淺談物理整體法與隔離法

李洪

摘 要 隔離法和整體法看上去相互對(duì)立，但兩者在本質(zhì)上是統(tǒng)一的，因?yàn)閷讉€(gè)物體看作一個(gè)整體之后，還是要將它們與周圍的環(huán)境隔離開(kāi)來(lái)的。一般問(wèn)題的求解中，隨著研究對(duì)象的轉(zhuǎn)化，往往兩種方法交叉運(yùn)用，相輔相成。所以，兩種方法的取舍，并無(wú)絕對(duì)的界限，必須具體分析，靈活運(yùn)用。無(wú)論哪種方法均以盡可能避免或減少非待求量（即中間未知量的出現(xiàn)，如非待求的力，非待求的中間狀態(tài)或過(guò)程等）的出現(xiàn)為原則。

關(guān)鍵詞 高中物理；整體法；隔離法；物理教學(xué)

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-7661（2018）02-0066-01

一、整體法與隔離法的區(qū)別

1.隔離法

隔離法是將研究對(duì)象從其周圍的環(huán)境中隔離出來(lái)單獨(dú)進(jìn)行研究，這個(gè)研究對(duì)象可以是一個(gè)物體，也可以是物體的一個(gè)部分，廣義的隔離法還包括將一個(gè)物理過(guò)程從其全過(guò)程中隔離出來(lái)。

（1）隔離法是指對(duì)物理問(wèn)題中的單個(gè)物體或單個(gè)過(guò)程進(jìn)行分析、研究的方法。在力學(xué)中，就是把要分析的物體從相關(guān)的物體體系中隔離出來(lái)，作為研究對(duì)象，只分析該研究對(duì)象以外的物體對(duì)該對(duì)象的作用力，不考慮研究對(duì)象對(duì)其他物體的作用力。

（2）運(yùn)用隔離法解題的基本步驟：

①明確研究對(duì)象或過(guò)程、狀態(tài)，選擇隔離對(duì)象。選擇原則是：一要包含待求量，二是所選隔離對(duì)象和所列方程數(shù)盡可能少。②將研究對(duì)象從系統(tǒng)中隔離出來(lái)；或?qū)⒀芯康哪碃顟B(tài)、某過(guò)程從運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程中隔離出來(lái)。③對(duì)隔離出的研究對(duì)象、過(guò)程、狀態(tài)分析研究，畫(huà)出某狀態(tài)下的受力圖或某階段的運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意圖。④尋找未知量與已知量之間的關(guān)系，選擇適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解。

2.整體法

整體法是將幾個(gè)物體看作一個(gè)整體，或?qū)⒖瓷先ゾ哂忻黠@不同性質(zhì)和特點(diǎn)的幾個(gè)物理過(guò)程作為一個(gè)整體過(guò)程來(lái)處理。

（1）整體法是指對(duì)物理問(wèn)題中的整個(gè)系統(tǒng)或整個(gè)過(guò)程進(jìn)行分析、研究的方法。在力學(xué)中，就是把幾個(gè)物體視為一個(gè)整體，作為研究對(duì)象，受力分析時(shí)，只分析這一整體對(duì)象之外的物體對(duì)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）。

（2）運(yùn)用整體法解題的基本步驟：

①明確研究的系統(tǒng)或運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程。②畫(huà)出系統(tǒng)的受力圖和運(yùn)動(dòng)全過(guò)程的示意圖。③尋找未知量與已知量之間的關(guān)系，選擇適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解。

整體法的思維特點(diǎn)：整體法是從局部到全局的思維過(guò)程，是系統(tǒng)論中的整體原理在物理中的應(yīng)用。

整體法的優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)整體法分析物理問(wèn)題，可以弄清系統(tǒng)的整體受力情況和全過(guò)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(kāi)了中間環(huán)節(jié)的繁瑣推算，能夠靈活地解決問(wèn)題。通常在分析外力對(duì)系統(tǒng)的作用時(shí)，用整體法。

二、應(yīng)用條件

準(zhǔn)確地講，隔離法與整體法，不受倆物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)制約，加速度相等與否無(wú)關(guān)。

三、研究對(duì)象的選取

擇研究對(duì)象是解決物理問(wèn)題的首要環(huán)節(jié)。在很多物理問(wèn)題中，研究對(duì)象的選擇方案是多樣的，研究對(duì)象的選取方法不同會(huì)影響求解的繁簡(jiǎn)程度。合理選擇研究對(duì)象會(huì)使問(wèn)題簡(jiǎn)化，反之，會(huì)使問(wèn)題復(fù)雜化，甚至使問(wèn)題無(wú)法解決。隔離法與整體法都是物理解題的基本方法。

1.對(duì)象的選取要以題中條件與所求解的問(wèn)題靈活處理。一般有先整體后隔離，先隔離后整體，二者結(jié)合使用。

2.隔離對(duì)象的選取一般有如下原則：①狀態(tài)明確，速度加速度已知或運(yùn)動(dòng)規(guī)律清晰。②受力簡(jiǎn)單，受力越少越好，越容易計(jì)算，③方程多的物體，如與圓周運(yùn)動(dòng)，彈簧有關(guān)的問(wèn)題。④受力具體的。

四、整體隔離法的前提

整體法求加速度，隔離法求相互作用力。靜力學(xué)整體法：把平衡系統(tǒng)看作整體，在整體上研究，不考慮內(nèi)力，只考慮外力對(duì)系統(tǒng)的作用力，然后隔離法研究單個(gè)物體，在整體法上得出的受力情況對(duì)隔離法同樣適用！比如，在靜力學(xué)中，往往判斷水平地面幾個(gè)磚塊之間靜止所滿足的外力條件。這個(gè)時(shí)候，就把整個(gè)系統(tǒng)（全部磚塊）看做一個(gè)系統(tǒng)，外力和摩擦力平衡，求出摩擦力，然后隔離求每個(gè)磚塊的相互作用力。嚴(yán)格說(shuō)不正確，但作為初學(xué)者，學(xué)靜力學(xué)和牛頓力學(xué)就要看做一個(gè)狀態(tài)處理，實(shí)質(zhì)上，后面的功能關(guān)系，動(dòng)量就要額外處理。

五、運(yùn)用整體法與隔離法的注意事項(xiàng)

1.解答問(wèn)題時(shí)，絕不能把整體法和隔離法對(duì)立起來(lái)，而應(yīng)該把這兩種方法結(jié)合起來(lái)，從具體問(wèn)題的實(shí)際情況出發(fā)，靈活選取研究對(duì)象，恰當(dāng)選擇使用隔離法和整體法。

2.在選用整體法和隔離法時(shí)可依據(jù)所求的力，若所求的力為外力則運(yùn)用整體法；若所求的力為內(nèi)力則用隔離法.但在具體應(yīng)用時(shí)，絕大多數(shù)的題目要求兩種方法結(jié)合應(yīng)用，且應(yīng)用順序也較為固定，即求外力時(shí)，先隔離后整體；求內(nèi)力時(shí)，先整體后隔離，先整體或先隔離的目的都是為了求解共同的加速度.

3.對(duì)于連結(jié)體問(wèn)題，通常用隔離法，但有時(shí)也可采用整體法。如果能夠運(yùn)用整體法，我們應(yīng)該優(yōu)先采用整體法，這樣涉及的研究對(duì)象少，未知量少，方程少，求解簡(jiǎn)便；不計(jì)物體間相互作用的內(nèi)力，或物體系內(nèi)的物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同，一般首先考慮整體法。對(duì)于大多數(shù)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，單純采用整體法并不一定能解決，通常采用整體法與隔離法相結(jié)合的方法。

4.當(dāng)只涉及研究系統(tǒng)而不涉及系統(tǒng)內(nèi)某些物體的力和運(yùn)動(dòng)時(shí)（即不考慮內(nèi)力作用），可整體分析對(duì)象；當(dāng)只涉及研究運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程而不涉及研究某段運(yùn)動(dòng)時(shí)，可整體分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程；當(dāng)運(yùn)用適用于系統(tǒng)的物理規(guī)律解題時(shí)，可整體分析對(duì)象和整體分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程的初末態(tài)；不僅適用于系統(tǒng)內(nèi)各物體保持相對(duì)靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，而且也適用于某些各物體間有相對(duì)加速度的情況。

這兩種方法廣泛地應(yīng)用在受力分析、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒、動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒等問(wèn)題中。

參考文獻(xiàn)：

[1]武靈萍.淺談隔離法與整體法的整合[N].山西科技報(bào)，2002.