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【摘 要】整体法是解高中物理题的一种重要方法,它不仅能从整体上揭示事物的本质和变化规律,避开中间环节的繁琐推算,灵活地解决问题,而且对于培养学生思考问题时,不拘泥于问题的局部特征,而是着眼于问题的整体结构,全方位分析问题,提高分析问题、解决问题的能力,有着重要意义。本文从研究对象、物理过程以及运动效果三个方面讲解整体法在高中物理解题中的应用。
【关键词】整体法 高中物理 应用
整体法是从局部到全局的思维过程,是系统论中的整体原理在力学中的应用。它的优点是:通过整体法分析物理问题,可以弄清系统的整体受力情况,从整体上揭示事物的本质和变化规律,从而避开了中间环节的繁琐推算,能够灵活地解决问题。
一、整体法应用于研究对象
对于连接体问题,当几个物体加速度相同并且所研究的力是外力时,我们它他们看成一个整体来研究,会使问题变得非常简单。
例1.用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来,如图1(a)所示。今对小球a持续施加一个向左偏下30?觷的恒力,并对小球b持续施加一个向右偏上30?觷的同样大的恒力,最后达到平衡。表示平衡状态的图可能是图1(b)中的:( )
解题策略:平衡时a、b的加速度均为零,可将a、b视为一个整体,其受力情况除上端绳对系统的拉力外,如图1(c)所示,由于F与F1大小相等方向相反,其合力为零,因此系统可视为只受竖直向下的重力作用,大小为Ga+Gb,根据已知,系统处于静止状态,由平衡条件可知,系统应须再受一个竖直向上的力,大小为Ga+Gb,即绳的拉力是竖直向上的。因此,本题正确答案为A。
二、整体法应用于研究过程
对于多过程问题,由于过程复杂,解决这类问题难度较大,但是应用整体法来解决,往往会收到事半功倍的效果。
例2. 如图2所示,质量m=1kg的木块静止在高h=1.2 m的平台上,木块与平台间的动摩擦因数μ=0.2。用水平推力F=20 N,使木块产生位移s1=3 m时撤去,木块又滑行s2=1m时飞出平台,求木块落地时速度的大小。
解题策略: 取木块为研究对象,其运动分三个阶段,先匀加速前进S1,后匀减速前进S2,再做平抛运动。用牛顿定律来解答较麻烦,而木块在各阶段运动中受力情况明确,宜针对整个过程用动能定理来解。
设木块落地时的速度为v,据动能定理有:
三、整体法用来研究运动效果问题
避开复杂的运动过程和细节,善于从复杂问题中分析出运动过程产生的总效果,是整体法的另一个应用。
例3. 两根金属杆ab和cd长度均为L,电阻均为R,质量分别为M和m,且M>m,用两根质量和电阻均可忽略不计的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路,两导线分别跨绕在一根水平的光滑绝缘杆上,两金属杆ab和cd均处于水平位置,如图3所示。整个装置处在一个与回路平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B。若金属杆ab正好匀速向下运动,求其运动速度v的大小。
解题策略:以两根金属杆和导线整体为研究对象,画出两根金属杆切割磁感线运动的等效电路图,再根据能量关系可求得运动速度v.
题练小结:本题中, 画出两根金属杆切割磁感线运动的等效电路图是关键,这也是分析电磁感应问题的关键。整体法不仅在力学中应用,而且在热学、电学等中也常应用。
采用整体法解题不仅是教给学生的是一种解题方法,而且还可以从中培养学生思考问题时,不拘泥于问题的局部特征,而是从问题的整体结构,全方位分析问题。对提高学生分析物理问题、解决物理问题的能力有着重要的影响。
(河北香河县第一中学;065400)
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
【关键词】整体法 高中物理 应用
整体法是从局部到全局的思维过程,是系统论中的整体原理在力学中的应用。它的优点是:通过整体法分析物理问题,可以弄清系统的整体受力情况,从整体上揭示事物的本质和变化规律,从而避开了中间环节的繁琐推算,能够灵活地解决问题。
一、整体法应用于研究对象
对于连接体问题,当几个物体加速度相同并且所研究的力是外力时,我们它他们看成一个整体来研究,会使问题变得非常简单。
例1.用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来,如图1(a)所示。今对小球a持续施加一个向左偏下30?觷的恒力,并对小球b持续施加一个向右偏上30?觷的同样大的恒力,最后达到平衡。表示平衡状态的图可能是图1(b)中的:( )
解题策略:平衡时a、b的加速度均为零,可将a、b视为一个整体,其受力情况除上端绳对系统的拉力外,如图1(c)所示,由于F与F1大小相等方向相反,其合力为零,因此系统可视为只受竖直向下的重力作用,大小为Ga+Gb,根据已知,系统处于静止状态,由平衡条件可知,系统应须再受一个竖直向上的力,大小为Ga+Gb,即绳的拉力是竖直向上的。因此,本题正确答案为A。
二、整体法应用于研究过程
对于多过程问题,由于过程复杂,解决这类问题难度较大,但是应用整体法来解决,往往会收到事半功倍的效果。
例2. 如图2所示,质量m=1kg的木块静止在高h=1.2 m的平台上,木块与平台间的动摩擦因数μ=0.2。用水平推力F=20 N,使木块产生位移s1=3 m时撤去,木块又滑行s2=1m时飞出平台,求木块落地时速度的大小。
解题策略: 取木块为研究对象,其运动分三个阶段,先匀加速前进S1,后匀减速前进S2,再做平抛运动。用牛顿定律来解答较麻烦,而木块在各阶段运动中受力情况明确,宜针对整个过程用动能定理来解。
设木块落地时的速度为v,据动能定理有:
三、整体法用来研究运动效果问题
避开复杂的运动过程和细节,善于从复杂问题中分析出运动过程产生的总效果,是整体法的另一个应用。
例3. 两根金属杆ab和cd长度均为L,电阻均为R,质量分别为M和m,且M>m,用两根质量和电阻均可忽略不计的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路,两导线分别跨绕在一根水平的光滑绝缘杆上,两金属杆ab和cd均处于水平位置,如图3所示。整个装置处在一个与回路平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B。若金属杆ab正好匀速向下运动,求其运动速度v的大小。
解题策略:以两根金属杆和导线整体为研究对象,画出两根金属杆切割磁感线运动的等效电路图,再根据能量关系可求得运动速度v.
题练小结:本题中, 画出两根金属杆切割磁感线运动的等效电路图是关键,这也是分析电磁感应问题的关键。整体法不仅在力学中应用,而且在热学、电学等中也常应用。
采用整体法解题不仅是教给学生的是一种解题方法,而且还可以从中培养学生思考问题时,不拘泥于问题的局部特征,而是从问题的整体结构,全方位分析问题。对提高学生分析物理问题、解决物理问题的能力有着重要的影响。
(河北香河县第一中学;065400)
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文