整體法在高中物理力學解題中的應用

楊彥翔

(福建省泉州市安溪一中高二12班 362400)

力學在高中物理學習內容上所占比例最多，也最為復雜.同學們在掌握力學的解題方法時難度很大，而其中具體的難點就體現在對物體的受力分析和物體運動過程中的受力變化分析，整體法和隔離法是解題時常用的方法，本文重點討論應用整體法的解題思路.

一、整體法的含義

整體法指的是在高中物理力學問題中將由多個物體構成的系統作為一個整體來進行受力的分析與研究的方法.將系統中的幾個物體作為一個整體的研究對象，對系統研究對象進行受力分析時，只分析這個整體與外部其他物體之間的相互作用力的關系，不考慮系統內部各個物體之間的相互作用力關系，以此來簡化題目中涉及的多個物體之間的受力分析情況.整體法將系統中的不同物體看作一個整體，作為研究對象，從更大的層面上來把握物體的物理現象，看清其本質特征，將多個相互之間具有聯系和依賴，相互制約以及相互作用力的物體，也可以是多個連續的物體運動過程當成一個整體，再對這個整體進行分析研究.整體法的使用過程需要同學們將多種思維方式綜合起來，靈活思考.

因此，同學們在學習高中物理中的力學部分內容時，要善于利用整體法，從整體上去看待問題、分析問題、解決問題，這樣能有效提高解題效率，從整體上把握問題也更易于看清問題的本質，拋開其他干擾因素的影響，也利于學生將多種不同知識融會貫通，增強各知識的聯系，增強有機組合的思維能力，從本質上對待物理力學問題，化繁為簡，更直觀清晰的理解問題的根本所在.

二、整體法在高中物理力學解題中的重要性

在學習高中物理力學部分知識的過程中，學會對物體進行受力分析是基礎，在整個力學章節的學習中會經常用到，既是學習基礎，也是該章節的重點和難點知識.在實際解題過程中，很多同學就是由于不能準確的對物體的受力情況進行分析從而導致無法繼續求解，得出正確答案.另一方面，物體受到的力往往是多個不同力的組合，同學們要將物體可能受到的每種力都考慮到是最大難點，在考慮到所有力的前題下，將各種力之間的制約關系進行正確分析是另一大難點，這些都造成了同學們在解題時難以得到完全正確的答案的現實狀況.

要解決這些難點，同學們要熟練掌握整體法和隔離法在高中物理力學問題中的應用，特別是在連接體問題中的使用情況最佳，能很好的幫助同學進行物體的受力分析.整體法是對整體原理的應用，在對物體從局部到整體進行受力分析時，都能發現一定的規律.在解題的過程中，將某幾個具有相互作用力的物體看成一個整體的系統，再對整個系統進行受力分析，減少了對每個物體都進行受力分析的過程，不僅能提高解題效率，還降低了出錯的概率.隔離法與整體法正好相反，隔離法是將整個物體分離來看，再對物體的每個部分進行受力分析，解題時如何選擇合適的方法，需要根據實際題型來具體分析與選擇.

高中階段的物理力學內容相對初中來說要復雜很多，題型也千變萬化，很多同學不會正確的對物體進行受力分析，從而導致不能簡單快速的得出正確答案.這時更需要對自己的思維模式進行訓練與培養，學會在解題過程中合理使用整體法與隔離法，清楚在什么情況下整體法更合適，什么情況下隔離法更合適，明確其二者的具體概念和區別所在.下一小節將重點討論整體法在力學解題過程中的具體應用，最終能達到舉一反三，不拘于題目形式的變化，將各種解題思路靈活使用的效果，這樣將大幅度提高同學們在解答高中物理中有關力學問題的能力以及自身的思維能力.

三、整體法在高中物理力學解題中的具體應用

本節通過兩個具體例題來分析整體法在高中物理力學解題中的具體應用方式.

例1現將一斜面體放置于地面上，設其質量為M，忽略斜面的摩擦力，傾斜角度為a.再將一木塊放置于斜面上，并使木塊在斜面上加速下滑，若木塊的質量為m，則在木塊下滑過程中，斜面體承受多少靜摩擦力，以及地面支持力？

這種題型在高中物理力學問題中經常可以碰到，根據題目的已知條件可知斜面是光滑的，而且有一定的傾斜角度a，對木塊單獨進行受力分析，可得到木塊的滑行加速度為gsina，并且加速度的方向是與斜面體保持平行向下的.由于斜面體的光滑的，則解題是不需要考慮木塊與斜面體之間的壓力與摩擦力的相互關系，因此整體法在此時是適用的，我們可以將斜面體與木塊組合起來看成一個整體，再計算這個整體與地面之間的支持力與摩擦力的相互作用力即可.根據分析得到的斜面體所受的合力與加速度，再結合牛頓第二定律可得到到最終答案為N=(M+m)g-mgsin2a.

在解答該題的過程中，能明顯感受到使用整體法帶來的便利，但整體法也并不是適用于所有題型，所有同學們在解題前還是要先認真審題，事先考慮清楚題目使用哪種方法更合適，以及怎么使用，然后再動手做題，這樣更加高效.

例2一個小球在距離地面1.8m高的地方自由下落，落地后向上彈起高度的最大值為0.8m，在自由下落的過程中所花時間為1.1s，小球的質量為0.1kg，問小球與地面碰撞時地面對小球產生的平均作用力是多少？

在這種題型中，整體法就不是運用在多個物體上了，而是將小球自由下落的過程與向上彈起的過程看成一個整體，并且物理過程與物體運動的初始狀態和結束狀態并無關系或者根據初始狀態和結束狀態就能知道物體運動過程的，這些情況下的物體運動過程就能使用到整體法的思想.另一種情況，即對于無需了解整個物理過程的狀況，只需要了解整個運動過程中的某個狀態或是開始狀態與結束狀態的題型時，可以將其中不同的物體運動過程當成一個整體來對待處理，這也是整體法的一個用處.針對本題來看，很多同學的第一反應可能是隔離法，即對小球運動過程中的下落過程、碰撞過程和上升過程分別進行分析，這樣解題顯然比使用整體法要復雜的多.使用整體法的思想可以將小球從開始下落的時候一直到反彈上升到最高處的物理過程看成一個整體，再結合小球自身的重力可得到mgt總減去Ft地0,下落時間等于根號下兩倍的h1除g，上升時間等于根號下兩倍的h2除g，并且t地=t總-(t上+t下)，即最后的正確結果是11N.

上述的兩個例題分別分析了整體法在高中物理力學問題中將幾個物體看成一個整體和將幾個連續的運動過程看成一個整體的兩大不同題型.在解題的過程中可以發現，單獨的對某個物體的受力情況進行分析是很復雜的，正確的找到將哪些物體或哪些物理過程看成一個整體是有難度的，需要同學們在平時的習題訓練中多加思考.

本文對整體法的具體含義進行了解釋，對整體法在高中物理力學解題中的重要性進行了分析，同時對整體法在同學們日常習題中的具體應用進行了探討.合理的運用整體法，不僅可以提高解題效率，還能提高學生自身分析問題、解決問題的能力.