例析隔離法與整體法在物理教學(xué)中的應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯例析隔離法與整體法在物理教學(xué)中的應(yīng)用[摘要]整體法與隔離法不僅適用于靜力學(xué)和牛頓運(yùn)動定律，在動量定理、動量守恒定律、動能定理、機(jī)械能守恒定律、能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)中均可應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]整體法隔離法

我們研究的物理問題有的只涉及單一物體或單一變化過程，但更多的是涉及多個(gè)物體組成的系統(tǒng)或多個(gè)變化過程，根據(jù)問題所提供的條件和求解要求，可選擇隔離法和整體法解題。

一、整體法與隔離法

分析此類問題要注意確定研究對象為整個(gè)系統(tǒng)還是整體的一部分，如果是整個(gè)系統(tǒng)則只需考慮系統(tǒng)所受外力，內(nèi)力不需考慮；如果是其中的一個(gè)物體則需考慮其所受的各個(gè)力。

【例1】如圖所示,在光滑的水平面上，有等質(zhì)量的五個(gè)物體，每個(gè)物體的質(zhì)量為m。若用水平推力F推1號物體,求：(1)它們的加速度是多少？(2)2、3號物體間的壓力為多少?

解題策略：因各個(gè)物體的加速度相同，可以五個(gè)物體整體為研究對象求出整體的加速度。再以3、4、5號物體為研究對象求出2、3號物體間的壓力。

解題提示：對整體，F(xiàn)=5ma；對3、4、5號物體，T=3ma。得a=F/5m；T=3F/5。

題練小結(jié)：例1中把問題中所涉及到的多個(gè)物體、多個(gè)過程、多個(gè)未知量作為一個(gè)整體來考慮的思維方法叫整體法；把整體的某一部分（如其中的一個(gè)物體或一個(gè)物理過程）單獨(dú)從整體中抽取出來進(jìn)行分析研究的方法叫隔離法。

二、多個(gè)物體的整體

【例2】在粗糙水平面上有一個(gè)三角形木塊a，在它的兩個(gè)粗糙斜面上分別放著質(zhì)量為m1和m2的兩個(gè)木塊b和c，如圖2所示，已知m1>m2，三木塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則粗糙地面對三角形木塊（）

A.有摩擦力作用，摩擦力的方向水平向右

B.有摩擦力作用，摩擦力的方向水平向左

C.有摩擦力作用，但摩擦力的方向不能確定

D.沒有摩擦力作用

解題策略：由于三個(gè)物體的加速度相同，又只需判斷地面對三角形木塊的摩擦力，所以以三個(gè)物體整體為研究對象，很快能得到正確答案D。

拓展發(fā)散：上題中若(1)b和c都勻速下滑，而a處于靜止?fàn)顟B(tài)；(2)a和b處于靜止?fàn)顟B(tài)，c加速下滑，地面對三角形木塊的摩擦力情況又怎樣？

題練小結(jié)：當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的加速度相同或系統(tǒng)內(nèi)只有一個(gè)物體有加速度，并且問題不涉及系統(tǒng)中某個(gè)物體的力和運(yùn)動時(shí)，可用整體法求解。

三、多過程的整體

【例3】質(zhì)量為m的人原來靜止在甲船上，乙船上無人，甲、乙兩船質(zhì)量均為M并靜止在水平面上。現(xiàn)甲船上的人水平跳到乙船上，而后再跳回甲船，求兩船速率之比v甲：v乙。

解題策略：本題涉及的物理過程有：①人跳離甲船；②人跳到乙船；③人跳離乙船；④人跳回甲船。每個(gè)過程都可用動量守恒定律列方程，如此求解實(shí)在麻煩，若用整體思維方法，把人和甲、乙兩船當(dāng)成整體，對從起跳到跳回的4個(gè)過程統(tǒng)籌分析，當(dāng)成一個(gè)大過程，則該大過程仍滿足動量守恒定律。

解題提示：對整個(gè)過程0=(M+m)v甲－Mv乙，有：v甲:v乙=M:(M+m)。

題練小結(jié)：當(dāng)所求的物理量只涉及運(yùn)動的全過程時(shí),可對整個(gè)運(yùn)動過程進(jìn)行研究。

四、未知量整體

【例4】有一電源，其內(nèi)電阻甚大，但不知其具體數(shù)值。有兩只電壓表VA和VB，已知兩只電壓表的量程均大于上述電源的電動勢，但不知兩只電壓表內(nèi)電阻的大小，要求只用這兩只電壓表和若干導(dǎo)線、開關(guān)組成電路，測出此電源的電動勢，試說明你的辦法。

解題策略：本題不同于一般的計(jì)算題，是一個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題，已知條件少，難度大。但可這樣思維，要測出電源的電動勢，又有兩只電壓表，如果兩只電壓表并聯(lián)在電源上，讀數(shù)相同，沒有多大意義；如果兩只電壓表串聯(lián)在電源上，讀數(shù)不一定相同，讀出讀數(shù)，可列出與電動勢的關(guān)系式。但一個(gè)方程解不出來，自然會想到再用一只電壓表測量，又可得到一個(gè)方程，并對其中兩個(gè)未知量看成一個(gè)整體，就能測量并求得電源的電動勢了。

解題提示：先將兩只電壓表、電源和電鍵串聯(lián)連接成如圖5所示電路，讀出兩電壓表的讀數(shù)UA、UB，再將電壓表VA、電源和電鍵串聯(lián)連接成如圖6所示電路，讀出電壓表的讀數(shù)UA，可列出下列方程

E=UA+UB+Ir=UA+UB+r

E=UA+Ir=UA+r

將r/RA整體看成一個(gè)未知數(shù)，可得E=。

除上述外，還有隔離法與整體法的交叉運(yùn)用，這里不再舉例贅述。

總之，由以上的例析可以看出：1、多過程、多物體系統(tǒng)應(yīng)用整體法解題簡捷、準(zhǔn)確，但要注意其適用條件，隔離法解題時(shí)比整體法復(fù)雜。2、整體和部分是相對的，在解決具