試論整體法技巧在高中物理解題中的運用

摘 要：研究對象的選取一直是物理學習的重點，也是難點。結合學習經驗，總結了如何在物理解題過程中正確使用整體法。

關鍵詞：高中物理；解題；整體法；研究對象；研究過程

整體法是將整個系統或整個過程視作一個整體，無需考慮系統內部的受力情況以及個體間的運動效果，從而省略了中間量的計算步驟，簡化了計算難度，快速準確地得到問題的計算結果。本文以整體法為例，分析了物理解題過程中，運用整體法的三種情況。

一、以整體作為研究對象

如果在物理問題求解過程中，只需要研究力的整體作用效果，而不必考慮系統內部之間的相互作用力，就把系統整體作為研究對象。

例1：帶等量異種電荷的兩個小球a和b，用細線連接并同掛在一根絕緣線之上，小球之間電荷吸引力以及細線質量可以忽略不計，繩子另一端懸掛在房頂上，小球所處的空間內存在同一水平向右的勻強電場，電場強度設為E，問小球所處的最終平衡狀態？

分析與解答：將兩個帶點小球視為一個整體，小球最后在電場中處于平衡狀態，總的帶電量為零，所以若以兩小球整體為研究對象，所組成的系統不受電場力的影響，a和b兩個小球所受外力為繩子的拉力還有重力作用，兩者達到平衡，所以系統所受的拉力和重力在一條線上。

二、將研究過程整體化

如果所要求解的問題只需要整個過程或某一階段始末狀態的變化，而不考慮中間狀態量的變化，就需要以整體的運動過程來進行分析。

例2：物體m=2kg與水平面之間的動摩擦系數為μ=0.2，物體在水平力F的作用下由靜止開始向右做勻加速運動，如若作用時間t1=6s后撤掉F，物體在慣性力的作用下繼續向右運動，經過t2=2s以后，物體與右面的墻壁碰撞，碰撞過程中沒有能量損失，與墻壁接觸時間為t3=0.1s，碰撞后速度反向大小為ν=6m/s，問物體受墻壁的作用力大小？

分析與解答：整個運動過程按時間可分為三個階段：0～t1時間段內物體做勻加速運動過程；t1～t2時刻物體只受摩擦力作用而作勻減速運功；t2～t3時刻物體與墻壁的相碰過程。如果采用隔離分析的方法，各自計算每一階段的物理量將會增加解題難度，因此應當把物體的整個運動過程整體化考慮，采用整體法，分析物體研究過程始末的狀態量變化。以右為正方向，整體采用動量定理，可得：

F.t1-μmg（t1+t2）-Fn.t3=-mv-0

代入數據化簡可得 Fn=280N

三、研究對象和研究過程的綜合整體化分析

例四：用細線將兩木塊連接在一起，二者的質量分別為m和M，初期都靜止，然后以a的加速度開始在水中下沉，經過時間t以后，細線斷了，木塊和金屬塊繼續下沉，又經過時間t1以后木塊停止下沉，求此時金屬塊的速度？

分析與解答：首先將木塊和金屬塊看作一個整體，其所受外力有二者的重力以及水對它們的浮力，即系統所受的合力為（M+m）a。經過時間t以后，細線斷開，但系統所受的合力沒有發生變化。以物體的過程作為研究對象，系統從開始運動到木塊停止，整個過程中系統所受的沖量為（M+m）a（t+t1）。解題過程中，設所求的金屬塊速度為V，整個系統動量的增量即為MV，以整個系統為演技對象，運用動量定理，可得（M+m）a（t+t1）=MV。

四、結論

通過以上的所有例子，不難看出，解此類題的關鍵就在于確定研究對象或者研究過程。所以，平時在做題訓練的時候，我們就應該刻意地去總結此類題的解題方法，用合理的方法簡化計算過程。

參考文獻：

曹先俊，郭躍華.再談中學物理解題中整體法的應用[J].晉中師范高等專科學校學報，2003.

作者簡介：周東浩，1996年12月生，男，就職于重慶第二外國語學校高2015級六班，研究方向：物理解題方法及技巧。

？誗編輯 李建軍