论文部分内容阅读
摘要：在整个高中的物理体系中，力学研究是最主要的部分，也是考试中分值较大的部分，所以，力学受到老师和学生的高度重视。想要提高力学题目的得分率，最重要的就是掌握解题技巧，提高对力的分解能力。本文介绍了在解答物理力学习题时对于整体法的运用，希望能够解决一些学生对力学习题无从下手的困惑。
关键词：高中物理；力学；整体法
1 整体法在力学解题中运用的意义
在力学学习中，力学分析贯穿始终，正确的分析是解答力学问题的基础和重点。在平常的测验中，学生常常因为物理受力情况分析不正确而出现失分现象。学生对于力学分析的盲目是物理成绩提升不了的主要原因。学生一遇到力分析题便不知道从何入手，无法对题进行正确的解答。另外，对力的分析较为复杂，一个物体会受到多个力，解题时容易出现错误。
整体法是解决力学问题的主要方法，它是以物体系统为研究对象，抓住事物的本质和规律，把多个相互联系和制约的物体融合加以研究的思维方式。整体法与隔离法在力学解题中应用，使得连接体问题得到很好的解决。整体法是整体原理的应用，从对力的局部分析到整体分析，具有一定的规律性。在解题过程中，将几个物体看成一个整体，再对其进行力的分析，研究整体力的变化情况，避免对每一个物体进行力的分析，使得解题速度与解题正确率都有所提高。隔离法解题则相反，将整体的物体分离，对每个物体的受力情况进行分析，如何对解题方法进行选择，要根据实际的力学题目进行分析选择。在力学解题中使用整体法进行解题，使得难题变得简单，我们要灵活地将物体的受力情况进行分析，从而使得分析能力逐渐提升，重视对题目的整体掌握，抓住解题重点，提高解题效率，培养我们的思维能力与分析能力。
2 整体法在力学解题中的实例运用
2.1如右图所示，质量为m的物块放在倾角为θ的斜面上，斜面体的质量为M，斜面与物块无摩擦，地面光滑，现对斜面施一个水平推力F，要使物体相对斜面静止，力F应多大？
解析：二物体无相对滑动，说明二物体加速度相同，方向水平.
先选择物块为研究对象，受两个力，重力mg、支持力FN、且二力合力方向水平向左，如右圖所示，
由图可得：ma=mgtanθ
a=g·tanθ
再选整体为研究对象，根据牛顿第二定律F=（m+M）a=（m+M）gtanθ.
这道题目说明，要使物体与斜面保持相对静止，即相对斜面不上滑也不下滑，加速度就应水平.这是一种临界状态。
2.2 将一个质量为m的小球用轻质细绳拴在质量为M的倾角为θ的楔形木块B上，如右图所示.已知B的倾斜面光滑，底面与水平地面之间的摩擦因数为μ.
（1）若对B施加向右的水平拉力，使B向右运动，而A不离开B的斜面，这个拉力不得超过多少？
（2）若对B施以向左的水平推力，使B向左运动，而A不致在B上移动，这个推力不得超过多少？
这是一道有临界状态的问题的题，（1）若拉力F太大，B的加速度大，使A脱离，当恰好不脱离时拉力为F1则有图（1）
图（1） 图（2）
对小球：mgcotθ=ma
对整体：F1-μ（M+m）g=（M+m）a，F1=（M+m）g（μ+1tanθ），故F≤（M+m）g（1tanθ+μ）
当推力F太大，B的加速度大，A相对B沿斜面向上运动，绳子松驰，恰好不松驰的推力为F2，则有图（2）.
对球受力分析得：mgtanθ=ma
F2=（M+m）g（tanθ+μ），故F ≤（M+m）g（tanθ+μ）.
规律总结：某种物理现象转化为另一种物理现象的转折状态叫做临界状态.临界状态又可理解为“恰好出现”与“恰好不出现”的交界状态.处理临界状态的基本方法和步骤是：①分析两种物理现象及其与临界值相关的条件：②用假设法求出临界值；③比较所给条件与临界值的关系，确定物理现象，然后求解。
2.4如下图所示，跨过定滑轮的细绳的一端挂一吊板，另一端被吊板上的人拉住，已知人的质量为70kg，吊板的质量为10kg，绳及定滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计，取重力加速度g=10m/s2.当人以440N的力拉绳时，人与吊板的加速度和人对吊板的压力分别为多少？
解析：以人和吊板组成的整体为研究对象，人以440N的力拉绳时，该整体受到两个向上的拉力均为440N，受到重力的大小为700+100=800（N），其合力为880-800=80（N），由牛顿第二定律F=ma得a=1.0m/s2。
再以人为研究对象，人受到重力mg=700N，受到吊板的支持力FN及绳对其向上的拉力FT=440N，由牛顿第二定律得，FT+FN-mg=ma，解得FN=330N。
根据牛顿第三定律，人对吊板的压力FN′与吊板对人的支持力等大反向，故FN′=330N。
根据以上例题可以看出，一般题目中的所有物体处于平衡状态时，系统内的各个物体之间没有相互的作用力，此时使用此解题方法较为简单方便。在整体之间作用力不平衡的状态下，若不需要对物体与物体之间的作用力进行考虑，且各个物体的加速度方向相同、大小相同时，可以使用整体法进行解题。对整体法进行选择，要对题目给出的条件进行分析，仔细辨别，慎重使用，解出答案。整体法在进行解题时，将不同的物体看成一个整体，也可以将一个过程看作一个整体。
结束语
整体法在物理力学解题中的运用，显示了知识之间的融会贯通，它把物理问题由繁变简，节省了解题的时间，能够避免学生对物体受力情况分析无序的状况发生，提高了解题的正确率。但是，在解答具体的物理题目时，一定要认真审题，正确判断题目是否适用整体法，只有善用、合理使用，才能更好地展示出整体法解题的优势，提高我们的解题能力。
参考文献
[1]程顺亮.从隔离法到整体法的递进式教学研究[J]；考试（教研）；2011年04期.
[2]李春生.分分合合之计 解决动力问题[J]；中学生数理化（教与学）；2010年12期.
[3]范福生.巧用整体法 速解高考题[N]；山西科技报；2002年.
关键词：高中物理；力学；整体法
1 整体法在力学解题中运用的意义
在力学学习中，力学分析贯穿始终，正确的分析是解答力学问题的基础和重点。在平常的测验中，学生常常因为物理受力情况分析不正确而出现失分现象。学生对于力学分析的盲目是物理成绩提升不了的主要原因。学生一遇到力分析题便不知道从何入手，无法对题进行正确的解答。另外，对力的分析较为复杂，一个物体会受到多个力，解题时容易出现错误。
整体法是解决力学问题的主要方法，它是以物体系统为研究对象，抓住事物的本质和规律，把多个相互联系和制约的物体融合加以研究的思维方式。整体法与隔离法在力学解题中应用，使得连接体问题得到很好的解决。整体法是整体原理的应用，从对力的局部分析到整体分析，具有一定的规律性。在解题过程中，将几个物体看成一个整体，再对其进行力的分析，研究整体力的变化情况，避免对每一个物体进行力的分析，使得解题速度与解题正确率都有所提高。隔离法解题则相反，将整体的物体分离，对每个物体的受力情况进行分析，如何对解题方法进行选择，要根据实际的力学题目进行分析选择。在力学解题中使用整体法进行解题，使得难题变得简单，我们要灵活地将物体的受力情况进行分析，从而使得分析能力逐渐提升，重视对题目的整体掌握，抓住解题重点，提高解题效率，培养我们的思维能力与分析能力。
2 整体法在力学解题中的实例运用
2.1如右图所示，质量为m的物块放在倾角为θ的斜面上，斜面体的质量为M，斜面与物块无摩擦，地面光滑，现对斜面施一个水平推力F，要使物体相对斜面静止，力F应多大？
解析：二物体无相对滑动，说明二物体加速度相同，方向水平.
先选择物块为研究对象，受两个力，重力mg、支持力FN、且二力合力方向水平向左，如右圖所示，
由图可得：ma=mgtanθ
a=g·tanθ
再选整体为研究对象，根据牛顿第二定律F=（m+M）a=（m+M）gtanθ.
这道题目说明，要使物体与斜面保持相对静止，即相对斜面不上滑也不下滑，加速度就应水平.这是一种临界状态。
2.2 将一个质量为m的小球用轻质细绳拴在质量为M的倾角为θ的楔形木块B上，如右图所示.已知B的倾斜面光滑，底面与水平地面之间的摩擦因数为μ.
（1）若对B施加向右的水平拉力，使B向右运动，而A不离开B的斜面，这个拉力不得超过多少？
（2）若对B施以向左的水平推力，使B向左运动，而A不致在B上移动，这个推力不得超过多少？
这是一道有临界状态的问题的题，（1）若拉力F太大，B的加速度大，使A脱离，当恰好不脱离时拉力为F1则有图（1）
图（1） 图（2）
对小球：mgcotθ=ma
对整体：F1-μ（M+m）g=（M+m）a，F1=（M+m）g（μ+1tanθ），故F≤（M+m）g（1tanθ+μ）
当推力F太大，B的加速度大，A相对B沿斜面向上运动，绳子松驰，恰好不松驰的推力为F2，则有图（2）.
对球受力分析得：mgtanθ=ma
F2=（M+m）g（tanθ+μ），故F ≤（M+m）g（tanθ+μ）.
规律总结：某种物理现象转化为另一种物理现象的转折状态叫做临界状态.临界状态又可理解为“恰好出现”与“恰好不出现”的交界状态.处理临界状态的基本方法和步骤是：①分析两种物理现象及其与临界值相关的条件：②用假设法求出临界值；③比较所给条件与临界值的关系，确定物理现象，然后求解。
2.4如下图所示，跨过定滑轮的细绳的一端挂一吊板，另一端被吊板上的人拉住，已知人的质量为70kg，吊板的质量为10kg，绳及定滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计，取重力加速度g=10m/s2.当人以440N的力拉绳时，人与吊板的加速度和人对吊板的压力分别为多少？
解析：以人和吊板组成的整体为研究对象，人以440N的力拉绳时，该整体受到两个向上的拉力均为440N，受到重力的大小为700+100=800（N），其合力为880-800=80（N），由牛顿第二定律F=ma得a=1.0m/s2。
再以人为研究对象，人受到重力mg=700N，受到吊板的支持力FN及绳对其向上的拉力FT=440N，由牛顿第二定律得，FT+FN-mg=ma，解得FN=330N。
根据牛顿第三定律，人对吊板的压力FN′与吊板对人的支持力等大反向，故FN′=330N。
根据以上例题可以看出，一般题目中的所有物体处于平衡状态时，系统内的各个物体之间没有相互的作用力，此时使用此解题方法较为简单方便。在整体之间作用力不平衡的状态下，若不需要对物体与物体之间的作用力进行考虑，且各个物体的加速度方向相同、大小相同时，可以使用整体法进行解题。对整体法进行选择，要对题目给出的条件进行分析，仔细辨别，慎重使用，解出答案。整体法在进行解题时，将不同的物体看成一个整体，也可以将一个过程看作一个整体。
结束语
整体法在物理力学解题中的运用，显示了知识之间的融会贯通，它把物理问题由繁变简，节省了解题的时间，能够避免学生对物体受力情况分析无序的状况发生，提高了解题的正确率。但是，在解答具体的物理题目时，一定要认真审题，正确判断题目是否适用整体法，只有善用、合理使用，才能更好地展示出整体法解题的优势，提高我们的解题能力。
参考文献
[1]程顺亮.从隔离法到整体法的递进式教学研究[J]；考试（教研）；2011年04期.
[2]李春生.分分合合之计 解决动力问题[J]；中学生数理化（教与学）；2010年12期.
[3]范福生.巧用整体法 速解高考题[N]；山西科技报；2002年.