高中物理力學中整體法的應用

康清珍

【摘 要】物理是高中的一門重要課程，主要可以分為力學、運動學和電磁學等基礎知識板塊。力學在高中物理中占據(jù)了較大比例，其難度較大，學生學習存在不少問題。整體法是力學解題的重要手段之一，其從宏觀整體的角度對力學問題進行剖析思考，進而獲取解題突破口。本文對整體法做了簡單介紹，深入分析了整體法在力學解題中的應用。

【關鍵詞】高中物理 力學 整體法 應用策略

高中物理教學內容包含有力學、光學、功和能相互轉化等知識內容，其中，力學是高中物理教學的重點，同時也是學生學習的難點。物體受力分析是學生解決物理力學問題必不可少的環(huán)節(jié)之一，同時也是解決問題的基礎。其存在于力學各個知識點當中，是學生不可回避的學習內容。物體受力分析是學生學習的難點，部分學生不具備正確分析物體受力情況的能力，導致其在解題過程中不能解得正確答案。教師應注重解題方法的教授。整體法能夠幫助學生解決部分受力情況分析問題，從而使學生正確分析受力情況，解決問題。

一、力學概念理解中的應用

在物理學科中，概念的理解是其中最為基礎的一個知識點，同時也是我們務必要掌握的要點。一方面，既要加強對物理概念的理解，劃分各個概念的界限，另一方面，也要對題目中的各個物理量之間的關聯(lián)進行關注，以此發(fā)散學生思維，并實現(xiàn)對創(chuàng)造性的培養(yǎng)，在今后的解題中能夠舉一反三。

例如所示，人與車的質量分別是m、M，人用水平力F拉繩子，圖中兩端繩子均處于水平方向，不計滑輪質量和摩擦力，如果人與車保持相對靜止，且水平地面是光滑的，求車的加速度。

解析：要求車的加速度，需要將車進行隔離，由題目可知，人與車保持相對靜止，也就是人和車的加速度相同，所以可以將人和車視為一個整體，對于整體便可以使用牛頓第二定律進行求解。在這一過程中便要對牛頓第二定律的概念進行理解，在此基礎上才能更加快捷地完成解題。將人與車整體當作研究對象，整體分別受到重力、水平面支持力以及兩條繩拉力，在豎直方向重力和支持力平衡，這時水平方向繩拉力是2F，因此得到2F=（M+m）a，從而求解得a。

二、受力系統(tǒng)分析中的應用

在高中物理的力學解題過程中，最為常見的力學情況就是數(shù)個物體在相互接觸的條件下同時受到力的作用，而這種情況下物體之間存在的作用力便可作為一個整體的內力，當各個物理具有共同的加速度時， 這就符合了整體法的應用條件。

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

通過閱讀題干可知，在滑塊的整個下滑過程中，其一直位于小車的傾斜面之上，因而可將小車與滑塊之間的相互作用力看做是系統(tǒng)的內力，因此，該題可將小車和滑塊看做是一個整體進行分析和解決。依據(jù)牛頓第二定律的相關原理知識可知，對于小車和滑塊構成的整體來說，其所受到的來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，小車和滑塊整體所受的作用力則為：∑Fy=m1a1y+m2a2y+m3a3y，其后進行具體計算可得：N-（M+mA+mg）g=mBa-mAasin30°，即N=487N。通過這個題目可知，將小車和滑塊看作是一個整體，只需對整體所受的水平方向作用力和豎直方向作用力進行的分析，便可快速求得小車所受的摩擦力以及水平地面的支持力。

三、受力過程分析中的運用

教師在課題上做模型分析時也不難發(fā)現(xiàn)，有些物理問題解答的突破口不在于受力的結果，而在于它們受力的過程，因此無需考慮物體受力后的形態(tài)變化，而只需要關注其受力過程的變化。

例如，有一個質量為0.2kg的小球從高度為3.6m的高空垂直落下，在接觸到地面后又反彈了1.2m，從小球落下到反彈到1.2m處的時長為2s，讓計算小球在觸地時對地面的平均作用力。從給出的條件我們可以看出，從小球自3.6m高空落下到反彈到1.2m的整個過程，小球在垂直方向的受力都只有重力，因此，可以將下落到反彈這個過程看成是一個“整體”連貫的過程，從而能夠較為快速準確地分析出小球觸地階段的受力，也就能推算出小球在觸地時的平均作用力。 整體法在高中物理力學問題解答當中的應用，不僅是將不同的物體看做一個整體，其還可以將物體的物理過程視為整體。部分力學問題中物體的運動較為復雜，若題目中物體的始末狀態(tài)不受過程的影響，或學生通過物體的始末狀態(tài)便能夠知曉物體運動過程，便可以在該題目中運用整體法解題，從而簡化題目。

四、與隔離法綜合應用

有時候，單單使用整體法也不能有效解決問題，此時則可以結合隔離法的應用來解答。隔離法就是先將某部分物體與某些物體進行隔離，然后分別看成整體，再來進行計算和求解。兩者的綜合應用能夠在解題時相輔相成，達到提高物理習題的答題速度，并且能夠提高習題的正確率。

比如，一硬質輕桿上穿有A、B、C三個質量相等的小球，輕桿靠近A的一端為O，整桿圍繞O進行圓周運動。已知OA=AB=BC，球A受到OA段輕桿的拉力為T1，球B受到AB段拉力為T2，球C受到BC段拉力為T3，那么T1、T2、T3的比值是什么？此題便可以通過整體法進行解決，可以得出T1=maA+maB+maC=6mω21，T2=maB+maC=5mω21，T3=3mω21，此時T1、T2、T3的比值自然也就呼之欲出。

總之，高中物理中與力學相關的課程較為抽象，學生理解起來較為困難，也比較難實現(xiàn)知識的靈活運用。學生若能切實掌握整體法的運用，便能將較為復雜的力學問題簡單化，減少相關問題的解題時間，同時也提高了解題的準確性。當然，力學問題的解決并不一定都采用整體法進行解題，學生應當首先就問題進行分析，靈活的進行整體法的應用。也只有這樣才能發(fā)揮該方法在解題中的應用優(yōu)勢，提高學生的實際解題能力。

參考文獻

[1]聶思進. 高中物理力學解題中整體法的應用探究[J]. 科學中國人， 2017（5）.

[2]侯呈霖. 整體法在高中物理力學解題中的應用分析[J]. 科技經(jīng)濟導刊， 2017（34）.