高中物理力学解题中整体法的运用分析

来源 :中学生数理化·学习研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shanon0577
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  一、高中物理力学解题中整体法运用的重要性
  高中物理学习的主要知识是声、光、电、力、磁等,力学是我们物理学习中的重点部分,也是同学们学习的难点。力学分析的核心是對物体所受各种力的分析,只有准确分析出物体的受力及其之间的关系,我们才能进行正确作答。但是如果不能够综合、整体地看待这些作用力,而是将其作为孤立存在的单个因素进行分析的话,物体受力越多,就会相应地需要更多的计算,而且很难对力的变化做出正确判断。特别是这些力是作用在连接体的物体上时,则更应当综合应用整体法与隔离法将连接体整体受力作用和各局部力的作用进行分析,这样才能既把握整体也不会忽视局部。
  二、高中物理力学解题中整体法的运用
  1.受力系统中整体法的运用。在实际的物理运动模型中经常是几个有接触的物体同时受到多种力的作用。此时,可以将相互接触的几个物体看作是一个整体。例如,我遇到过这样一个物理题,题目告知的条件有:一个质量为17kg的直角三角形的小车静止停靠在水平面上,小车与地面的倾角是45°,小车顶部有一个滑轮,滑轮两侧用绳子连接分别为一个质量为7kg的正方体的滑块1放置在小车的倾斜面上,另外一个质量为1kg的滑块2则紧靠在直立面,松开手后滑块1以加速度为1.25m/s2下滑,让我们求解此时小车所受到的地面的支持力与摩擦力各为多少。通过分析,我们可以看出,滑块1下滑时仍然是在小车的斜面上,在这个过程中滑块与小车之间受的相互作用可以看成“小车+滑块”这个系统的内部作用力,这样一来,我们借助整体法的运用,仅仅需要分析出这个系统水平力和竖直方向的受力即可,再利用牛顿定律就比较容易解答问题了。
  2.受力过程中的整体法运用。在做题时也发现,有些物理问题解答的突破口不在于受力的结果,而在于它们受力的过程,因此无需考虑物体受力后的形态变化,而只需要关注其受力过程的变化。还有些时候,通过对现有条件的分析,难以快速准确地判定其到底属于哪种物理过程,此时也可以使用整体法对物体变化前后的状态进行分析,找出其中关键的特征值来作解。例如,有一个质量为0.2kg的小球从高度为3.6m的高空垂直落下,在接触到地面后又反弹了1.2m,从小球落下到反弹到1.2m处的时长为2s,让计算小球在触地时对地面的平均作用力。从给出的条件我们可以看出,从小球自3.6m高空落下到反弹到1.2m的整个过程,小球在垂直方向的受力都只有重力,因此,可以将下落到反弹这个过程看成是一个“整体”连贯的过程,从而能够较为快速准确地分析出小球触地阶段的受力,也就能推算出小球在触地时的平均作用力。
  3.与隔离法综合应用。有时候,单单使用整体法也不能有效解决问题,此时则可以结合隔离法的应用来解答。隔离法就是先将某部分物体与某些物体进行隔离,然后分别看成整体,再来进行计算和求解。两者的综合应用能够在解题时相辅相成,达到提高物理习题的答题速度,并且能够提高习题的正确率。比如,一硬质轻杆上穿有A、B、C三个质量相等的小球,轻杆靠近A的一端为O,整杆围绕O进行圆周运动。已知OA=AB=BC,球A受到OA段轻杆的拉力为T1,球B受到AB段拉力为T2,球C受到BC段拉力为T3,那么T1、T2、T3的比值是什么?此题便可以通过整体法进行解决,可以得出T1=maA+maB+maC=6mω21,T2=maB+maC=5mω21,T3=3mω21,此时T1、T2、T3的比值自然也就呼之欲出。
  作者单位:山东省滕州市第一中学高二(5)班
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