高中物理應(yīng)用整體法解題的研究

摘 要：高中物理解題中，如果單獨(dú)分析物理各個(gè)量之間的關(guān)系比較復(fù)雜，則可以將其看作一個(gè)整體進(jìn)行研究，簡(jiǎn)化問題的難度，提高解題效率，因此，在實(shí)際教學(xué)中，教師系統(tǒng)地講述整體法對(duì)學(xué)生高效解題有著顯著的作用.鑒于此，文章對(duì)整體法及其選用原則、解題思路進(jìn)行探討，并提出高中物理應(yīng)用整體法解題的策略.

關(guān)鍵詞：高中物理；整體法；解題；策略

中圖分類號(hào)：G632?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1008-0333（2023）19-0114-03

收稿日期：2023-04-05

作者簡(jiǎn)介：陳慶濤（1991.11-），男，甘肅省慶陽人，碩士，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中物理教學(xué)研究.

解題方法的正確選擇通常是解決相關(guān)物理問題的重中之重，而整體法作為極其重要的一種解題方法，其可以使物理問題得到有效簡(jiǎn)化，在促進(jìn)解題效率提高的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)解題時(shí)間的縮短.通過對(duì)以前的物理試題加以分析可知，整體法已成了當(dāng)前考查的熱點(diǎn)，也成為學(xué)生解決難點(diǎn)問題的重要方法.因此，高中物理的解題教學(xué)中，教師需注重講解整體法，這不僅可以使學(xué)生立足于整體，呈現(xiàn)出事物的變化規(guī)律及其本質(zhì)，有效避開解題中的繁瑣推理，實(shí)現(xiàn)問題的高效解決，而且還能使學(xué)生在進(jìn)行問題思考與解決的時(shí)候，不再局限于局部，更多地是站在整體的角度，全面地分析問題，以提高學(xué)生分析與解決物理問題的能力.

1 整體法及其選用原則概述1.1 整體法內(nèi)涵

高中物理解題中，可以將系列的運(yùn)動(dòng)全過程看作為整體，也能將存在關(guān)聯(lián)的對(duì)象看作為整體，即整體法就是由個(gè)體至全局的一種解析思路，最重要的就是理解到物理現(xiàn)象存在的本質(zhì)，接著，將其重新組合為存在關(guān)聯(lián)的物體，依據(jù)整體能量變化、動(dòng)量變化及其受到外力的狀況，列出相應(yīng)的方程式，以實(shí)現(xiàn)物理問題有效解決的目的.同時(shí)，因?yàn)檎w法是站在全局的角度來看待問題的，所以，其忽視了系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)物體之間存在的相互作用即機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的細(xì)節(jié)，這就會(huì)減少整個(gè)運(yùn)算量，把復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化，從而促進(jìn)解題效率的提高.

1.2 整體法的選用原則

目前，高中物理解題中，整體法的運(yùn)用還不是很多，并不是所有與平衡有關(guān)的問題都能運(yùn)用整體法解決，一般來說，滿足以下條件的可運(yùn)用整體法加以解決：第一，求取的物理量?jī)H是與研究系統(tǒng)有關(guān)，而與系統(tǒng)內(nèi)部的相關(guān)細(xì)節(jié)無關(guān)；第二，求取的物理量涉及到整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程，但與某個(gè)時(shí)段運(yùn)動(dòng)的過程無關(guān)；第三，通過系統(tǒng)化的物理規(guī)律解決物理問題，類似于動(dòng)能定理、機(jī)械守恒定律等；第四，系統(tǒng)當(dāng)中的各個(gè)物體的加速度都是相同的，類似于平衡狀態(tài)，以及需加以分析的系統(tǒng)外的力，也就是外力，而非系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)物體間存在的相互作用，即內(nèi)力；凸顯出主要矛盾，即研究的外力，避開次要矛盾，即系統(tǒng)內(nèi)力［1］.

2 應(yīng)用整體法解決物理問題的思路

高中物理解題中，運(yùn)用整體法的思路具體為：第一，確定具體的研究對(duì)象，需與試題中的情境相結(jié)合，實(shí)施科學(xué)選擇，主要就是選擇和周圍環(huán)境存在關(guān)聯(lián)，且已知條件相對(duì)較多的，當(dāng)面對(duì)相對(duì)復(fù)雜的物理問題時(shí)，需關(guān)注到物體各個(gè)部分存在的制約，并分離出多個(gè)對(duì)象，才能實(shí)現(xiàn)物理問題的有效解決；第二，物理問題解決的關(guān)鍵是對(duì)受力點(diǎn)開展受力分析.常規(guī)來說，可先對(duì)電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力、重力實(shí)施分析，接著，分析彈力、摩擦力等接觸力，最后再對(duì)其他別的力實(shí)施分析，或者是采取先進(jìn)行重力分析，再進(jìn)行彈力、摩擦力分析，然后再對(duì)其他力加以分析，經(jīng)過該順序，對(duì)物體實(shí)際受力情況進(jìn)行準(zhǔn)確分析.通過這一順序加以分析的主要目的是防止多力、少力或者弄錯(cuò)力的方向［2］.

第三，依據(jù)受力分析狀況以及研究對(duì)象的具體運(yùn)動(dòng)過程，與定律相結(jié)合，獲得物體受力平衡的平衡方程、動(dòng)量守恒的方程或者是能量守恒的方程，然后聯(lián)立公式加以計(jì)算，就能夠求出相應(yīng)的物理量，或者是判斷出物體的具體運(yùn)動(dòng)狀態(tài).

3 高中物理應(yīng)用整體法解題的策略

3.1 整體法應(yīng)用于解答受力分析題

受力分析屬于高中物理教學(xué)中的一種基礎(chǔ)知識(shí)，想要使學(xué)生充分掌握分析受力情況的技巧，提高學(xué)生分析受力情況的效率，教師就需要引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用整體法進(jìn)行受力分析相關(guān)試題的解答，以便于學(xué)生深刻感受到整體法在解題中的便利，并實(shí)現(xiàn)解題效率的提高.

例1 如圖1所示，在大磅秤上放一個(gè)大的木箱，在箱子內(nèi)放個(gè)小的磅秤，一個(gè)人站到小磅秤上，在某個(gè)時(shí)刻，其用力朝上推箱的頂部，人與其他物體都處于靜止?fàn)顟B(tài)，那么，兩磅秤的示數(shù)為（? ）.

A.小磅秤與大磅秤的示數(shù)同時(shí)增大

B.小磅秤的示數(shù)明顯增大，大磅秤的示數(shù)則不變

C.小磅秤的示數(shù)明顯增大，大磅秤的示數(shù)明顯減小

D.小磅秤的示數(shù)保持不變，大磅秤的示數(shù)明顯增大

本題主要對(duì)學(xué)生分析受力情況進(jìn)行考查，分析受力的時(shí)候，通常需運(yùn)用整體法，以實(shí)現(xiàn)整體和局部之間的關(guān)系有效處理.在對(duì)大磅秤的示數(shù)進(jìn)行分析時(shí)，則是把人、木箱、小磅秤看作為整體，人推木箱的頂部，可以不考慮其內(nèi)部力，所以，大磅秤的示數(shù)通常是不會(huì)有變化的，將人作為研究對(duì)象，向上推木箱，則會(huì)形成木箱反作用力，這就會(huì)使小磅秤壓力增加，所以，小磅秤的示數(shù)會(huì)明顯增大，由此可知，運(yùn)用整體法進(jìn)行受力分析，則能得出正確的答案B.

3.2 整體法應(yīng)用于多次作用題

與物體的多次作用有關(guān)的試題，其過程通常是十分復(fù)雜的.如果在解題時(shí)采取的解題方法錯(cuò)誤，不僅會(huì)使計(jì)算過程十分繁瑣，而且還極容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，而整體法的運(yùn)用，整個(gè)教學(xué)過程以及解題步驟就會(huì)變得更加簡(jiǎn)單，可以使學(xué)生在解題時(shí)，少走彎路，并引導(dǎo)學(xué)生通過整體法對(duì)多次作用題進(jìn)行分析，以深化學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)知識(shí)的理解與掌握，并促進(jìn)學(xué)生解題水平的提高［3］.

例2 如圖2，光滑水平面上放了相等質(zhì)量的5個(gè)物塊，每個(gè)物塊之間間隔相應(yīng)的距離，并排列成一條直線，第1個(gè)物塊的初動(dòng)能是E0，將其依次和4個(gè)物塊產(chǎn)生碰撞，在每次碰撞之后，就不會(huì)分開，最后，把5個(gè)物塊連成整體，那么，這個(gè)整體的動(dòng)能是（?? ）.

A.E0? B. 45E0? C. 15E0? D.125E0

解決本題，需分別考慮到每次的碰撞過程，需多次運(yùn)用動(dòng)量守恒定律，其解決過程通常十分繁瑣，而通過整體法的合理運(yùn)用，則能把5個(gè)物塊看作成整體，只要經(jīng)過相對(duì)簡(jiǎn)單的計(jì)算過程，就能計(jì)算出正確答案是C.

3.3 整體法應(yīng)用于平衡類試題

高中物理平衡類試題一般涉及到多個(gè)力和多個(gè)物體間的相互作用，從問題平衡的整體入手，往往能夠化繁為簡(jiǎn)，快速地找到平衡條件［4］.其中，在對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行選擇時(shí)，可將幾個(gè)單個(gè)物體看作是一個(gè)整體，然后分析其受力情況，簡(jiǎn)單、高效地解決問題.

例3 一個(gè)直角三角形物體B下端與彈簧相連，一條直角邊緊靠墻壁，一個(gè)正方形物體A靜置于B上，物體A、B以及彈簧處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)在給物體A施加一個(gè)沿斜面的方向的力F，如圖3所示，此時(shí)，物體A、B以及彈簧仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，則這時(shí)關(guān)于物體受力的判斷正確的是（? ）.

A.物體A與B之間的摩擦力變大

B.墻面與物體B之間可能沒有摩擦力

C.B與墻之間的彈力可能是不變的

D.B與墻之間的摩擦力變大圖3 例3題圖

將物體A、B看作一個(gè)整體，未加力F之前，物體重力等于彈簧彈力，物體與墻面之間沒有力的作用，當(dāng)A、B組成的整體受到力F作用后，物體A、B以及彈簧仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，說明彈簧彈力不變，物體B與墻面的彈力增大，摩擦力也增大，因此正確答案為D.

3.4 整體法應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)過程類試題

高中物理的解題過程，學(xué)生能夠正確、高效分析出物體運(yùn)動(dòng)的情況，是其學(xué)習(xí)與掌握物理知識(shí)所必備的一種能力，而力則會(huì)使物體的整體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)出現(xiàn)相應(yīng)的變化，在實(shí)際運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，通常體現(xiàn)了3種類型，也就是單個(gè)物體產(chǎn)生的單段運(yùn)動(dòng)、多個(gè)物體產(chǎn)生多段運(yùn)動(dòng)、單個(gè)物體產(chǎn)生多段運(yùn)動(dòng)，可以通過整體法分析物體的運(yùn)動(dòng)過程.

3.5 整體法應(yīng)用于電路類試題

動(dòng)態(tài)的電路分析通常是高中物理中常見的考查內(nèi)容，在對(duì)相關(guān)試題進(jìn)行解答的時(shí)候，通過整體法的合理運(yùn)用，可實(shí)現(xiàn)問題的有效解決.

例4 如圖4所示電路，電源（電動(dòng)勢(shì)E，內(nèi)阻r），三個(gè)阻值為R的定值電阻分別為R1、R2、R3，滑動(dòng)變阻器接入電路的有效阻值為0-2R，當(dāng)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片時(shí)，下列說法正確的是（? ）.

圖4 例4題圖

A.b→a時(shí)，電流表的示數(shù)會(huì)逐漸變大

B.a→b時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)逐漸變大

C.a→b時(shí)，定值電阻R1消耗的電功率會(huì)逐漸增大

D.b→a時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電功率先增大，然后變小

答案：D

綜上，整體法是解決物理綜合題的一種有效解決方法，在高中物理的解題教學(xué)當(dāng)中，發(fā)揮了重要作用.因此，在具體教學(xué)時(shí)，物理教師需注重整體法的科學(xué)、系統(tǒng)講解，提供給學(xué)生相對(duì)簡(jiǎn)單的思維方式，從而使學(xué)生分析與解決物理問題的能力得到明顯的提高，同時(shí)促使學(xué)生形成站在宏觀的視角來看待問題的素養(yǎng).

參考文獻(xiàn)：

［1］ 劉麗娟.基于整體法的高中物理解題教學(xué)研究［J］.數(shù)理化解題研究，2022（33）：92-94.

［2］ 楊純.整體法在高中物理解題中的有效應(yīng)用［J］.數(shù)理化解題研究，2022（22）：101-103.

［3］ 劉家祥.整體法在高中物理解題中的應(yīng)用［J］.數(shù)理化解題研究，2021（16）：79-80.

［4］ 張小光.探究高中物理力學(xué)解題中整體法的運(yùn)用［J］.高考，2020（08）：135-136.

［責(zé)任編輯：李 璟］