淺談高中物理解題中的整體法與隔離法

尹茂格

（湖南省衡陽市第六中學（湖南省衡陽市第一中學）高中學生 湖南 衡陽 421000）

淺談高中物理解題中的整體法與隔離法

尹茂格

（湖南省衡陽市第六中學（湖南省衡陽市第一中學）高中學生 湖南 衡陽 421000）

我在高中物理學習中，解題方法歸納所得：整體法與隔離法。

一、所謂隔離法就是將物理問題的某些研究對象或某些過程狀態從系統或全過程中隔離出來進行研究的方法。隔離法的兩種類型：

（1）對象的隔離：即為尋求與某物體有關的所求量與已知量之間的關系，將某物體從系統中隔離出來。

（2）過程的隔離：物體往往參與幾個運動過程，為求解涉及某個過程中的物理量，就必須將這個過程從全過程中隔離出來。

二、所謂整體法，就是指對物理問題的整個系統或過程進行研究的方法，也包括兩種情況：

（1）整體研究物體系：當不涉及系統中某個物體的力和運動時常用。

（2）整體研究運動全過程：當所求的物理量只涉及運動的全過程時常用。

三、例題

【例1】一個直徑為D的乒乓球，內部空氣壓強為P0，現將該乒乓球放入一密閉的容器中，并把容器抽成真空，乒乓球因內部空氣壓強的作用，球殼處在緊張狀態，則球殼的每單位長度受到的張力大小為___。

解析：設想球由兩半球組成，以一個半球為對象，氣體壓力F＇與邊緣張力相平衡，即π（D/2）2P0=πDF，所以每單位長度上的相互作用力為F=DP0/4。

【例2】如圖所示，兩個質量都是m的小球A、B，用輕桿連接后斜放在墻上處于平衡狀態。已知墻面光滑，水平地面粗糙，現將A球向上移動一小段距離，兩球再次達到平衡，那么將移動后的平衡狀態和原來的平衡狀態比較，地面對B球的支持力N和輕桿上的壓力

F的變化情況是：（）

A、N不變，F變大B、N不變，F變小

C、N變大，F變大D、N變大，F變小

解析：對系統考慮豎直方向，顯然有N=2mg，不變。分析A球易得F變小，故選B。

【例3】如圖所示，水平平行導體板A、B分別接在電源負、正極上，一帶正電的液滴從P點處靜止釋放后穿過A、B兩板上的小孔S1和S2，穿出小孔S2時速度為V1。若B板位置不變而A板稍向上移，同樣的液滴從P點靜止釋放，穿出小孔S2時速度為V2，則（）

A、V1=V2B、V1＜V2C、V1＞V2D、無法比較

解析：液滴先作自由落體運動，進入平行板電容器中后另受向上的電場力作用，A板移動后，板間場強將發生變化，故液滴在平行板之間運動時的加速度將發生變化，但注意到問題是比較液滴過B板時的速度，故可以選取整體過程來研究，由動能定理得mgh-qE=mv2/2，因液滴到B板的距離和電源電動勢不變，故V1=V2，即選A。

【例4】總質量為M的熱氣球由于故障在高空以速度V勻速豎直下降，為了阻止繼續下降，在t=0的時刻，從熱氣球中釋放了一質量為m的沙袋，不計空氣阻力，當t為多大時，熱氣球停止下降？這時沙袋的速度為多大（此時沙袋未著地）？

解析：對質量為M的熱氣球勻速下降，故有F浮=Mg，再取扔掉質量為m的沙袋的熱氣球為研究對象，有F浮—（M—m）g=（M—m）a，即熱氣球有向上的加速度a=mg/（M—m），故經t=v/a=（M-m）v/mg時熱氣球停止下降。因沙袋作豎直下拋運動，故在熱氣球停止下降時，沙袋的速度v＇= v+gt=Mv/m

【例5】如圖所示，小球質量m=30g，帶正電荷q=0.0866C，用長l=1m的輕絲線系住懸掛在O點，放在場強E=2N/C、水平向右的勻強電場中，將線水平拉直至A點，然后無初速釋放，試求小球到達最低點B時絲線中的拉力。

解析：在A處小球受電場力與重力作用，合力與豎直方向夾θ角，由tanθ=qE/mg=3/3，即θ=30°。以后小球以a=g/cos30°=203/3m/s2作勻加速直線運動，到線與豎直方向夾30°時繩張緊，張緊前瞬時v=2al，張緊以后沿繩方向速度為零，v2=v1cos30°，以后滿足Eqlsin30°+mgl（1-cos30°）=mv32/2-mv22/2，在最低點T-mg= mv32/l，得T=1.07N。

［點評］由于繩子張緊過程中有動能的損失，故不能用整體動能定理解。