高中物理力學解題中整體法的探究策略

?陳樹根

(作者單位：江西省吉安市新干縣第二中學 331300)

高中物理力學解題中整體法的探究策略

?陳樹根

高中物理的學習內容涉及熱學、光學以及力學等領域，其中與力學相關的知識最多、也最為復雜。力學的研究領域，又含有多個不同的研究領域：靜力學、運動學和牛頓運動定律等。力學相比于其他物理知識，更為貼近人們的生活，如杠桿原理、動量守恒的知識，廣泛應用于人們的日常生活。力學可以幫助學生解決部分生活中的問題，因此，學習力學知識對學生的日常生活也很有幫助。

一、高中物理力學解題過程中運用整體法的重要性

力學問題解決的前提，是學生能夠對物體受力做出正確分析，物體的受力分析對問題的解答起到至關重要的作用。一部分學生無法對問題進行推導與解答，正是因為許多學生因無法正確分析物體的受力狀況，導致不能對題目進行推導、解答。高中物理力學題目通常都需要學生將連接物體的受力情況分析出來，如果學生不使用整體法，那么不僅需要分析物體自身的受力與施力，同時還需討論物體與物體之間的相互作用力，這代表學生在分析過程中需考慮更為復雜的因素，致使學生解題步驟增多，在書寫步驟中也容易出錯。

一般力學例題，大多以整體法與隔離法作為主要分析方法。整體法的解題思維，是將局部分析轉化為整體分析，將兩個以上的物體視為一個整體，分析作用于該物體的力，以便探究該物體受力的具體變化。該方法使學生無需分析每一物體的受力，從而簡化了解題步驟，提高學生的解題速度。

學生利用整體法解決物理問題的過程，有助于學生提高自身整體思維能力，不局限于局部問題，而是注重問題的整體結構，以此為切入點，對問題進行宏觀分析，在整體上對問題有清晰的了解。整體法有助于學生提升解題效率，提高學生分析和解決問題的能力。

二、整體法在高中物理力學問題解決過程中的具體應用

例1現將一斜面體放置于地面上，設其質量為M，忽略斜面摩擦力，傾斜角度為θ。再將一木塊放置在斜面上，并使木塊于斜面上加速下滑，若木塊質量為m，則木塊下滑中，斜面體承受多少靜摩擦力以及地面支持力？

該種類型的問題在高中物理力學問題中頻繁出現。題目中說明斜面光滑，且給定傾斜角度，由此可得木塊滑行的加速度ɑ=gsinθ，加速度方向向下且與斜面保持平行。該題無需考慮物體與斜面之間所存在的壓力與摩擦力，所以學生只需將斜面與木塊組合為同一物體，計算作用于該物體的地面支持力以及摩擦力即可。因此，學生應通過分析整體受力的方法進行解答，依據對物體正確地受力分析，解決斜面體所受的合力及加速度。依據牛頓第二定律可得方程式：

∑Fx=mɑcosθ=mgsinθcosθ，化簡得f=mgsin2θ

∑Fy=(M+m)g-N=mɑsinθ=mgsin2θ

化簡可得N=(M+m)g-mgsin2θ

整體法為大部分力學問題的解決提供了便利，但其并不適用于所有題目，學生在使用方法的同時也應注意針對不同情況選擇相應的解決方式，整體法并不適用于所有題目，下一題就需學生慎重運用整體法進行解答。

例2ɑ小球為帶電小球，質量為m，其電荷量為+2q，b小球電荷量為-q，其他條件與ɑ小球相同。兩個小球通過絕緣線相連，并通過同等長度的絕緣線將ɑ小球懸于屋頂。兩個小球所在空間存在勻強電場，電場方向向左，設電場強度為E，且保證當兩個小球保持平衡時，絕緣細線處于拉緊狀態，那么兩小球在平衡狀態下，應保持下列哪種位置？

認真分析題目所給定的條件，兩個小球所帶的電荷量存在差異，若學生只是將兩個小球單純地視為一個整體，極為容易選擇A作為正確答案。兩個小球帶電量有差異的條件下，將兩個小球組合為整體，分析其受力情況時，左右電場作用于兩個小球的力不能使小球平衡，即兩個小球所受的合力值不等于零。依據F=Eq可得，電場對ɑ小球的影響多于b小球所受到的影響，從整體入手分析，可得水平方向上兩小球所產生的合力值為Eq，且方向水平向左，因此兩個小球整體都應向左偏離，A為錯誤答案。其余三個選項彼此之間的差別在與兩條絕緣線的夾角存在差異，設連接ɑ小球與屋頂的絕緣線與豎直方向所形成的夾角為α，學生利用整體法進行分析，將α、β視為整體，可得tanx=。之后具體分析b小球，將連接ɑ、b兩個小球的絕緣線與豎直方向所形成的夾角設為β，可得tanβ=，由此可知，α<β，即豎直直線與兩個小球之間的絕緣線所成夾角應大于連接ɑ小球與屋頂的絕緣線與豎直直線所成夾角，從而得出答案C。

例3在長度為L的光滑平臺上放置A、B兩個物體，并使兩者接觸，物體A上半部分有半圓形管道，半徑為R，且R

本題的解答關鍵在于整體法的運用。學生認真分析題中給定條件，及物體的受力，能夠發現物體C在運動過程中，所承受的彈力以及相應的反作用力時刻在變化，如果運用其他方法，則不可利用牛頓第二定律解決。因此必須使用整體法，將物體A、B、C三個物體視為一個整體進行分析。三者水平方向所產生的合力值等于零，學生分析出這一點，余下只需利用動量守恒定律與機械能守恒定律解答該題。

整體法在高中物理力學問題解決中具有廣泛應用，省去了學生分析局部物體受力情況的時間，同時也降低了學生的出錯率。學生應在日常學習中注意整體法的運用，以提高自身的解題效率，提升自身分析問題、解決問題的能力。

高中物理力學知識的生活化教學是促進教學質量提高的有效手段，有利于學生掌握高中物理力學知識，是教學方法的一大創新。因此，在高中物理力學教學中應導入生活化情境，變抽象理論為具體事物；通過進行生活化氣息濃厚的實驗，激發學生學習興趣；引導學生利用力學知識解決生活問題，培養學生將知識轉化為實踐的能力；布置作業生活化，鞏固學生所學內容。

(作者單位：江西省吉安市新干縣第二中學 331300)