高中物理力学解题中整体法的运用分析

周原

摘 要：力学是高中物理的重要组成部分，无论是知识学习，还是课后练习，力学都占据着较大比例，因而掌握科学的力学解题方法对学好高中物理具有重要意义，而整体法就是一种高效的解题手段。因此，本文基于整体法的概念，重点分析了高中物理力学解题中整体法的具体应用，以期为相关学习者提供科学参考。

关键词：高中物理；力学解题；整体法

高中物理的内容繁多，其中，力学所占的比重较大，而且解题思路也较为复杂。高中物理内容与日常生活存在着紧密联系，尤其是诸多力学知识都能在现实生活中得到应用，因而学好力学解题方法对于解决实际问题具有重要的作用。因此，本文对高中物理力学解题中整体法运用的分析具有十分积极的现实意义。

一、整体法的概念

所谓的整体法，就是一种独特的解题思路，与一般意义上的受力分析有较大不同。在解题过程中应用整体法，并不是对每一个力的作用形式进行具体分析，而是基于一定的条件，将存在内在关联的物体看作是一个整体，并以此基础对这一整体的受力状况进行研究。具体来说就是，首先对力学题目的题干进行分析，确定其是否符合整体法的运用条件，其适用条件就是可将多个物体之间的作用力看做是整体的内力，其次，应用整体法对问题进行解决[1]。通过运用整体法，可减少对不同物体之间的复杂受力状况的探讨，学生可快速找出题目的关键点，从而大大降低了题目的解决难度，有效提升了学生的解题效率。

二、高中物理力学解题中整体法的运用

（一）受力系统应用

在高中物理的力学解题过程中，最为常见的力学情况就是数个物体在相互接触的条件下同时受到力的作用，而这种情况下物体之间存在的作用力便可作为一个整体的内力，这就符合了整体法的应用条件。

例如，某一呈直角形的小车平稳地停靠在水平地面上，已知其质量是M=34kg，倾斜角α=30°。在小车队额倾斜面上放置有滑块A，借助小车顶部的滑轮实现与滑块B的连接，其中，滑块A的质量是m=14kg，滑块B的质量是2kg。当滑块下滑时，其加速度为2.5m/s?，求小车所受的摩擦力和地面的支持力。

通过阅读题干可知，在滑块的整个下滑过程中，其一直位于小车的倾斜面之上，因而可将小车与滑块之间的相互作用力看做是系统的内力，因此，该题可将小车和滑块看做是一个整体进行分析和解决。依据牛顿第二定律的相关原理知识可知，对于小车和滑块构成的整体来说，其所受到的来自水平方向的作用力是∑Fx=m1a1x+m2a2x+m3a3x，以此可得出f=mAacos30°=31N。而在竖直方向，小车和滑块整体所受的作用力则为：∑Fy=m1a1y+m2a2y+m3a3y，其后进行具体计算可得：N-（M+mA+mg）g=mBa-mAasin30°，即N=487N。通过这个题目可知，将小车和滑块看作是一个整体，只需对整体所受的水平方向作用力和竖直方向作用力进行的分析，便可快速求得小车所受的摩擦力以及水平地面的支持力。

（二）受力过程应用

对于高中物理的力学问题而言，即可依据作用力结果进行分析，也可对作用力过程进行分析。而对于部分力学题目来说，解题的核心就是分析受力过程，学生无需对物体受力的初始和最终状态进行分析。针对这一类题目，同样可运用整体法进行解决，当然，若是物体的受力过程不明晰，整体法也可依据物体的初始和最终状态或者是题干中的特征量进行解答[2]。

例如，在距离地面1.8m的位置，让一个质量为0.1kg的球体自由下落，在完全落地后，其所反弹的最大高度为0.8m，其中，小球从下落到反弹到最高位置所用的时间为1.1s。求在接触地面的全过程中，小球给予地面的平均作用力。

通过阅读题干可知，小球无论是在距离地面1.8m的位置，还是在反弹最大值的位置，其都为静止状态而且只存在自身重力的作用，也就是说小球的初始状态和最终状态是一致的，因而可应用整体法对这一问题进行解答。依據小球的初始状态和最终状态列出等式，即mgt总=Ft地、t地=1.1-t下-t上，其中，t下指的是小球的下落时间，而t上则指的是小球的上弹时间，t下==0.6s，t上==0.4s，其后可求得t地=0.1s，从而可得出F=mgt总/t总=11N。通过这个题目可知，小球的整个受力过程可分为三个环节，分别是下落、落地以及反弹，但由于小球的初始状态和最终状态是一致的，因而可应用整体法进行解决，从而可快速求得小球在接触地面的全过程中给予地面的平均作用力。

（三）隔离法结合应用

除了上述两种情况之外，还有部分力学题目单单应用整体法无法进行切实解决，因而必须与其他方法结合应用，以此来实现对题目的有效解决。其中，隔离法就是一种极为高效的解题方法，实现其与整体法的有机结合，可大大提升解题效果，其解题关键就是将隔离部分当做是一个整体，其后仍是运用整体法进行解决，因此可以说，将隔离法和整体法进行结合应用，其也可称为局部整体法。

例如，已知某一硬性轻杆上串接有三个质量相同的A、B、C小球，其中，邻近A的一侧为O，OA=AB=BC，轻杆以O为中心进行圆周运动。若A小球受到的来自OA部分的拉力为T1，B小球受到的AB部分的拉力为T2，C小球受到的BC部分的拉力为T3，求三个拉力的比值。

通过阅读题干可知，该题可应用局部整体法进行解决，由此可得：T1=maA+maB+maC=6mw?l，T2=maB+maC=5mw?l，T3=3mw?l，从而可得到三者的比值为6：5：3。通过这个题目可知，实现整体法与其它解题方法的有机结合，可有效解决较为复杂的力学问题，从而大大提升学生的解题效率。

三、结论

总而言之，熟练掌握整体法的方法对于解决物理力学题目、学好高中物理以及提升实践能力等方面都具有至关重要的作用。在实际的解题过程中，学生应在掌握整体法的运用方法的基础上，结合题目的具体条件，判断整体法是否适用，若适用则对解题策略进行下一步的深入研究，以此来提升学生的力学解题效率。

参考文献：

[1]石磊.试讨论高中物理力学解题中整体法的应用[A].北京中外软信息技术研究院.第二届世纪之星创新教育论坛论文集[C].北京中外软信息技术研究院：，2015：1.

[2]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，2015，3319：76-77.