試析高中物理力學(xué)解題中整體法的運(yùn)用

楊帆

【摘要】高中物理教學(xué)中力學(xué)的有關(guān)問題，一直都是教學(xué)重點(diǎn)和學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，很多學(xué)生反映力學(xué)是一門比較難懂、難解的問題。力學(xué)作為物理學(xué)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，對(duì)學(xué)生的日后學(xué)習(xí)有著重要影響，只有將力學(xué)問題研究透徹才能為日后的研究物理學(xué)問題做好鋪墊。整體法的教學(xué)應(yīng)用為力學(xué)問題提供了很好的思路角度，它繞開了很多復(fù)雜受力過程和受力分析，可以將問題簡(jiǎn)單化，為學(xué)生的學(xué)習(xí)和考試提供了很好的路徑?；诖?，從學(xué)生的實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)整體法進(jìn)行分析，探討高中物理力學(xué)解題中整體法的運(yùn)用策略。

【關(guān)鍵詞】高中物理 力學(xué)解題 整體法 運(yùn)用策略

整體法顧名思義是針對(duì)于物理問題進(jìn)行整體性分析和研究，既是站在宏觀的角度觀察物理運(yùn)動(dòng)和變化的軌跡，也是從局部問題到整體原理的解題思路過程，整體法的運(yùn)用對(duì)于力學(xué)問題有著重要作用，可以幫助學(xué)生看懂物理受力的整體情況和過程，甚至可以幫助學(xué)生簡(jiǎn)化計(jì)算過程，掌握力學(xué)規(guī)律，面對(duì)復(fù)雜的力學(xué)問題，為學(xué)生提供在看待力學(xué)問題時(shí)更多的靈活的角度，所以說整體法的運(yùn)用對(duì)于力學(xué)學(xué)習(xí)和積累經(jīng)驗(yàn)都有著非常重要的意義。要想在力學(xué)問題上運(yùn)用好整體法，就首先要了解整體法的內(nèi)涵和重要性。

一、整體法的基本概述及重要性

（一）整體法的基本概述

整體法是物理學(xué)中具有獨(dú)特視角的解題方法，在傳統(tǒng)的力學(xué)教學(xué)中要首先針對(duì)受力進(jìn)行分析，然后將力進(jìn)行分解研究，而整體法顛覆了這樣的解題過程和思路，以全新的視角觀察物體的受力情況。整體法將有關(guān)聯(lián)的物體看成是一個(gè)整體，然后對(duì)“整體”進(jìn)行受力分析，這樣的解題方法能夠避免中間環(huán)節(jié)的推算，讓復(fù)雜性的力學(xué)問題有著“化繁為簡(jiǎn)”的效果。整體法具有將問題簡(jiǎn)單化的效果，避免學(xué)生在分析問題上花費(fèi)時(shí)間和精力，將力學(xué)問題以嶄新的視角觀察呈獻(xiàn)，不再拘泥于傳統(tǒng)解題思路，讓學(xué)生看待問題更加宏觀，特別適用于力學(xué)問題中直接要求結(jié)果的試題，整體法對(duì)于學(xué)生來講，可以提升做題的效率，減少中間環(huán)節(jié)推算過程的失誤。

（二）整體法在教學(xué)中的重要性

力學(xué)一直是物理教學(xué)中的重點(diǎn)，在高考中力學(xué)占有著較大的比重，特別是理工科的學(xué)生，在今后的學(xué)習(xí)中力學(xué)還是高等物理中的基礎(chǔ)學(xué)科，所以說學(xué)好力學(xué)對(duì)于學(xué)生的成績(jī)有著很大的影響。力學(xué)的研究和學(xué)習(xí)是一個(gè)比較抽象的問題，但是它在生活中還隨處可見，與我們的生活也息息相關(guān)。眾所周知，力學(xué)的研究經(jīng)常是要分析各種受力點(diǎn)和受力方向，針對(duì)于多個(gè)受力點(diǎn)和多個(gè)受力方向的復(fù)雜性問題，逐個(gè)分析“力”會(huì)將問題更加復(fù)雜化。整體法的出現(xiàn)就是將復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化，有效回避了“力的分解”，從“俯視的角度”看待問題，讓學(xué)生從繁重的分析中解脫出來，同時(shí)在考試過程中，也為學(xué)生節(jié)省了很多答題時(shí)間。

（三）整體法在力學(xué)問題中的應(yīng)用思路

整體法是力學(xué)中的獨(dú)特解題方法，它體現(xiàn)了從局部問題到整體視角的觀察方法，不再拘泥于局部問題的分析，而是將一個(gè)物體或者幾個(gè)物體看成一個(gè)“整體”，體現(xiàn)了全局性的解題思路。一般情況下，整體法的應(yīng)用思路首先要明確所分析物體的整體系統(tǒng)以及運(yùn)動(dòng)軌跡，根據(jù)整體的運(yùn)動(dòng)過程和變化，對(duì)物體的受力和運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行簡(jiǎn)單的繪圖，可以從圖中看出來物體的運(yùn)動(dòng)全過程，然后根據(jù)已知條件和物理定式進(jìn)行融合，尋找未知條件和答案。整體法的應(yīng)用思路說明，它適合于整體性的力學(xué)分析，而不適合對(duì)于物體內(nèi)部力的分析，物體的全過程運(yùn)動(dòng)適用于整體法，但對(duì)于物體的階段性運(yùn)動(dòng)并不適合于整體法。同時(shí)需要注意的是，在運(yùn)用整體法過程中，要充分考慮到物體所處的環(huán)境，以及多少種力作用在物體上，明確力的作用點(diǎn)等因素。

二、整體法在高中物理力學(xué)解題中的運(yùn)用

（一）在受力問題上的運(yùn)用方法

力學(xué)問題首先是觀察物體受力方式，一般的教學(xué)過程中首要問題是對(duì)一個(gè)物體的受力進(jìn)行分析，物體的運(yùn)動(dòng)和變化都伴隨著受力過程，這個(gè)過程中物體可能受到多種力的共同作用，力的方向不同會(huì)對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生不同的影響，如果將物體所受的力逐個(gè)進(jìn)行分解，那么會(huì)衍生出更多的問題，讓解題思路更加復(fù)雜化。整體法的運(yùn)用就是將物體所受到的力看成為一個(gè)整體，只考慮物體和力兩個(gè)方面的因素。例如，我們將一個(gè)質(zhì)量為20千克的物體A放置在一個(gè)水平平面上，當(dāng)平面傾斜到45°的時(shí)候，由一根繩索連接物體A和另一端的物體B，在水平面的頂部有一個(gè)滑輪作為連接點(diǎn)，在不考慮摩擦力的情況下，兩個(gè)物體達(dá)到平衡狀態(tài)的時(shí)候物體B的質(zhì)量為多少，可以根據(jù)牛頓定律計(jì)算出答案;如果物體A勻速下滑的速度是1米/秒，那么需要學(xué)生將物體A和滑輪看成一個(gè)整體來推出物體B的質(zhì)量，解題過程就可以簡(jiǎn)化為只要分析物體在豎向受力情況即可。

（二）在受力過程中的運(yùn)用方法

物體的受力過程一直都是物理學(xué)中的難點(diǎn)，學(xué)生在很多物理力學(xué)問題上，都要分析物體的受力過程，一旦受力過程分析不準(zhǔn)確就會(huì)造成解題思路的錯(cuò)誤。所以我們要將整體法更多的運(yùn)用到受力過程分析中，簡(jiǎn)化物理力學(xué)的受力過程，而不是分解受力過程，讓簡(jiǎn)化的思路運(yùn)用到解題中，可以幫助學(xué)生避免受力過程的分析錯(cuò)誤。例如，我們從高處把一個(gè)物體釋放，讓物體在不接受其他外力的情況下自由下落，然后物體會(huì)直接接觸地面，假設(shè)沒有損傷的情況下，物體會(huì)向上反彈，同時(shí)給出了物體質(zhì)量、高處釋放高度、反彈時(shí)物體的高度以及物體反彈時(shí)間，基于以上條件求物體在和地面接觸時(shí)所產(chǎn)生的平均作用力。我們從題中可以知道物體下落過程是在做自由物體運(yùn)動(dòng)，只受到了重力作用，我們可以將物體的整個(gè)運(yùn)動(dòng)和受力過程看作是一個(gè)整體，不需要考慮物體的反彈情況，所以就很容易推導(dǎo)出它對(duì)地面造成的平均作用力是多少。

（三）整體法和隔離法的綜合運(yùn)用

物理學(xué)中很多力學(xué)問題都不能簡(jiǎn)單的運(yùn)用整體法，對(duì)于一些復(fù)雜的問題，物體的受力情況也相對(duì)復(fù)雜，此時(shí)我們就要將整體法和隔離法進(jìn)行綜合性地運(yùn)用，將一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)和受力過程進(jìn)行有效“隔離”，在隔離的部分內(nèi)進(jìn)行整體法的分析。例如，我們假設(shè)一根木棍上串有三個(gè)質(zhì)量相同的物體，分別是甲、乙、丙，整個(gè)木棍圍繞著一端進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)，這端是丁點(diǎn)，與丁點(diǎn)相鄰的是甲點(diǎn)，遠(yuǎn)端是乙點(diǎn)。當(dāng)我們得知甲丁的距離等于甲乙之間的距離，也等于乙丙之間的距離，當(dāng)物體甲受到甲丁段的拉力為F1，物體乙受到甲乙段的拉力為F2，物體丙受到的乙丁段的拉力為F3，那么這三段拉力的大小順序是什么。這個(gè)問題中我們不能直接運(yùn)用整體法，也不能將這個(gè)木棍看成是整體，而是需要分別將木棍按照物體甲、乙、丙進(jìn)行分段隔離，隔離后將每一段運(yùn)用整體法分析，就可以得出F1>F2>F3的結(jié)論，同時(shí)也可以根據(jù)木棍的受力特點(diǎn)和受力點(diǎn)計(jì)算出F1∶F2∶F3=6∶5∶3。

綜上所述，整體法是高中物理教學(xué)中的重要解題方法，它讓力學(xué)系統(tǒng)更加明確，分析物體運(yùn)動(dòng)的全過程，對(duì)于高中力學(xué)中平衡性的問題有著較好的教學(xué)思路。在實(shí)際教學(xué)過程中，我們要拓展思路、打開視角，尤其對(duì)于復(fù)雜性的力學(xué)問題，要充分利用整體法進(jìn)行分析，同時(shí)要注重整體法和其他方法的綜合性運(yùn)用，讓學(xué)生發(fā)揮想象力，拓展思維方式，在平時(shí)的解題練習(xí)中增加整體法的運(yùn)用頻率，幫助學(xué)生化繁為簡(jiǎn)，提高學(xué)生的做題效率，為學(xué)生今后的力學(xué)學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)，也為學(xué)生的考試拓展高效的解題思路。

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