妙用整體法 優化高中物理解題教學

沈宇峰

(江蘇省吳江中學,江蘇 蘇州 215200)

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妙用整體法 優化高中物理解題教學

沈宇峰

(江蘇省吳江中學,江蘇 蘇州 215200)

在高中物理中，整體法是一個重要的解題思路，可以省略中間量的計算步驟，提升解題效率.本文在簡要分析整體法的內涵以及結合物理力學分析其具體的解題思路的基礎上，結合具體教學案例，探討了整體法在研究對象、物理過程以及對象和過程的綜合整體化三方面的具體運用，以期能幫助學生在解題過程中正確使用整體法，進而提升解題能力.

高中物理；整體法；解題；運用

在高中物理中，整體法是一個重要的解題思路，這種思維方式是將所涉及的多個過程、多個物體視為一個研究整體予以分析，省去了繁瑣的中間量，降低了學生的出錯率.但是，整體法的運用，需要仔細審題，注重方法使用的判斷標準，才能準確發揮整體法解題技巧的實效性，而研究對象的選取正是解題過程中的重點，也是難點所在，如何幫助學生在解題過程中正確使用整體法，進而提升解題能力呢？本文從如下幾方面進行了有益探索，現與同行共同探討如下：

一、認識整體法，剖析其內涵

所謂整體法，是指物理過程的實質在確保不會受到影響的前提下，將整個過程或多體系統看作為一個整體，可以忽視系統內部的個體間的運動效果和系統內部的受力情況，從整體層面把握問題，可以省略中間量的計算步驟，從而準確快速的得出問題的計算結果，這樣的解題方法在高中物理中較為常見.比如，動能定理、機械能守恒定律、動量守恒定律、功能定律等都可以整體過程考慮，不必拘泥于局部，在整體上把握問題，可以靈活地解決問題，有效優化解題過程.

在解題中使用整體法，不僅可以培養學生的整體思維，使學生能夠著眼于問題的整體結構進行思考問題，從整體上分析問題，也能幫助學生靈活地解決物理問題，提高學生分析和解決實際問題的能力.

二、結合物理力學，理順解題思路

首先，運用整體法解題要確定研究對象，待研究的整體對象的確定至關重要，不僅不能違背原有的物理內涵，同時也要結合題目中的具體情境科學選擇待研究對象.其次是對選取的研究對象進行受力分析，這是重點也是難點，不論系統內各物體是分離狀態還是聯結狀態，只要不考慮其內部的相互作用，只需分析整體所受外力的情況下，那么就能將這個多體系統看成是一個整體.最后是根據平衡條件、牛頓第二定律等已知條件列方程，簡單算法.在大多數的題目中，都以求出沿某個方向的合外力、整體的加速度等情況，是很多題目的必須手段.

三、分析具體案例，內化解題運用

1.研究對象的整體法

案例1 如圖1所示，直角支架AOB中，AO表面粗糙，OB表面光滑，將AO水平放置，OB豎直向下.將一質量為m的小環P套于AO上，相同質量的小環Q套于OB上，將一根不可伸長、質量可忽略的細繩將兩環相連，并在某一位置平衡.現將P環向左移一小段距離，兩環再次達到平衡，請判斷：移動后的平衡狀態和原來的相比較，AO桿對P環的支持力N不變，但細繩上的拉力T變小，是否正確？

可見，靈活選擇研究對象是關鍵.在本題中，涉及的物體都處于靜止狀態，且不涉及物體間相互作用，故而研究分析時可以看作是一個整體，簡化問題.但是，只有在研究系統外力的情況下，才能運用整體法求解，

2.研究物理過程的整體法

案例2 如圖4所示，在一地面上，固定一光滑平臺，長度為L.在該平臺的中央放置彼此相接觸的物體A和B.物體A的上表面是半圓形軌道，半徑為R，且R

3.研究對象和研究過程的綜合整體化分析

案例3 如圖5所示，有一質量為m的木塊下面用一根細線連接一鐵塊，鐵塊質量為M，一起浸沒在水中，初期都停止，之后開始以α的加速度在水中下沉，經過時間t1以后，細線斷裂，木塊和金屬塊繼續下沉，又經過時間t2以后木塊停止下沉，求此時金屬塊的速度.

案例分析 木塊和鐵塊一起以加速度α下沉，經時間t1以后兩者獲得一定的速度.細線斷裂后，鐵塊向下作加速運動，木塊則向下作減速運動.根據受力情況和運動變化的特征，即可根據力與運動變化的關系求解.首先將木塊和鐵塊視作一整體，其所受外力恒為總重力與總浮

力，即F=(m+M)α.經過時間t1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)α(t1+t2).解題過程中，設所求的鐵塊速度為V，整個系統動量的增量即為MV，以整個系統為演技對象，運用動量定量，可得(m+M)α(t1+t2)=MV.

相比之下，這道題目如果運用功與動能變化的關系，或者根據牛頓第二定律進行求解，雖然也能計算出來，但遠不如整體法方便、快捷.

綜上所述，整體法解題技巧在高中物理解題過程中發揮著重要的作用.在平時的解題教學中，教師應有意識地滲透整體法技巧的運用，巧妙地選擇研究對象與研究過程，為學生提供明確的解題思路.這不僅能幫助學生合理的簡化計算過程，更能培養學生的學科素養.

[1]王力.議高中物理力學解題中整體法的運用[J].新課程導學,2012(08):66.

[2]杜鑫.高中物理的隔離法與整體法研究[J].教育,2017(01):246.

[責任編輯：閆久毅]

2017-05-01

沈宇峰(1979.11-)，男，江蘇吳江人，大學本科，中學一級教師，從事中學物理教育研究.

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1008-0333(2017)18-0049-02