高中物理力學(xué)解題中整體法的運(yùn)用

劉閩宏

摘 要在高中物理之中，力學(xué)是非常中重要的一部分內(nèi)容，而這類題目的解題重點(diǎn)主要在于物理的受力分析。對(duì)于絕大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)，物體的受力分析都是一項(xiàng)難點(diǎn)，特別是幾個(gè)物體的受力分析。為了有效解決這一問(wèn)題，整體法應(yīng)運(yùn)而生，它可以化繁為簡(jiǎn)，幫助學(xué)生快速分析受力情況?；诖耍疚木蛯⒅攸c(diǎn)對(duì)其進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞高中物理;力學(xué)解題;整體法;運(yùn)用策略

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-7661（2020）13-0097-02

在高中物理力學(xué)中，知識(shí)內(nèi)容都非常復(fù)雜，學(xué)生必須要有相對(duì)比較清晰和宏觀的解題思路才能夠保證做題準(zhǔn)確率。在這之中整體法就是一種非常全面的解題方式，同時(shí)也是一種邏輯思路，它可以幫助學(xué)生在解題當(dāng)中精準(zhǔn)快速地找到入手點(diǎn)，以此減少錯(cuò)誤思維，提升解題效率。整體法主要引導(dǎo)學(xué)生從整體視角出發(fā)對(duì)具體的物理規(guī)律進(jìn)行觀察，以此在明確各個(gè)物體之間聯(lián)系的過(guò)程中輕松解決問(wèn)題。使用這種方式可以有效減少學(xué)生思維的混亂性，并能夠簡(jiǎn)化物體受力過(guò)程，從而有效提取信息，掌握和理解具體的內(nèi)容。

一、整體法概述

整體法本身具有很大的特殊性，在使用這一方式解題時(shí)不需要將受到的所有力的具體作用全部都詳細(xì)分析一遍，只需要在特定的條件之下把聯(lián)系相對(duì)比較緊密的物體看作一個(gè)整體，以此再去詳細(xì)分析整體的受力情況。它重點(diǎn)講究的是從局部再到整體，通過(guò)對(duì)其整體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中及物體進(jìn)行分析，減少具體的研究對(duì)象，簡(jiǎn)化物理模型。

二、運(yùn)用意義及誤區(qū)

（一）意義

高中物理力學(xué)屬于最基礎(chǔ)且最重要的一部分內(nèi)容，在這之中包含有很多難點(diǎn)和重點(diǎn)知識(shí)，比如絕大多數(shù)力學(xué)問(wèn)題之中的物體受力都非常復(fù)雜，同時(shí)解題難度非常大，所以導(dǎo)致學(xué)生經(jīng)常在面對(duì)很多問(wèn)題進(jìn)行求解時(shí)就會(huì)陷入困境。所以找到一種簡(jiǎn)便且正確的學(xué)習(xí)方式對(duì)于提高學(xué)生物理力學(xué)成績(jī)來(lái)說(shuō)具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。力學(xué)分析就是依照題干的具體要求對(duì)某個(gè)物體的受力情況作出具體分析。雖然物理教材之中的學(xué)習(xí)內(nèi)容和生活當(dāng)中的一些現(xiàn)象之間有著很大的聯(lián)系，但是力本身是無(wú)法觸摸到且又客觀存在的，對(duì)此在實(shí)際解題當(dāng)中，學(xué)生都需要在圖上標(biāo)示出來(lái)全部的受力方向從而去判斷物體受力的具體狀態(tài)，防止出現(xiàn)遺漏的情況。但是對(duì)于一些相對(duì)比較復(fù)雜的物體，直接在圖上標(biāo)注出所有的受力可能會(huì)使受力分析出現(xiàn)嚴(yán)重的混亂情況，由此給解題過(guò)程帶來(lái)阻礙。但是在使用整體法之后就可以有效解決這些問(wèn)題，同時(shí)將原先復(fù)雜的受力轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單的受力，并在整體帶入的方式引導(dǎo)下處理好具體的受力情況，降低了因?yàn)槭芰^(guò)于復(fù)雜而影響到解題效率及解題質(zhì)量的情況。同時(shí)教師在教授力學(xué)這節(jié)內(nèi)容時(shí)，通過(guò)整體法講解，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)章節(jié)內(nèi)容的系統(tǒng)性學(xué)習(xí)，同時(shí)促進(jìn)教學(xué)過(guò)程發(fā)展。

（二）誤區(qū)

力學(xué)是高中物理當(dāng)中最重要的模塊之一，既是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，在具體解題時(shí)，其核心是分析物理所受力，同時(shí)分析物體受力之間的關(guān)系，對(duì)此這就需要學(xué)生具備良好的整體性觀念，在具體解決當(dāng)中能夠從整體性和綜合性出發(fā)，客觀去看待物體之間力的基本關(guān)系，以此做出準(zhǔn)確判斷。但是一些學(xué)生在具體解題時(shí)，沒(méi)有意識(shí)到整體性的整體性質(zhì)，同時(shí)對(duì)于物理所受力的判定方式相對(duì)比較單一，或者是從多個(gè)角度和方面去對(duì)物體受力進(jìn)行分析，忽視了力本身的統(tǒng)一性，尚未把整體受力作用及局部受力作用區(qū)分開(kāi)進(jìn)行分析。由此存在既忽視了整體，也沒(méi)有重視起局部的現(xiàn)象。

三、運(yùn)用策略

（一）在物體相互作用中的運(yùn)用

在解答力學(xué)問(wèn)題的過(guò)程中，相互作用的題目其中通常都包含有靜摩擦力、摩擦因數(shù)、共點(diǎn)力平衡以及滑動(dòng)摩擦力等內(nèi)容，這些在力學(xué)題目當(dāng)中占有非常重要的地位。通過(guò)整體法的運(yùn)用可以有效解決這類題目。

例1：假設(shè)某根繩子被掛在傾角是 斜面上的木板上，其質(zhì)量為M，這時(shí)候小明（質(zhì)量是m）站在這個(gè)木板的最下方想要測(cè)試自己的速度。在這之中他為了能夠確保自己和這個(gè)斜面的相對(duì)位置不變就在繩子被解開(kāi)的一瞬間用力往上沿著木板快速飛跑。如果這個(gè)人本身的質(zhì)量是整個(gè)木板的1/3，那么小明在沿著木板往上跑的過(guò)程中其加速度是多少？

解析：由于他并未和斜面之間出現(xiàn)相對(duì)位移，所以我們就可以直接將小明和木板之間所產(chǎn)生的作用力作為內(nèi)力，不拿出來(lái)具體分析。要想運(yùn)用整體法解決這一問(wèn)題，就必須要把木板和奔跑的小明當(dāng)作是整體研究對(duì)象，然后再去對(duì)其具體的受力情況進(jìn)行分析，同時(shí)畫出來(lái)具體的受力分析圖示。因?yàn)橹亓o他們帶來(lái)了影響，所以把力分解之后就能夠得到其整體沿斜面向下的力是 。通過(guò)牛頓第二定律就能夠直接得到 ，在這之中 ，所以 。能夠發(fā)現(xiàn)在使用整體法去分析和解題問(wèn)題的時(shí)候，不但可以直接把整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)更加簡(jiǎn)單化的分析，還可以將其中的各項(xiàng)干擾條件全部省略掉，以此更加快速地找到解決問(wèn)題的方式，以此提升解題效率。

例2：在某一平面上放置了一個(gè)有斜面的三角形木板，其質(zhì)量為m，先把一個(gè)木塊放在三角形其傾斜角是 的一邊，其質(zhì)量是 ，然后再把另外一個(gè)木塊放在三角形傾斜角是 的一邊，質(zhì)量是 。已知 ， 。假設(shè)這兩個(gè)木塊都靜止在這個(gè)三角形的木塊上面，那么這時(shí)候其三角形斜面受到的摩擦力和支持力分別是多少？

解析：由于這兩個(gè)木塊都是靜止?fàn)顟B(tài)的，所以這就能夠得到兩個(gè)木塊和斜面的作用力都是內(nèi)力，由于在做題的過(guò)程中并不需要關(guān)注內(nèi)力的內(nèi)容，所以通過(guò)整體法去解決是非常容易的。這時(shí)候把三角形斜面和木塊都看作一個(gè)整體，對(duì)其整體的受力情況進(jìn)行分析，可以最終得到整體受到了 的重力，又因?yàn)檫@個(gè)整體本身是處在靜止?fàn)顟B(tài)之中的，所以其支持力就是 。

（二）在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)用

對(duì)物體運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行正確分析是所有高中生學(xué)習(xí)物理必須要具備的一項(xiàng)重要能力，而力就是導(dǎo)致物體運(yùn)動(dòng)最關(guān)鍵的因素。在對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行分析的時(shí)候可以通過(guò)三種方式去分析，即單個(gè)物體的單段運(yùn)動(dòng)、單個(gè)物體的多段運(yùn)動(dòng)以及多個(gè)物體的多段運(yùn)動(dòng)。這些都能夠通過(guò)整體法去進(jìn)行探究。

（1）動(dòng)能定理

因?yàn)閯?dòng)能定理都是和總功、初始速度、最終速度之間有很大關(guān)系，所以只要是這幾個(gè)部門組成的系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可以直接將其看作是一個(gè)比較大的整體，然后再通過(guò)整體法對(duì)其進(jìn)行分析和處理。

例3：某個(gè)木塊從一個(gè)60°斜面下面的 處開(kāi)始運(yùn)用不變的速度持續(xù)往上滑動(dòng)，整個(gè)木塊其質(zhì)量是m，當(dāng)其滑到距離 點(diǎn)s的P處時(shí)，這時(shí)候木塊所擁有的動(dòng)能就是E，然后一直不斷往上滑動(dòng)。在其木塊滑動(dòng)到Q點(diǎn)的時(shí)候其動(dòng)能變成零。然后它開(kāi)始往下滑動(dòng)，在達(dá)到OP的重點(diǎn)Y的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)和通過(guò)P點(diǎn)時(shí)候的動(dòng)能是一致的，已知斜面和物體之間具有摩擦力（μ=0.6），求PY之間的距離。

解析：在解答這道題目的時(shí)候，如果把所有點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀況都拿出來(lái)進(jìn)行詳細(xì)分析，學(xué)生基本都會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的混亂現(xiàn)象，同時(shí)還會(huì)影響到具體的解題思路，從而把題目做錯(cuò)。從其題干之中能夠發(fā)現(xiàn)，木塊的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，重力、滑動(dòng)摩擦力一定會(huì)一起伴隨著木塊運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還會(huì)給木塊做功。但是重力給其做的功主要是和塑料塊的始末位置之間有很大的關(guān)系，摩擦力給其做的功主要出現(xiàn)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程 ，所以依照動(dòng)能定理就可以得到：

在具體做題的時(shí)候一定要學(xué)會(huì)從整體入手，并要具備整體觀念，將已經(jīng)知道的條件全部進(jìn)行重組，這樣在明確了基本的思路之后再依照相對(duì)應(yīng)的物理內(nèi)容去分析和解決問(wèn)題，最終就可以有效提升解題效率。

（2）動(dòng)量守恒

例4：假設(shè)小明的質(zhì)量是m1，小華的質(zhì)量是m2。他們要想在滑冰的過(guò)程中再添加一個(gè)傳遞球的運(yùn)動(dòng)，小明先把手中的球傳給了小華，然后小華再把球回傳給小明，這樣在進(jìn)行多輪傳遞之后球還是沒(méi)有掉落，最后把球傳給小華，游戲結(jié)束。將球的質(zhì)量設(shè)為m，那么在球停止傳遞的那一刻，小明和小華之間的速度有著什么關(guān)系？

解析：從題目當(dāng)中能夠得到，小明和小華都是在冰面上，所以其摩擦力基本可以看作是零。這時(shí)候通過(guò)整體法就把這兩位當(dāng)作是一個(gè)整體，其受到了一個(gè)大小是零的合力，所以這和動(dòng)量守恒基本是相符的。在該運(yùn)動(dòng)最開(kāi)始的時(shí)候，物體本身是保持著一個(gè)靜止的狀態(tài)，所以其動(dòng)量就是零，然后再到游戲結(jié)束的那一刻，小明同學(xué)的速度就是v1，小華的速度就是v2，所以這時(shí)候就可以得到動(dòng)量是 ，依照動(dòng)量守恒就能夠得出來(lái) ，因此最終 。

（三）在力的平衡問(wèn)題中的運(yùn)用

在力學(xué)當(dāng)中力的平衡問(wèn)題是非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容，同時(shí)也是學(xué)生們最頭疼的問(wèn)題。原先教師在教學(xué)中都是使用單一性的教學(xué)方式，無(wú)法幫助學(xué)生更加深入地了解其知識(shí)內(nèi)容，所以教學(xué)效果都不理想。但是在使用整體法之后，有效改善了原先教學(xué)中存在的弊病，整體教學(xué)效果十分顯著。一般在解答題目的過(guò)程中經(jīng)常還會(huì)運(yùn)用共點(diǎn)力的平衡條件去分析物體都受到了哪些力，然后將具體的受力分析圖畫出來(lái)，最后再通過(guò)合成法或者是三角形法處理整個(gè)問(wèn)題。

例5：在一個(gè)水平面上防止一個(gè)木塊D，把通過(guò)定滑輪的一個(gè)細(xì)繩子系在木塊D上面的木塊 上，整個(gè)滑輪到D再到 之間的繩子是水平的?，F(xiàn)在假設(shè) 和D的質(zhì)量都是m，同時(shí)其中的動(dòng)摩擦因數(shù)和D與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，將滑輪的質(zhì)量以及輪軸的摩擦忽略掉，通過(guò)一個(gè)水平向右的力F去拉D，那么D就開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng)，那么這時(shí)候F的大小應(yīng)該是多少？

解析：在解答這一題目的過(guò)程中，必須要使用整體法去解題。從題干當(dāng)中就能夠知道 ，因此這時(shí)候就要把 看作是研究對(duì)象，以此就可以得到 ，因此 。

四、結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，整體法作為一種綜合性的解題方式，它通過(guò)對(duì)高中力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行分析，可以幫助學(xué)生快速明確題目當(dāng)中所涉物體的具體受力情況，或者是整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的受力狀況。在這一方式之下對(duì)物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行挖掘，可以有效減少推算的過(guò)程，簡(jiǎn)化解題步驟，提升做題效率。

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