高中物理力學(xué)解題中整體法的運(yùn)用

樊豐源

鄭州市第十九中學(xué)

高中物理力學(xué)解題中整體法的運(yùn)用

樊豐源

鄭州市第十九中學(xué)

在高中物理的學(xué)習(xí)中，力學(xué)是最為重要的一部分，理學(xué)題目的解題重點(diǎn)在于對(duì)物體進(jìn)行受力分析。物體的受力分析對(duì)于很多人來(lái)說(shuō)都是難點(diǎn)，尤其當(dāng)對(duì)幾個(gè)物體進(jìn)行受力分析時(shí)候都會(huì)覺(jué)得無(wú)從下手。為了解決這一問(wèn)題，在物理力學(xué)題目中最常使用的就是整體法，運(yùn)用整體法能夠化繁為簡(jiǎn)，快速完成物體的受力分析。

物理；力學(xué)；整體法

1.整體法的含義以及意義

1.1 整體法概述。整體法對(duì)于我們的物理學(xué)解題是一種非常好的方法，整體法和隔離法組成了物理學(xué)解題整體的核心。力學(xué)是我們物理學(xué)學(xué)習(xí)中最重要的組成部分，也是考試中占比最大的考題，能夠高質(zhì)量的解答物理中力學(xué)題目對(duì)于我們整個(gè)題目的解答非常重要。所以我們?cè)趯W(xué)習(xí)這一部分內(nèi)容的時(shí)候，首先要對(duì)力學(xué)的所有知識(shí)點(diǎn)牢牢掌握，能夠?qū)ζ鋺?yīng)用自如，之后就需要技巧性的解題方法，整體法就是最重要的技巧。

1.2 整體法的優(yōu)勢(shì)。在我們解答高中物理力學(xué)題目的時(shí)候，受力分析是最困難的，也是最容易出錯(cuò)的地方。如果我們?cè)诮忸}過(guò)程中，對(duì)于連接體來(lái)說(shuō)分開(kāi)做分析非常復(fù)雜，并且極容易發(fā)生思維混亂的情況，還容易出現(xiàn)漏掉分析的地方，這就體現(xiàn)出了整體法的優(yōu)勢(shì)。運(yùn)用整體法進(jìn)行思考，將連接體看作是一個(gè)整體部分，對(duì)這個(gè)整體最受力分析，這樣就有效避免了對(duì)每一個(gè)部分做受力分析的復(fù)雜過(guò)程。整體分析法的有效應(yīng)用能夠提高解題的速度，并且增加正確率。

2.整體法在物理力學(xué)的應(yīng)用實(shí)例

2.1 對(duì)兩個(gè)或者兩個(gè)以上的物體進(jìn)行受力分析

在我們物理學(xué)的考試中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)對(duì)物體做受力分析的情況，往往需要做受力分析的都是兩個(gè)或者多個(gè)物體，如果針對(duì)每一個(gè)物體進(jìn)行受力分析那么工作量十分大，還容易出現(xiàn)漏項(xiàng)導(dǎo)致錯(cuò)誤的發(fā)生，利用整體法能夠避免這一問(wèn)題的發(fā)生。

例1：如圖所示，將兩個(gè)球放置在光滑的桶里，

求：桶底對(duì)球的支持力

分析：如果對(duì)每一個(gè)球做單獨(dú)的受力分析，那么要考慮的受力情況非常復(fù)雜，難以保證速度和正確率，所以在解題過(guò)程中，我們把兩個(gè)球看作是一個(gè)整體，把這個(gè)整體作為受力分析的研究對(duì)象，在豎直方向上表現(xiàn)出來(lái)的是而力平衡，所以得到：FN=m1g+m2g

例2：如圖所示，斜面處于靜止?fàn)顟B(tài)，滑塊以速度V勻速下滑。

則地面對(duì)斜面的摩擦力情況是（）

A.有向右方向的摩擦力

B.有向左方向的摩擦力

C.無(wú)摩擦力分析

分析：對(duì)于這道題目來(lái)說(shuō)，如果采用單獨(dú)的受力分析法，那么要對(duì)斜面和滑塊分別做受力分析，要進(jìn)行兩次分析，并且受力情況更多更復(fù)雜，因?yàn)轭}目中說(shuō)道斜面和滑塊都處在平衡的狀態(tài)，所以能夠采取整體法進(jìn)行受力分析，這樣一來(lái)對(duì)水平方向做受力分析得到，地面對(duì)斜面的摩擦力是0，所以題目選擇C選項(xiàng)。

2.2 局部有加速度，計(jì)算整體超（失）重情況。在物理力學(xué)的題目中，加速度是經(jīng)常存在于物體中的狀態(tài)，這時(shí)候經(jīng)常需要對(duì)物體進(jìn)行超重、失重的計(jì)算。如果針對(duì)每一個(gè)所包含的物體進(jìn)行單獨(dú)的力學(xué)分析，最后進(jìn)行計(jì)算是非常麻煩的工作，而且極度影響解題的效率。整體法的應(yīng)用能夠簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，快速、準(zhǔn)確的得到計(jì)算結(jié)果。

例1：質(zhì)量為m的滑塊在斜面上以加速度a加速下滑，斜面的傾斜角度是θ，斜面的質(zhì)量是M保持靜止?fàn)顟B(tài)，計(jì)算地面的支持力FN。

分析：由于斜面是處于平衡的狀態(tài)，對(duì)于滑塊來(lái)說(shuō)具有向下方向的加速度分量，所以滑塊的失重狀態(tài)可以看做是整體部分的失重狀態(tài)。所以對(duì)滑塊和斜面做整體分析，得到（M+m）g-FN=ma?sinθ，得FN=（M+m）g-masinθ。通過(guò)這樣整體的受力分析，使得失重狀態(tài)的計(jì)算變得非常清晰明了，保證答題的正確性。

2.3 將復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)簡(jiǎn)單化。在物理題目中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)情況較為復(fù)雜的物體，對(duì)于這樣的物體進(jìn)行受力分析難度相對(duì)較大，需要對(duì)每個(gè)物體的不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析，為了簡(jiǎn)化分析過(guò)程，讓思路更加清晰就可以借助整體法進(jìn)行分析解答。

例1：有兩個(gè)豎直的墻壁A(yíng)和B，他們之間的距離為1米。有一個(gè)小球從距離地面高度為h=19.6米的地方，以初速度V0=5m/s水平拋出，和墻壁之間不斷發(fā)生彈性碰撞，在這個(gè)過(guò)程中忽略碰撞時(shí)間與空氣阻力，試求：小球在落地之前與墻壁發(fā)生了幾次碰撞？最終的落地點(diǎn)在什么地方？

分析：這道題目中小球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)極為復(fù)雜，改變過(guò)多次運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如果對(duì)每一次進(jìn)行分析會(huì)容易出現(xiàn)分析混亂，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果發(fā)生錯(cuò)誤，所以應(yīng)用整體法來(lái)解決這樣的問(wèn)題。由于墻壁對(duì)小球的彈力，只是改變了小球的水平運(yùn)動(dòng)速度的方向，不會(huì)影響其大小，所以在全部運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在水平方向的分量可以看做是一直保持V0的勻速運(yùn)動(dòng)，在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，t=（2h/g）0.5。每次碰撞的時(shí)間為t0=d/v0，球的碰撞次數(shù)N=t/t0次，最終球的落地點(diǎn)在A(yíng)墻角處。

2.4 避免中間過(guò)程，全程整體分析。在物理力學(xué)題目的設(shè)置中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)給物體設(shè)置很多的種間運(yùn)動(dòng)過(guò)程，在對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行解答時(shí)候就要對(duì)其每個(gè)過(guò)程進(jìn)行相應(yīng)的受力分析，這樣一來(lái)，分析力學(xué)的內(nèi)容就變得很多，十分繁瑣，所以在解題過(guò)程中我們經(jīng)常避免中間過(guò)程的干擾，對(duì)整個(gè)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程做整體的受力分析。

例1：如圖所示，滑塊的質(zhì)量為m，斜面傾斜角度是θ，動(dòng)摩擦因數(shù)為μ的斜面從A點(diǎn)靜止開(kāi)始下滑，OB段動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，滑至B點(diǎn)正好停止。求摩擦力做的功。

分析：如果把整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程分為兩部分進(jìn)行考慮，使用動(dòng)能定理對(duì)摩擦力做功進(jìn)行計(jì)算是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程。如果對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分析使用動(dòng)能定理，mgh+W=0，所以W=—mgh，這樣一來(lái)解題的效率大幅提升，還能保證運(yùn)算的正確率。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在物理力學(xué)題目解題過(guò)程中，整體法的應(yīng)用非常重要，對(duì)物理進(jìn)行整體的受力分析，能夠?qū)αW(xué)分析過(guò)程最大程度的簡(jiǎn)化，提高做提效率。

[1]周東浩試論整體法技巧在高中物理解題中的運(yùn)用[J].新課程學(xué)習(xí)·中旬,2014（9）