以說(shuō)，將隔離法和整體法進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用，其也可稱(chēng)為局部整體法。

例如，已知某一硬性輕桿上串接有三個(gè)質(zhì)量相同的A、B、C小球，其中，鄰近A的一側(cè)為O，OA=AB=BC，輕桿以O(shè)為中心進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)。若A小球受到的來(lái)自O(shè)A部分的拉力為T(mén)1，B小球受到的AB部分的拉力為T(mén)2，C小球受到的BC部分的拉力為T(mén)3，求三個(gè)拉力的比值。

通過(guò)閱讀題干可知，該題可應(yīng)用局部整體法進(jìn)行解決，由此可得：T1=maA+maB+maC=6mw?l，T2=maB+maC=5mw?l，T3=3mw?l，從而可得到三者的比值為6：5：3。通過(guò)這個(gè)題目可知，實(shí)現(xiàn)整體法與其它解題方法的有機(jī)結(jié)合，可有效解決較為復(fù)雜的力學(xué)問(wèn)題，從而大大提升學(xué)生的解題效率。

三、結(jié)論

總而言之，熟練掌握整體法的方法對(duì)于解決物理力學(xué)題目、學(xué)好高中物理以及提升實(shí)踐能力等方面都具有至關(guān)重要的作用。在實(shí)際的解題過(guò)程中，學(xué)生應(yīng)在掌握整體法的運(yùn)用方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合題目的具體條件，判斷整體法是否適用，若適用則對(duì)解題策略進(jìn)行下一步的深入研究，以此來(lái)提升學(xué)生的力學(xué)解題效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]石磊.試討論高中物理力學(xué)解題中整體法的應(yīng)用[A].北京中外軟信息技術(shù)研究院.第二屆世紀(jì)之星創(chuàng)新教育論壇論文集[C].北京中外軟信息技術(shù)研究院：，2015：1.

[2]賴(lài)豐亮.試析高中物理力學(xué)解題中對(duì)整體法的運(yùn)用[J].中學(xué)物理，2015，3319：76-77.