高中物理力學解題中整體法的運用

樊豐源

鄭州市第十九中學

高中物理力學解題中整體法的運用

樊豐源

鄭州市第十九中學

在高中物理的學習中，力學是最為重要的一部分，理學題目的解題重點在于對物體進行受力分析。物體的受力分析對于很多人來說都是難點，尤其當對幾個物體進行受力分析時候都會覺得無從下手。為了解決這一問題，在物理力學題目中最常使用的就是整體法，運用整體法能夠化繁為簡，快速完成物體的受力分析。

物理；力學；整體法

1.整體法的含義以及意義

1.1 整體法概述。整體法對于我們的物理學解題是一種非常好的方法，整體法和隔離法組成了物理學解題整體的核心。力學是我們物理學學習中最重要的組成部分，也是考試中占比最大的考題，能夠高質量的解答物理中力學題目對于我們整個題目的解答非常重要。所以我們在學習這一部分內容的時候，首先要對力學的所有知識點牢牢掌握，能夠對其應用自如，之后就需要技巧性的解題方法，整體法就是最重要的技巧。

1.2 整體法的優勢。在我們解答高中物理力學題目的時候，受力分析是最困難的，也是最容易出錯的地方。如果我們在解題過程中，對于連接體來說分開做分析非常復雜，并且極容易發生思維混亂的情況，還容易出現漏掉分析的地方，這就體現出了整體法的優勢。運用整體法進行思考，將連接體看作是一個整體部分，對這個整體最受力分析，這樣就有效避免了對每一個部分做受力分析的復雜過程。整體分析法的有效應用能夠提高解題的速度，并且增加正確率。

2.整體法在物理力學的應用實例

2.1 對兩個或者兩個以上的物體進行受力分析

在我們物理學的考試中經常會出現對物體做受力分析的情況，往往需要做受力分析的都是兩個或者多個物體，如果針對每一個物體進行受力分析那么工作量十分大，還容易出現漏項導致錯誤的發生，利用整體法能夠避免這一問題的發生。

例1：如圖所示，將兩個球放置在光滑的桶里，

求：桶底對球的支持力

分析：如果對每一個球做單獨的受力分析，那么要考慮的受力情況非常復雜，難以保證速度和正確率，所以在解題過程中，我們把兩個球看作是一個整體，把這個整體作為受力分析的研究對象，在豎直方向上表現出來的是而力平衡，所以得到：FN=m1g+m2g

例2：如圖所示，斜面處于靜止狀態，滑塊以速度V勻速下滑。

則地面對斜面的摩擦力情況是（）

A.有向右方向的摩擦力

B.有向左方向的摩擦力

C.無摩擦力分析

分析：對于這道題目來說，如果采用單獨的受力分析法，那么要對斜面和滑塊分別做受力分析，要進行兩次分析，并且受力情況更多更復雜，因為題目中說道斜面和滑塊都處在平衡的狀態，所以能夠采取整體法進行受力分析，這樣一來對水平方向做受力分析得到，地面對斜面的摩擦力是0，所以題目選擇C選項。

2.2 局部有加速度，計算整體超（失）重情況。在物理力學的題目中，加速度是經常存在于物體中的狀態，這時候經常需要對物體進行超重、失重的計算。如果針對每一個所包含的物體進行單獨的力學分析，最后進行計算是非常麻煩的工作，而且極度影響解題的效率。整體法的應用能夠簡化計算過程，快速、準確的得到計算結果。

例1：質量為m的滑塊在斜面上以加速度a加速下滑，斜面的傾斜角度是θ，斜面的質量是M保持靜止狀態，計算地面的支持力FN。

分析：由于斜面是處于平衡的狀態，對于滑塊來說具有向下方向的加速度分量，所以滑塊的失重狀態可以看做是整體部分的失重狀態。所以對滑塊和斜面做整體分析，得到（M+m）g-FN=ma?sinθ，得FN=（M+m）g-masinθ。通過這樣整體的受力分析，使得失重狀態的計算變得非常清晰明了，保證答題的正確性。

2.3 將復雜的運動狀態簡單化。在物理題目中經常會出現運動情況較為復雜的物體，對于這樣的物體進行受力分析難度相對較大，需要對每個物體的不同運動狀態進行分析，為了簡化分析過程，讓思路更加清晰就可以借助整體法進行分析解答。

例1：有兩個豎直的墻壁A和B，他們之間的距離為1米。有一個小球從距離地面高度為h=19.6米的地方，以初速度V0=5m/s水平拋出，和墻壁之間不斷發生彈性碰撞，在這個過程中忽略碰撞時間與空氣阻力，試求：小球在落地之前與墻壁發生了幾次碰撞？最終的落地點在什么地方？

分析：這道題目中小球的運動狀態極為復雜，改變過多次運動狀態，如果對每一次進行分析會容易出現分析混亂，導致計算結果發生錯誤，所以應用整體法來解決這樣的問題。由于墻壁對小球的彈力，只是改變了小球的水平運動速度的方向，不會影響其大小，所以在全部運動過程中，在水平方向的分量可以看做是一直保持V0的勻速運動，在豎直方向做自由落體運動，t=（2h/g）0.5。每次碰撞的時間為t0=d/v0，球的碰撞次數N=t/t0次，最終球的落地點在A墻角處。

2.4 避免中間過程，全程整體分析。在物理力學題目的設置中，經常會出現給物體設置很多的種間運動過程，在對運動過程進行解答時候就要對其每個過程進行相應的受力分析，這樣一來，分析力學的內容就變得很多，十分繁瑣，所以在解題過程中我們經常避免中間過程的干擾，對整個的運動過程做整體的受力分析。

例1：如圖所示，滑塊的質量為m，斜面傾斜角度是θ，動摩擦因數為μ的斜面從A點靜止開始下滑，OB段動摩擦因數為μ，滑至B點正好停止。求摩擦力做的功。

分析：如果把整個運動過程分為兩部分進行考慮，使用動能定理對摩擦力做功進行計算是一個比較復雜的過程。如果對整個運動過程的分析使用動能定理，mgh+W=0，所以W=—mgh，這樣一來解題的效率大幅提升，還能保證運算的正確率。

結束語

綜上所述，在物理力學題目解題過程中，整體法的應用非常重要，對物理進行整體的受力分析，能夠對力學分析過程最大程度的簡化，提高做提效率。

[1]周東浩試論整體法技巧在高中物理解題中的運用[J].新課程學習·中旬,2014（9）