高中物理力學(xué)中整體法的應(yīng)用

1、    高中物理力學(xué)中整體法的應(yīng)用    康清珍【摘 要】物理是高中的一門重要課程，主要可以分為力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和電磁學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)板塊。力學(xué)在高中物理中占據(jù)了較大比例，其難度較大，學(xué)生學(xué)習(xí)存在不少問題。整體法是力學(xué)解題的重要手段之一，其從宏觀整體的角度對力學(xué)問題進(jìn)行剖析思考，進(jìn)而獲取解題突破口。本文對整體法做了簡單介紹，深入分析了整體法在力學(xué)解題中的應(yīng)用?！娟P(guān)鍵詞】高中物理 力學(xué) 整體法 應(yīng)用策略高中物理教學(xué)內(nèi)容包含有力學(xué)、光學(xué)、功和能相互轉(zhuǎn)化等知識(shí)內(nèi)容，其中，力學(xué)是高中物理教學(xué)的重點(diǎn)，同時(shí)也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。物體受力分析是學(xué)生解決物理力學(xué)問題必不可少的環(huán)節(jié)

2、之一，同時(shí)也是解決問題的基礎(chǔ)。其存在于力學(xué)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)當(dāng)中，是學(xué)生不可回避的學(xué)習(xí)內(nèi)容。物體受力分析是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，部分學(xué)生不具備正確分析物體受力情況的能力，導(dǎo)致其在解題過程中不能解得正確答案。教師應(yīng)注重解題方法的教授。整體法能夠幫助學(xué)生解決部分受力情況分析問題，從而使學(xué)生正確分析受力情況，解決問題。一、力學(xué)概念理解中的應(yīng)用在物理學(xué)科中，概念的理解是其中最為基礎(chǔ)的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)也是我們務(wù)必要掌握的要點(diǎn)。一方面，既要加強(qiáng)對物理概念的理解，劃分各個(gè)概念的界限，另一方面，也要對題目中的各個(gè)物理量之間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行關(guān)注，以此發(fā)散學(xué)生思維，并實(shí)現(xiàn)對創(chuàng)造性的培養(yǎng)，在今后的解題中能夠舉一反三。例如所示，人與車的

3、質(zhì)量分別是m、m，人用水平力f拉繩子，圖中兩端繩子均處于水平方向，不計(jì)滑輪質(zhì)量和摩擦力，如果人與車保持相對靜止，且水平地面是光滑的，求車的加速度。解析：要求車的加速度，需要將車進(jìn)行隔離，由題目可知，人與車保持相對靜止，也就是人和車的加速度相同，所以可以將人和車視為一個(gè)整體，對于整體便可以使用牛頓第二定律進(jìn)行求解。在這一過程中便要對牛頓第二定律的概念進(jìn)行理解，在此基礎(chǔ)上才能更加快捷地完成解題。將人與車整體當(dāng)作研究對象，整體分別受到重力、水平面支持力以及兩條繩拉力，在豎直方向重力和支持力平衡，這時(shí)水平方向繩拉力是2f，因此得到2f=（m+m）a，從而求解得a。二、受力系統(tǒng)分析中的應(yīng)用在高中物理的力

4、學(xué)解題過程中，最為常見的力學(xué)情況就是數(shù)個(gè)物體在相互接觸的條件下同時(shí)受到力的作用，而這種情況下物體之間存在的作用力便可作為一個(gè)整體的內(nèi)力，當(dāng)各個(gè)物理具有共同的加速度時(shí)， 這就符合了整體法的應(yīng)用條件。例如，某一呈直角形的小車平穩(wěn)地?？吭谒降孛嫔?，已知其質(zhì)量是m=34kg，傾斜角=30°。在小車隊(duì)額傾斜面上放置有滑塊a，借助小車頂部的滑輪實(shí)現(xiàn)與滑塊b的連接，其中，滑塊a的質(zhì)量是m=14kg，滑塊b的質(zhì)量是2kg。當(dāng)滑塊下滑時(shí)，其加速度為2.5m/s？，求小車所受的摩擦力和地面的支持力。通過閱讀題干可知，在滑塊的整個(gè)下滑過程中，其一直位于小車的傾斜面之上，因而可將小車與滑塊之間的相互作用力

5、看做是系統(tǒng)的內(nèi)力，因此，該題可將小車和滑塊看做是一個(gè)整體進(jìn)行分析和解決。依據(jù)牛頓第二定律的相關(guān)原理知識(shí)可知，對于小車和滑塊構(gòu)成的整體來說，其所受到的來自水平方向的作用力是fx=m1a1x+m2a2x+m3a3x，以此可得出f=maacos30°=31n。而在豎直方向，小車和滑塊整體所受的作用力則為：fy=m1a1y+m2a2y+m3a3y，其后進(jìn)行具體計(jì)算可得：n-（m+ma+mg）g=mba-maasin30°，即n=487n。通過這個(gè)題目可知，將小車和滑塊看作是一個(gè)整體，只需對整體所受的水平方向作用力和豎直方向作用力進(jìn)行的分析，便可快速求得小車所受的摩擦力以及水平地面的

6、支持力。三、受力過程分析中的運(yùn)用教師在課題上做模型分析時(shí)也不難發(fā)現(xiàn)，有些物理問題解答的突破口不在于受力的結(jié)果，而在于它們受力的過程，因此無需考慮物體受力后的形態(tài)變化，而只需要關(guān)注其受力過程的變化。例如，有一個(gè)質(zhì)量為0.2kg的小球從高度為3.6m的高空垂直落下，在接觸到地面后又反彈了1.2m，從小球落下到反彈到1.2m處的時(shí)長為2s，讓計(jì)算小球在觸地時(shí)對地面的平均作用力。從給出的條件我們可以看出，從小球自3.6m高空落下到反彈到1.2m的整個(gè)過程，小球在垂直方向的受力都只有重力，因此，可以將下落到反彈這個(gè)過程看成是一個(gè)“整體”連貫的過程，從而能夠較為快速準(zhǔn)確地分析出小球觸地階段的受力，也就能推

7、算出小球在觸地時(shí)的平均作用力。 整體法在高中物理力學(xué)問題解答當(dāng)中的應(yīng)用，不僅是將不同的物體看做一個(gè)整體，其還可以將物體的物理過程視為整體。部分力學(xué)問題中物體的運(yùn)動(dòng)較為復(fù)雜，若題目中物體的始末狀態(tài)不受過程的影響，或?qū)W生通過物體的始末狀態(tài)便能夠知曉物體運(yùn)動(dòng)過程，便可以在該題目中運(yùn)用整體法解題，從而簡化題目。四、與隔離法綜合應(yīng)用有時(shí)候，單單使用整體法也不能有效解決問題，此時(shí)則可以結(jié)合隔離法的應(yīng)用來解答。隔離法就是先將某部分物體與某些物體進(jìn)行隔離，然后分別看成整體，再來進(jìn)行計(jì)算和求解。兩者的綜合應(yīng)用能夠在解題時(shí)相輔相成，達(dá)到提高物理習(xí)題的答題速度，并且能夠提高習(xí)題的正確率。比如，一硬質(zhì)輕桿上穿有a、b

8、、c三個(gè)質(zhì)量相等的小球，輕桿靠近a的一端為o，整桿圍繞o進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)。已知oa=ab=bc，球a受到oa段輕桿的拉力為t1，球b受到ab段拉力為t2，球c受到bc段拉力為t3，那么t1、t2、t3的比值是什么？此題便可以通過整體法進(jìn)行解決，可以得出t1=maa+mab+mac=6m21，t2=mab+mac=5m21，t3=3m21，此時(shí)t1、t2、t3的比值自然也就呼之欲出。總之，高中物理中與力學(xué)相關(guān)的課程較為抽象，學(xué)生理解起來較為困難，也比較難實(shí)現(xiàn)知識(shí)的靈活運(yùn)用。學(xué)生若能切實(shí)掌握整體法的運(yùn)用，便能將較為復(fù)雜的力學(xué)問題簡單化，減少相關(guān)問題的解題時(shí)間，同時(shí)也提高了解題的準(zhǔn)確性。當(dāng)然，力學(xué)問題的解決并不一定都采用整體法進(jìn)行解題，學(xué)生應(yīng)當(dāng)首先就問題進(jìn)行分析，靈活的進(jìn)行整體法的應(yīng)用。也只有這樣才能