物理思維方法

摘 要：物理整體隔離法是一種運(yùn)用人類綜合知識(shí)和思維的方法，也是多種基本思維方法的高度綜合，層次深、理論性強(qiáng)、運(yùn)用的價(jià)值高。整體隔離法是一種指對人類運(yùn)用物理解決問題過程中的單個(gè)物體或單個(gè)思維過程中的問題進(jìn)行綜合分析、研究的一種思維方法。因此在人類應(yīng)用物理學(xué)科學(xué)研究與教育學(xué)習(xí)中善于運(yùn)用物理整體法與思維隔離法研究需要分析、處理和解決的問題，一方面主要表現(xiàn)為對知識(shí)的思維綜合融會(huì)貫通，另一方面表現(xiàn)為知識(shí)與思維的有機(jī)組合。

關(guān)鍵詞：整體法;隔離法;解題步驟;例題分析;思維啟示

一.生活中的整體與隔離

說早年間北京有個(gè)年輕的后生騎著驢子進(jìn)京趕考，騎的竟然是頭年邁的老后生和驢子，行李放在自己身后的一個(gè)驢背上。這位年輕后生心善，見年邁的后生和老驢子既要用肩膀馱自己，還要舍得用肩膀馱身后的行李，于心不忍，便將身后的行李分別背在自己的一個(gè)肩膀上，再將行李騎在身后的驢背上，想辦法幫老后生和驢子自己分擔(dān)掉行李的自身重量。顯然，這位善心的年輕后生和驢子還沒能真正理解好民俗表演整體的隔離法和疊羅漢的隔離法。身后的行李雖然已經(jīng)是他來自己背了，但是行李和他自身的重量最終還是壓在了驢背上。這位年輕后生自以為這是幫了后生和驢子的忙，心安理得。但是很可惜老后生和驢子不能自己說話，否則就可能有人責(zé)怪這位后生是個(gè)好心的年輕后生，何必僅僅累了它，還要累自己。

二.整體法與隔離法的對比

整體法與隔離法作為物理學(xué)兩種典型的科學(xué)方法，在動(dòng)力學(xué)，力學(xué)，熱學(xué)等部分都有使用，顯示出了這兩種方法很強(qiáng)的可塑多樣性。

1.整體法特點(diǎn)

通過運(yùn)用整體法分析的物理力學(xué)問題，可以從整體上弄清系統(tǒng)的整體受力運(yùn)動(dòng)情況和系統(tǒng)全過程的整體受力運(yùn)動(dòng)情況，從宏觀和整體上準(zhǔn)確地揭示了事物的受力運(yùn)動(dòng)本質(zhì)和變體的規(guī)律，從而有效地避開了物理中間環(huán)節(jié)的繁瑣和推算，能夠靈活地分析和解決物理問題。通常在整體上分析各種外力對相對靜止的物體和系統(tǒng)的影響和作用時(shí)，用的是整體法。

2.隔離法特點(diǎn)

容易讓人看清單個(gè)受力系統(tǒng)中某一物體的由于受力運(yùn)動(dòng)過程物體運(yùn)動(dòng)變化情況或單個(gè)系統(tǒng)物體由于受力運(yùn)動(dòng)過程的物體運(yùn)動(dòng)變化情形，問題的發(fā)現(xiàn)處理以及使用操作起來比較方便、簡單，便于專業(yè)初學(xué)者的訓(xùn)練使用。

3.整體法與隔離法的有機(jī)結(jié)合

整體分析法與時(shí)間隔離整體法不是相互對立的，在一般研究問題的具體分析求解中，隨著研究問題對象的發(fā)展和轉(zhuǎn)化往往兩種分析方法可以交叉運(yùn)用，相輔相成。所以，兩種分析方法的運(yùn)用要有取舍，并絕對的時(shí)間界限必須通過具體分析，靈活運(yùn)用。

三.利用整體法與隔離法的解題步驟

1.整體法

①分析研究的系統(tǒng)或運(yùn)動(dòng)的整體過程。

②畫出運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)或物體的受力圖和其運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)全過程的活動(dòng)受力示意圖。

③可以通過分析尋找一個(gè)系統(tǒng)物體與其他系統(tǒng)與其中的一個(gè)物體之間或者一個(gè)物體系統(tǒng)與其他一個(gè)系統(tǒng)之間的物體角度運(yùn)動(dòng)量和物體位置的相互關(guān)系，選擇適當(dāng)?shù)姆椒ǜ鶕?jù)具體物理數(shù)學(xué)規(guī)律首先列出一個(gè)相應(yīng)的數(shù)學(xué)方程式并進(jìn)行分析求解。

2.隔離法

①明確隔離研究的對象或過程、狀態(tài)，選擇合適的隔離研究對象.選擇的原則是：一要包含所有待求量，二是要求所選問題中被隔離的對象和所列的方程數(shù)盡可能少。

②對隔離理論提出的運(yùn)動(dòng)研究進(jìn)行對象、過程、狀態(tài)的分析綜合研究，畫出某一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的受力圖或某一個(gè)階段的某一運(yùn)動(dòng)對象和過程的示意圖。

③通過尋找未知物理測量與其他已知物理測量之間的相互關(guān)系，選擇適當(dāng)?shù)囊阎锢頊y量并按規(guī)律地列出相應(yīng)的方程進(jìn)行求解。

四.典型例題

受力分析時(shí)，往往都是選取一些受力少的物體作為受力分析研究的對象，如果研究分析對象的物體是兩個(gè)或多個(gè)的物體，一般都應(yīng)該是直接采取先整體后直接隔離的整體分析順序。對于任何能夠直接采取隔離整體的都應(yīng)該是采取直接整體隔離法，因?yàn)樵趯φw法的分析時(shí)，可以不需要考慮兩部分之間的相互作用力，所以直接隔離整體法承受的作用力少。但是當(dāng)研究分析對象的物體各承受兩部分之間的相互作用力時(shí)，應(yīng)該是選取直接隔離整體法。

如圖所示，質(zhì)量大小為m半徑m的物體直角劈b將其放在一個(gè)水平面上，在直角劈的一個(gè)斜面，上放一質(zhì)量為m半徑m的物體直角劈a，用一沿斜面垂直方向上的摩擦力f作用于直角劈a上，使其沿斜面的方向勻速上滑，在直角劈a上滑的整個(gè)過程中，如果直角劈b相對于地面始終靜止，則關(guān)于物體與地面對直角劈的關(guān)系是摩擦力f及物體的支持力n正確的表達(dá)式是（b）

這個(gè)題就可以用整體法，雖然小物塊在運(yùn)動(dòng)斜面靜止，但是小物塊勻速運(yùn)動(dòng)加速度為0，斜面的加速度也為0，所以一般情況下連接體問題通常采用整體法，在求加速度的時(shí)候也采用整體法更簡單。

五.整體法隔離法的思維啟示

物理思維是一個(gè)層層遞進(jìn)的嚴(yán)謹(jǐn)思維，而物理思維方法是我們研究物理的工具，使我們有更多方便簡單的解題思路，通過隔離法與整體法背后思維內(nèi)涵，我們不難發(fā)現(xiàn)，其思維本質(zhì)實(shí)際上是機(jī)械分割論的基礎(chǔ)。通過了解整體法和隔離法，我們可以得到啟示，學(xué)習(xí)中應(yīng)努力做到物理方法與思維方法訓(xùn)練的緊密結(jié)合。因?yàn)閷W(xué)科方法與思維方法都是科學(xué)方法的重要組成部分，并且有密切的聯(lián)系。沒有物理方法，不足以表達(dá)物理學(xué)的脈絡(luò)，沒有思維方法的參與，無法體現(xiàn)物理學(xué)的靈魂。

參考文獻(xiàn)

[1]胡揚(yáng)洋.探析整體法與隔離法背后的思維內(nèi)涵—兼論物理方法與思維方法教學(xué)相結(jié)合.湖南中學(xué)物理.2013年第5期.

[2]林曼虹.以“問題解決”為導(dǎo)向的高端備課 ———以“整體法和隔離法的交叉應(yīng)用”為例.2018年第39卷第7期.

作者簡介：

陸冠男（1999.1—），男，漢，江蘇南京，南京師范大學(xué)，本科在讀，專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化

通訊作者：李劍，南京師范大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)院導(dǎo)師，研究方向：電路原理