高中物理力學(xué)解題中整體法的運用分析

將整體法運用到物理力學(xué)解題中,一方面可以將分析受力情況的物理基礎(chǔ)知識和實際觀察分析相結(jié)合,激發(fā)對物理學(xué)習(xí)的興趣；另一方面,可以靈活選用物理思維方式,從不同的角度用不同的方法對物體的受力進行分析,快速找到解題的關(guān)鍵點,降低解題難度,提升物理學(xué)習(xí)能力。

一、在受力系統(tǒng)中應(yīng)用

在高中力學(xué)知識體系中,最常見的題型就是多個物體在相互接觸的情況下受到多個力的作用,求解此類型題往往可以運用整體法來解答。

例1如圖1所示,一輛質(zhì)量為34kg的小車停在粗糙水平面上,在小車的傾角為30°的斜面上放置一塊質(zhì)量為14kg的磚A,另一塊質(zhì)量為2kg的磚B與磚A通過小車斜面頂端的光滑定滑輪相連接。當(dāng)磚A以加速度2.5m/s沿斜面下滑時,求小車受到地面對它的摩擦力和支持力。

圖1

分析：先進行審題,分析得出在磚A下滑的過程中,小車與磚A之間的作用力一直都在斜面上,這就意味著可以將小車和磚A、B之間的作用力看成一個整體。再引入牛頓第二定律的知識,列出整體在水平上受到的力的計算公式,算出小車受到的地面對它的摩擦力。同理,可分析計算出在豎直方向上的受力,從而得出小車受到的地面對它的支持力。

二、在受力過程中應(yīng)用整體法

在解決力學(xué)問題的時候,通?？捎脙煞N方式進行分析,一種是對受力結(jié)果進行分析,另一種是對受力過程進行分析,而在進行受力過程分析的時候,不需要分析物體在受力前和受力后的狀態(tài),而是選擇將物體在受力過程中的一個狀態(tài)進行整體分析。

例2將一個質(zhì)量為0.1kg的小球放置在1.8m的高臺上,再讓這個小球做自由落體運動,已知小球落地之后最大的反彈高度為0.8m,小球從開始下落到落至地面并反彈到最高點所花的時間為1.1s,小球在和地面接觸的時候,對地面的作用力是多少?

分析：閱讀題干可以得出一個重要信息,即無論小球是在高臺上,還是在反彈到最大高度處于靜止?fàn)顟B(tài)的時候,都只會受到自身重力的作用。而且還知道小球在下落到彈起的過程中,一共有三個受力過程,即下落、觸地、反彈,而這三個過程中小球的狀態(tài)并沒有發(fā)生改變。那么就可以先列出關(guān)系式,再根據(jù)力學(xué)定理解決這個問題了。

三、結(jié)合隔離法進行分析

在運用整體法進行物理解題的時候,需要一定的條件。但是有些問題不能直接采用整體法,那么就需要結(jié)合隔離法進行處理。隔離法實際上就是先將一部分隔離出來,再將這部分當(dāng)成一個整體進行分析,而根據(jù)這個特性形成的解題方法也可稱為局部整體法。

例3已知一根桿子上套有三個質(zhì)量相同的球D、E、F,靠近球D的一端為P,PD=DE=EF,這根桿子將會以P為中心做圓周運動,假設(shè)PD給D球施加的拉力為T1,DE施加給E球的拉力為T2,EF施加給F球的拉力為T3,求拉力T1、T2、T3的比值。

分析：這道題將整體劃分成三個部分,每個部分的受力不盡相同,所以在解決這個問題的時候,需要以PD、DE、EF三段為三個受力局部,分別分析受力情況,將復(fù)雜的受力問題簡單化。