高中物理力學解題中整體法的運用

劉閩宏

摘 要在高中物理之中，力學是非常中重要的一部分內容，而這類題目的解題重點主要在于物理的受力分析。對于絕大多數學生來說，物體的受力分析都是一項難點，特別是幾個物體的受力分析。為了有效解決這一問題，整體法應運而生，它可以化繁為簡，幫助學生快速分析受力情況。基于此，本文就將重點對其進行分析，以供參考。

關鍵詞高中物理;力學解題;整體法;運用策略

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2020）13-0097-02

在高中物理力學中，知識內容都非常復雜，學生必須要有相對比較清晰和宏觀的解題思路才能夠保證做題準確率。在這之中整體法就是一種非常全面的解題方式，同時也是一種邏輯思路，它可以幫助學生在解題當中精準快速地找到入手點，以此減少錯誤思維，提升解題效率。整體法主要引導學生從整體視角出發對具體的物理規律進行觀察，以此在明確各個物體之間聯系的過程中輕松解決問題。使用這種方式可以有效減少學生思維的混亂性，并能夠簡化物體受力過程，從而有效提取信息，掌握和理解具體的內容。

一、整體法概述

整體法本身具有很大的特殊性，在使用這一方式解題時不需要將受到的所有力的具體作用全部都詳細分析一遍，只需要在特定的條件之下把聯系相對比較緊密的物體看作一個整體，以此再去詳細分析整體的受力情況。它重點講究的是從局部再到整體，通過對其整體運動過程中及物體進行分析，減少具體的研究對象，簡化物理模型。

二、運用意義及誤區

（一）意義

高中物理力學屬于最基礎且最重要的一部分內容，在這之中包含有很多難點和重點知識，比如絕大多數力學問題之中的物體受力都非常復雜，同時解題難度非常大，所以導致學生經常在面對很多問題進行求解時就會陷入困境。所以找到一種簡便且正確的學習方式對于提高學生物理力學成績來說具有很大的現實意義。力學分析就是依照題干的具體要求對某個物體的受力情況作出具體分析。雖然物理教材之中的學習內容和生活當中的一些現象之間有著很大的聯系，但是力本身是無法觸摸到且又客觀存在的，對此在實際解題當中，學生都需要在圖上標示出來全部的受力方向從而去判斷物體受力的具體狀態，防止出現遺漏的情況。但是對于一些相對比較復雜的物體，直接在圖上標注出所有的受力可能會使受力分析出現嚴重的混亂情況，由此給解題過程帶來阻礙。但是在使用整體法之后就可以有效解決這些問題，同時將原先復雜的受力轉化成簡單的受力，并在整體帶入的方式引導下處理好具體的受力情況，降低了因為受力過于復雜而影響到解題效率及解題質量的情況。同時教師在教授力學這節內容時，通過整體法講解，可以實現對整個章節內容的系統性學習，同時促進教學過程發展。

（二）誤區

力學是高中物理當中最重要的模塊之一，既是重點也是難點，在具體解題時，其核心是分析物理所受力，同時分析物體受力之間的關系，對此這就需要學生具備良好的整體性觀念，在具體解決當中能夠從整體性和綜合性出發，客觀去看待物體之間力的基本關系，以此做出準確判斷。但是一些學生在具體解題時，沒有意識到整體性的整體性質，同時對于物理所受力的判定方式相對比較單一，或者是從多個角度和方面去對物體受力進行分析，忽視了力本身的統一性，尚未把整體受力作用及局部受力作用區分開進行分析。由此存在既忽視了整體，也沒有重視起局部的現象。

三、運用策略

（一）在物體相互作用中的運用

在解答力學問題的過程中，相互作用的題目其中通常都包含有靜摩擦力、摩擦因數、共點力平衡以及滑動摩擦力等內容，這些在力學題目當中占有非常重要的地位。通過整體法的運用可以有效解決這類題目。

例1：假設某根繩子被掛在傾角是 斜面上的木板上，其質量為M，這時候小明（質量是m）站在這個木板的最下方想要測試自己的速度。在這之中他為了能夠確保自己和這個斜面的相對位置不變就在繩子被解開的一瞬間用力往上沿著木板快速飛跑。如果這個人本身的質量是整個木板的1/3，那么小明在沿著木板往上跑的過程中其加速度是多少？

解析：由于他并未和斜面之間出現相對位移，所以我們就可以直接將小明和木板之間所產生的作用力作為內力，不拿出來具體分析。要想運用整體法解決這一問題，就必須要把木板和奔跑的小明當作是整體研究對象，然后再去對其具體的受力情況進行分析，同時畫出來具體的受力分析圖示。因為重力給他們帶來了影響，所以把力分解之后就能夠得到其整體沿斜面向下的力是 。通過牛頓第二定律就能夠直接得到 ，在這之中 ，所以 。能夠發現在使用整體法去分析和解題問題的時候，不但可以直接把整個過程實現更加簡單化的分析，還可以將其中的各項干擾條件全部省略掉，以此更加快速地找到解決問題的方式，以此提升解題效率。

例2：在某一平面上放置了一個有斜面的三角形木板，其質量為m，先把一個木塊放在三角形其傾斜角是 的一邊，其質量是 ，然后再把另外一個木塊放在三角形傾斜角是 的一邊，質量是 。已知 ， 。假設這兩個木塊都靜止在這個三角形的木塊上面，那么這時候其三角形斜面受到的摩擦力和支持力分別是多少？

解析：由于這兩個木塊都是靜止狀態的，所以這就能夠得到兩個木塊和斜面的作用力都是內力，由于在做題的過程中并不需要關注內力的內容，所以通過整體法去解決是非常容易的。這時候把三角形斜面和木塊都看作一個整體，對其整體的受力情況進行分析，可以最終得到整體受到了 的重力，又因為這個整體本身是處在靜止狀態之中的，所以其支持力就是 。

（二）在運動過程中的運用

對物體運動情況進行正確分析是所有高中生學習物理必須要具備的一項重要能力，而力就是導致物體運動最關鍵的因素。在對整個運動過程進行分析的時候可以通過三種方式去分析，即單個物體的單段運動、單個物體的多段運動以及多個物體的多段運動。這些都能夠通過整體法去進行探究。

（1）動能定理

因為動能定理都是和總功、初始速度、最終速度之間有很大關系，所以只要是這幾個部門組成的系統進行運動時，就可以直接將其看作是一個比較大的整體，然后再通過整體法對其進行分析和處理。

例3：某個木塊從一個60°斜面下面的 處開始運用不變的速度持續往上滑動，整個木塊其質量是m，當其滑到距離 點s的P處時，這時候木塊所擁有的動能就是E，然后一直不斷往上滑動。在其木塊滑動到Q點的時候其動能變成零。然后它開始往下滑動，在達到OP的重點Y的時候，發現和通過P點時候的動能是一致的，已知斜面和物體之間具有摩擦力（μ=0.6），求PY之間的距離。

解析：在解答這道題目的時候，如果把所有點的運動狀況都拿出來進行詳細分析，學生基本都會出現嚴重的混亂現象，同時還會影響到具體的解題思路，從而把題目做錯。從其題干之中能夠發現，木塊的整個運動過程，重力、滑動摩擦力一定會一起伴隨著木塊運動，同時還會給木塊做功。但是重力給其做的功主要是和塑料塊的始末位置之間有很大的關系，摩擦力給其做的功主要出現在整個運動過程 ，所以依照動能定理就可以得到：

在具體做題的時候一定要學會從整體入手，并要具備整體觀念，將已經知道的條件全部進行重組，這樣在明確了基本的思路之后再依照相對應的物理內容去分析和解決問題，最終就可以有效提升解題效率。

（2）動量守恒

例4：假設小明的質量是m1，小華的質量是m2。他們要想在滑冰的過程中再添加一個傳遞球的運動，小明先把手中的球傳給了小華，然后小華再把球回傳給小明，這樣在進行多輪傳遞之后球還是沒有掉落，最后把球傳給小華，游戲結束。將球的質量設為m，那么在球停止傳遞的那一刻，小明和小華之間的速度有著什么關系？

解析：從題目當中能夠得到，小明和小華都是在冰面上，所以其摩擦力基本可以看作是零。這時候通過整體法就把這兩位當作是一個整體，其受到了一個大小是零的合力，所以這和動量守恒基本是相符的。在該運動最開始的時候，物體本身是保持著一個靜止的狀態，所以其動量就是零，然后再到游戲結束的那一刻，小明同學的速度就是v1，小華的速度就是v2，所以這時候就可以得到動量是 ，依照動量守恒就能夠得出來 ，因此最終 。

（三）在力的平衡問題中的運用

在力學當中力的平衡問題是非常重要的一項內容，同時也是學生們最頭疼的問題。原先教師在教學中都是使用單一性的教學方式，無法幫助學生更加深入地了解其知識內容，所以教學效果都不理想。但是在使用整體法之后，有效改善了原先教學中存在的弊病，整體教學效果十分顯著。一般在解答題目的過程中經常還會運用共點力的平衡條件去分析物體都受到了哪些力，然后將具體的受力分析圖畫出來，最后再通過合成法或者是三角形法處理整個問題。

例5：在一個水平面上防止一個木塊D，把通過定滑輪的一個細繩子系在木塊D上面的木塊 上，整個滑輪到D再到 之間的繩子是水平的。現在假設 和D的質量都是m，同時其中的動摩擦因數和D與桌面之間的動摩擦因數均為μ，將滑輪的質量以及輪軸的摩擦忽略掉，通過一個水平向右的力F去拉D，那么D就開始做勻速運動，那么這時候F的大小應該是多少？

解析：在解答這一題目的過程中，必須要使用整體法去解題。從題干當中就能夠知道 ，因此這時候就要把 看作是研究對象，以此就可以得到 ，因此 。

四、結束語

總的來說，整體法作為一種綜合性的解題方式，它通過對高中力學問題進行分析，可以幫助學生快速明確題目當中所涉物體的具體受力情況，或者是整個運動過程的受力狀況。在這一方式之下對物體運動規律進行挖掘，可以有效減少推算的過程，簡化解題步驟，提升做題效率。

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