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刊名: 教师教育研究
主办: 北京师范大学;华东师范大学;高等学校教资培训交流北京中心
周期: 双月
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1672-5905
CN: 11-5147/G4
邮发代号: 2-418

历史沿革:
曾用刊名:高等师范教育研究
期刊荣誉:核心期刊 CSSCI来源期刊来源期刊;国家新闻出版总署收录;Caj-cd规范获奖期刊;中国期刊网来源刊;百种重点期刊;社科双百期刊;全国优秀社科期刊
创刊时间:1989

高中物理力学解题中整体法的运用分析

【作者】 宋小均

【机构】 四川省达州中学

【摘要】
【关键词】
【正文】  摘 要:在高中物理教学中,力学是教学的一项重点,同时也是对学生而言难度较大的内容。掌握合理的解题方法可以帮助学生加快解题效率、理解力学原理。因此,在高中力学的教学过程中,教师要加强对解题思路的归纳和讲解。本文主要对高中力学解题中的整体法教学策略进行了分析。
  关键词:高中物理;力学分析;整体法;解题
  高中物理教学内容主要分为力学、光学、电磁学、热学等几个模块,而力学是其中的基础部分,同时也是重点内容,在考试中也占据着相当大的比重,因此在力学教学过程中加强解题方式的教学是非常必要的。整体法是一种重要的力学解题方法,掌握这一方法有助于学生更有效地解决力学问题。
  1. 整体法在力学解题中运用的重要性与优势
  力学分析是所有力学题型解题的必要步骤,也是解题过程中的一个难点。整体法与隔离法是力学分析时常用的两种方法,尤其是在解决相连物体的受力分析时可以起到很好的解题效果。所谓的整体法主要应用了整体性原则,将对物体的分析实现从局部到整体的转换。整体法的应用有一定的规律和技巧,学生需对此有熟练的掌握。
  具体到解题过程中,将题目中出现几个物体相连的情况时,可以首先将几个物体看作一个整体,明确力在这个整体上的作用情况。整体法往往能将复杂的受力情况简化,从而提高解题的效率。隔离法则恰恰与整体法相反,是将作为整体的物体进行拆分,分析局部的受力情况。在解题过程中,选用整体法或隔离法需要具体问题具体分析,在多数情况下,这两种解题方法需要综合应用。
  许多学生在解答力学问题时的一个误区是对物体的所有受力情况进行一一分析。实际上,在许多情况下,将物体看作一个系统后,系统内部的受力情况可以忽略,只需分析系统的整体受力情况即可。整体法与隔离法的合理利用便能够将一些无关的受力情况简化,避免学生在解题过程中将时间浪费在无关内力的分析上,有利于学生对力的作用进行分析,对题目进行整体把握,快速抓住解题的重点,从而提高解题效率。长期进行整体法的训练还能提升学生的归纳总结与逻辑思维能力。整体法教学的关键是让学生了解在什么情况下需要使用整体法,什么情况下需要使用隔离法,从而在解题过程中灵活应用,举一反三。
  2. 高中物理力学解题中整体法的应用
  2.1受力系统中整体法的应用
  在物理运动题型中,经常出现几个接触物体共同运动的情况,在这种情况下,这些物体就可以被看作一个整体。例如,在力学练习题中经常出现这样的题型:一个质量为10kg的直角三角形置于一个与水平面成45°角的斜面上,物体保持静止不动。直角三角形的顶部挂有一个滑轮,两侧分别挂着一个质量为5kg的滑块1和质量为1kg的滑块2.松手后,滑块1会以1.5m/s的加速度下滑,求这时三角形受到的地面摩擦力和支持力各为多少。
  这个题目看似受力关系复杂,实际上只要采用整体法就可以快速解答。由于滑块1在下滑的过程中仍然位于斜面上,因此下滑过程中滑块与直角三角形之间的力可以看作一个整体内部的作用力。将滑块与三角看成一个整体后,只需要确定这个整体在水平及竖直方向上的力即可,这时再使用牛顿定律就可快速得出答案。在这个解题过程中,最为关键的一步是发现题干关键信息:滑块滑动过程中仍位于三角形上。把握这一信息,便能将滑块和三角作为一个整体,从而略去对滑块和三角间作用力的分析,从而实现问题的简化。
  2.2物体相互作用中的应用
  有时,相互接触的物体间还会发生相对运动,这时物体间存在相互作用力,同样可以利用整体法进行解题。例如,将一个木板用绳子挂在一个倾斜角为a的斜面上,一个人起初处于木板的最下方,当绳子被切断的那一刻开始沿着木板向上跑,这个过程中人相对于斜面的相对位置始终保持不变。木板的重量是人体重的3倍,求这个人沿着木板向上跑时的加速度。
  通过对题目的理解和分析可以发现,人与与斜面的相对位置不变,可以将人与木板之间的作用力看作内力,因此无需对此进行分析,只需要计算人与斜面之间的作用力即可。这时,可以将人与木板作为整体进行受力分析。这个整体受到垂直向下的重力,通过力的分解,可以得到一个沿着斜面向下的力,再根据牛顿第二定律就可以得出这个力与质量与加速度的乘积相等,通过等式的变形演算,就可以得出加速度的值。本题的解题关键是抓住人运动过程中与斜面相对运动保持不变这一关键信息,从而将人与斜面看作一个整体,应用整体法进行解答。
  2.3受力过程中整体法的运用
  通过对例题的分析可以发现,力学问题的解题关键不在于受力的结果,而是受力的过程。因此,在解题过程中无需过多考虑物体受力后的运动,只需考虑受力过程的变化,便能快速找到突破口。在有些题型中,通过对题干信息的分析,难以确定题中涉及的是那种受力过程,这时也可以考虑使用整体法进行解题。例如,一个质量为0.5kg的小球从高度为3m的高空垂直下落,从小球第一次接触地面到反弹至距地面1.2米高时用时2s,求小球在第一次接触地面时对地面的平均作用力。
  经过分析可以发现,无论是小球下落还是弹起的过程,它在垂直方向上只受到重力,因此,小球下降和弹起的过程可以看成一个整体,这样就能快速计算小球接触地面时所受的力,进而推算出小球在接触地面这一刻所受的平均作用力。根据力的作用是相互的原理,小球所受作用力即为小球对地面的平均作用力。
  2.4与隔离法综合应用到解题中
  许多力学问题涉及到复杂的受力关系,仅单一使用整体法或隔离法难以有效地解题,这时就需要对整体法和隔离法进行综合应用。可以先用隔离法将一部分物体与另一部分隔离,然后将这两个部分的物体分别看作整体,进行力的分析与计算。这两种解题方法的综合应用通常能够解决大多数力学问题,考生熟练掌握这两种解题方式可以有效提高解题的效率和正确性,将复杂问题转化为简单的问题,从而降低解题难度。
  尽管整体法和隔离法在力学问题中的应用可以有效简化受力分析,节省解题时间,提升解题效率,但并非所有问题都能使用这两种方式进行解题,在实际解题前需要对题目进行深入、全面的分析,合理应用解决方法,只有这样才能真正发挥整体法的解题优势,否则非但不能起到加强解题效率的效果,还会走入思路误区,得出错误答案。
  3. 结语
  从上述分析可以看出,力学在高中物理教学中占据着重要地位,因此如何有效解决力学问题是许多教师和学生共同关注的问题。整体法能将复杂的问题简化,从而显著提升学生的解题效率和正确率,避免对一些无关的条件进行过度分析和计算。这种解题方式尤其适用于涉及运动物体较多的情况,合理利用这一解题方法可以帮助考生快速找出解题思路。在整体法的实际应用过程中,考生需要根据实际情况和题干条件合理应用。只有正确应用整体法,才能使它成为快速解题的有效途径。
  参考文献:
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