整体法技巧在高中物理解题中的运用探析论文_朱海鲲

摘要:在高中物理解题过程中,整体法技巧发挥着重要的作用,其能实现物理认知过程的系统化,从整体层面把握物理问题的本质与变化规律,从而为学生提供明确的解题思路,由此可见,整体法技巧在高中物理解题中发挥着重要的作用。本文简要概述了整体解题法的内涵和大致解题思路,并探析了其在解题中的具体应用。

关键词:整体法;高中物理;解题;运用

前言

整体法技巧在高中物理解题过程中较为常见,其有利于从整体层面把握问题,但是在具体解题过程中要注重方法使用的判断标准,仔细审题,准确运用整体法技巧。在此基础上,才能确保整体法技巧的实效性,进而提升解题能力。

1.整体解题法的内涵与大致解题思路

1.1基本内涵

整体法是物理解题的一个重要思路,在保证物理过程实质不会受到影响的情况下,将多体系统或者多过程运动看成一个整体加以分析,而不需要考虑多体系统之间物体的复杂相互作用和多过程运动的中间变化过程。例如,动能定理、机械能守恒定律、动量守恒定律以整体过程考虑,从而大大简化解题过程。

1.2物理力学解题思路

整体法解题思路:第一,选择待研究对象,研究对象的确立非常重要,整体法的研究对象的选取原则是不能违背原有的物理内涵,而且还需要结合题目中的问题进行选取;第二,对研究对象进行受力分析,对于多体系统的受力分析,将多体看成一个整体,只需要分析这个整体所受的外力,而不需要考虑其内部的相互作用;第三,根据已知条件(平衡条件、牛顿第二定律等)列方程,例如求出整体的加速度、沿某个方向的合外力等。在大多数的题目中,往往在整体分析以后,要结合隔离法才能得到题目的解,所以整体法不但是某些题目的简单算法,更是很多题目的必须手段。

2.整体法在高中物理解题中的具体应用

2.1分析系统中的物体受力

物体的受力分析不能出现多力、漏力的现象,尤其在多体系统,单个物体的受力状态往往很难确定,如果借助整体法的解题思路,会大大降低出错率。如图1所示,直角支架AOB的AO杆水平防止,表面粗糙,OA上面套有一个金属圆环P,质量为m1,OB杆竖直方向放置,表面光滑,其上套有金属圆滑Q,质量也为m1,处于平衡状态(1)试分析两个金属环上的受力状态;(2)如果P向左移动一段距离重新平衡后,P和Q受力大小的变化情况。

图 1

解析:(1)以整体法为研究对象,系统处于平衡状态,因此沿着竖直和水平方向的合力分别等于零,因此可知P受到的OA的支持力的大小N=2 m1g,再隔离Q可知,Q必须受到OB向左的支持力以及绳子的拉力才能处于平衡状态;同样隔离P可知,P还会受到向右的摩擦力以及绳子的拉力。(2)当P向左移动一段距离后,绳子与水平方向的夹角θ会变大,有整体法可知N=2 m1g,支持力的大小不变,再用隔离法可知,T=mg/sinθ,绳子拉力会变小。

2.2判断物体系统所处的受力状态

物体受力分析一定要从系统的运动状态着手,根据运动状态分析受力情况。如图2所示,斜劈a的截面形状为直角三角形,质量为m,位于粗糙的水平面上,斜边与地面之间的动摩擦因数为μ=0.5,a的两个直角边上分别放置了b、c两个木块,整体处于(1)静止状态,(2)匀速直线运动,(3)恒力F作用下向右匀加速时,分别分析斜劈a与地面之间的摩擦力f的大小和方向,以及b、c的受力状态。

图2

解析:(1)当处于静止状态时,以整体为研究对象,系统处于平衡状态,由牛顿第一定律可知,物体的平衡不需要力的维持,而力是改变物体运动状态的原因,由此可知,摩擦力f等于零,将b、c分别隔离出来,会发现重力和支持的合力方向沿斜面向下,因此b和c都会受到沿斜面向上的静摩擦力;(2)匀速直线运动也是平衡状态,因此分析结果与(1)中的情况相同;(3)当系统向右做匀加速运动时,先以整体为研究对象,地面与斜面有相对运动,且接触面粗糙,因此必然存在与F方向相反的动摩擦力,f=μ(m1+m2+m)g,根据牛顿第二定律,可知F- f=(m1+m2+m)a,计算得到整体的加速度a,然后再将物体b隔离分析,发现重力和支持力的合力F重支可以水平向右,此时就需要判断合力F重支给b提供的加速度a1的大小与整体加速度a进行对比,如果a1<a,则b会受到沿斜面向下的摩擦力;如果a1=a,则b不会受到沿斜面摩擦力;如果a1>a,则b会受到沿斜面向上的摩擦力。对于c物体的分析过程与b类似。

2.3分析多个复杂物理运动过程

对于复杂的多过程问题往往涉及的变量以及变化较多,如果将整个过程进行分步求解,虽然可以得到答案,但往往需要更为繁琐的推到,如果能把握整个运动过程的核心变量,以整体法思维求解,往往可以事半功倍。如图3所示,一个小球从H高度的高空由静止下降,落入淤泥中,继续向下运动h距离后静止,试分析小球在淤泥中所受到的平均阻力和重力的大小关系。

图3

解析:题目中的物理过程可以划分为两端,在空气中的匀加速直线运动和淤泥中的匀减速直线运动(假设受到的淤泥的阻力为恒力),可以进行分步求解。但是如果以整个运动过程中的能量变化为突破点,以动能定理列方程,整个过程中重力做的正功与阻力做的负功的代数合等于动能的变化,即mg(H+h)-Ffh=0,直接可以得到Ff和mg的比值。

结束语

综上所述,高中物理解题过程中要明确题意与研究对象,在此基础上选取合适的解题技巧,才能取到事半功倍的效果。整体法是高中物理中较为有效的解题方法,其具备明确的解题思路,并广泛地应用于高中物理多模块知识点中,帮助同学获取清晰的解题思路,并融会贯通所学公式及定律,从而提高解题效率与准确性。

参考文献:

[1]杨炯煜.论述高中物理中整体法的解题技巧与应用[J].青年时代,2016,(13):195-195.

[2]周东浩.试论整体法技巧在高中物理解题中的运用[J].新课程学习?中旬,2014,(9):19-19.

[3]赖丰亮.试析高中物理力学解题中对整体法的运用[J].中学物理(高中版),2015,33(10):76-77.

论文作者:朱海鲲

论文发表刊物:《创新人才教育》2016年第8期

论文发表时间:2017/3/3

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