關(guān)于高中物理相互作用中利用整體法解題

詹宏鈕

摘要：力學(xué)在高中物理教學(xué)中占據(jù)了較大的比重，在高中物理相互作用教學(xué)中，教師不僅要掌握基礎(chǔ)的物理知識(shí)，還要具有知識(shí)運(yùn)用和解決問(wèn)題的能力，這樣才能增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，提升學(xué)生的物理成績(jī)。整體法是指將多個(gè)受力物理看做一個(gè)整體，系統(tǒng)的分析其中的相互作用力，能夠降低解題難度，使學(xué)生獲得正確的解題思路。因此，教師應(yīng)教授學(xué)生運(yùn)用整體法解決物理問(wèn)題，鍛煉學(xué)生的思維轉(zhuǎn)化能力，促進(jìn)學(xué)生物理綜解題能力的提高。

關(guān)鍵詞：高中物理;相互作用;受力分析;整體法

眾所周知，高中物理難學(xué)。首先難在力學(xué)，三個(gè)基本的力學(xué)習(xí)完之后，就必須要對(duì)選作研究的物體受力分析，要研究的物體可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)。若為多個(gè)物體，就必然存在相互作用力，如果逐個(gè)物體受力分析，受力比較少也還不算麻煩，若受力個(gè)數(shù)比較多，則操作起來(lái)很麻煩，所以可以采取多個(gè)物體一起受力分析，稱為選作整體，整體法解決相互作用中的題目。整體法的好處：可以將物體間的相互作用力抵消。弊端：無(wú)法求解物體間的相互作用力。本文就高中物理相互作用中如何利用整體法解題做一個(gè)歸納總結(jié)。

一、整體法在平衡問(wèn)題中的應(yīng)用

力的平衡問(wèn)題一直是學(xué)生難以理解的部分，大部分教師在處理平衡問(wèn)題時(shí)會(huì)借助圖像分析受力部分，在直接告訴學(xué)生解題方式，這種方法不利于學(xué)生理解，無(wú)法獲得良好的教學(xué)效果。因此，教師可以運(yùn)用整體法為學(xué)生解決力平衡的難題。平衡問(wèn)題的力學(xué)特征：物體所受合外力為零。平衡問(wèn)題的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征：物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)或處于靜止?fàn)顟B(tài)。若運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一樣，同為靜止，同為勻速直線運(yùn)動(dòng)，可選作整體，此類型屬于簡(jiǎn)單題型。若一個(gè)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，另一個(gè)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，也可以選作整體去分析。

例1：如圖所示：質(zhì)量為M的楔形物體A靜置于水平地面上，其斜面的傾角為θ。斜面上有一質(zhì)量為m的小物體B，B與斜面之間存在摩擦，用平行于斜面的恒力F沿斜面向上拉B，使之勻速上滑。在B運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，楔型物塊A始終保持靜止。關(guān)于相互間作用力的描述正確的是（? ? ）

A. B對(duì)A的壓力大小為mg-F

B. B對(duì)A的摩擦力大小為F

C.地面受到的摩擦力大小為Fcosθ

D.地面受到的壓力大小為

分析：此題中A、B選項(xiàng)要求對(duì)B物體隔離分析，這個(gè)屬于很基本的受力分析解題，而C、D選項(xiàng)則要求對(duì)A物體受力分析，再由牛頓第三定律得到地面受到A施加的摩擦力和壓力。我們?nèi)钥梢詫?duì)A、B整體分析，原因是A、B單獨(dú)受力分析，都是合外力為零，把A、B受到的合外力加在一起，合外力依然為零，好處是可以把A、B間的相互作用力抵消，只剩下A、B整體以外的力合外力為零。A、B整體的受力分析如上圖，則可快速得到fA=Fcosθ，NA=（M+m）g-Fsinθ

二、整體法在非平衡問(wèn)題中的應(yīng)用

在運(yùn)用整體法解題的過(guò)程中，要保證實(shí)質(zhì)性的內(nèi)容不夠影響，不用考慮力中復(fù)雜的作用力和運(yùn)用過(guò)程，如在動(dòng)量守恒定律、動(dòng)能定理中可以直接從整體上思考問(wèn)題。但在解題過(guò)程中，需要指導(dǎo)學(xué)生選擇恰當(dāng)?shù)难芯繉?duì)象，分析研究對(duì)象受到的力，根據(jù)已知條件列出算式，以此來(lái)簡(jiǎn)化物理問(wèn)題，增強(qiáng)學(xué)生的物理解題能力。多個(gè)物體中的非平衡問(wèn)題，至少有一個(gè)物體不處于平衡狀態(tài)，如何運(yùn)用整體法解題。

例2：如圖所示為雜技演員“頂桿”表演，一人站在地上，肩上扛一質(zhì)量為M的豎直竹竿，當(dāng)竿上一質(zhì)量為m的人以加速度a（a

分析：m的受力不平衡，M的受力平衡，要求竿對(duì)“底人”的壓力，則需要轉(zhuǎn)換研究對(duì)象研究M的受力，因?yàn)閍

例3：如圖所示，質(zhì)量為M、傾角為α的斜劈形物體放在水平地面上，質(zhì)量為m的粗糙物塊以某一初速度沿斜劈的粗糙斜面向上滑，至速度為零后又加速返回，而物體M始終保持靜止。則在物體m上、下滑動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中（? ? ）

A.物塊m上滑所用的時(shí)間大于下滑所用時(shí)間

B.物塊m下滑時(shí)受到斜劈的作用力豎直向上

C.地面對(duì)斜劈M的摩擦力先向左后向右

D.地面對(duì)斜劈M的支持力總小于（M+m）g

分析：此題的C、D選項(xiàng)，可以用整體的受力提供部分的加速度得到地面對(duì)斜劈M的摩擦力和彈力。m在上滑和下滑的過(guò)程中都是沿斜面向下的加速度，將m的加速度沿水平方向和豎直方向分解，則可得到整體的受力水平向左有地面對(duì)斜劈的摩擦力產(chǎn)生水平加速度，得到摩擦力方向一直向左;整體的受力豎直向下有合力產(chǎn)生豎直加速度，得到彈力小于二者重力之和。

三、小結(jié)

整體法的應(yīng)用從一方面來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)化了力學(xué)中的相互作用問(wèn)題;從另一方面來(lái)講，從單一物體到多個(gè)物體，也是從思維上提升了學(xué)生的能力。如果學(xué)生加以掌握，必定會(huì)有很大的收獲，不過(guò)在使用前，必須對(duì)整體隔離法要完全理解，才可正確使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]周付豪.議高中物理力學(xué)解題中整體法的運(yùn)用[J].文化創(chuàng)新比較研究，2018，2（25）：191-192.

[2]陳海蘭.高中物理“相互作用”實(shí)驗(yàn)及教學(xué)研究[D].安徽師范大學(xué)，2018.