高中物理力学解题中整体法的运用研究

2019-10-23 11:56:24
数理化解题研究 2019年28期
关键词:木块木板夹角

朱 挺

(江苏省启东中学 226200)

高中物理当中的力学内容,知识体系比较复杂,需要学生拥有宏观、清晰的解题思路,而整体法正是一种比较全面的解题方法,也是一种逻辑思路,可以让学生在力学解题中快速、准确的抓住切入点,减少解题时错误思维,提升学生的解题效率.整体法主要是指让学生可以从整体视角方向对物理运动规律进行观察,并由此对各个物体之间的联系组合进行整理,最后全面、综合的将对应问题解决.整体法的开展,可有效避免学生因为繁杂混乱的受力分析知识而导致的思维混乱,可以对物体的受力过程进行简化,并从宏观角度上对问题的主要信息进行提取,使学生在解题思路得以拓展的同时,加强学生对于内容的理解.

一、整体法在物体平衡题型中的应用

物理平衡问题是高中物理中重要的知识内容,也是高考的重点内容.物理平衡问题主要考察的是学生受力分析能力,这类型的题型主要分两个类型,即单个物体平衡题与连接体之间的平衡题.

例如:“现提供2根同等长度的绳子,分别命名为AB和BC,2根绳子共同吊住同一个重物,且维持静止状态,2根绳子与水平方向夹角相同,均为60°,在确保AB绳与水平方向夹角不变的前提下,现沿着水平的方向缓慢移动BC绳,问此时BC绳的拉力是如何变化的?”

现采用整体法进行解题分析,首先对力作合成处理,把AB绳与BC绳纳为同一个整体,运用动态的平行四边形方法,作出一个力的平行四边形,此时可以看到BC绳的拉力由小逐渐增大,因此,在解题时,学生的解题思路必须要保清晰,同时结合作用力和反作用力之间的关系,尽而快速完成解题.

二、整体法在运动过程题型中的应用

对物体运动的实际情况进行正确分析是高中学生学习物理必须要具备的能力,而力就是导致物体运动状态发生变化的重要原因,在对这个运动过程中进行分析时,可以分为3种类型,即单个物体发生的单段运动、单个物体出现的多段运动以及多个物体发生的多段运动,现采用整体法对物体运动过程题型进行解析.

例如:“现有1长木板,以静止状态下置于光滑水平面上,该木板的质量M是3 kg,木板上方又放置的另1质量m是1 kg的小木块,某个时刻,以小木块作为质点,在v0是4 m/s的初始速度前提下滑向长木板左端,小木块与长木板之间的动摩擦因数μ为0.3,重力加速度g为10 m/s2,计算出小木块m与长木板M的速度是多少,问不让小木块m由长木板M上落下,那么长木板的长度L需要多长?”

三、整体法在相互作用题型中的应用

高中物理课程中的相互作用主要包括了滑动摩擦力、静摩擦力,动摩擦因数以及共点力等多种平衡因素,这类题型应用整体法解题的方法如下:

例如:“已知木块1与木块2,均处于同一个光滑水平面上,质量分别以m和M表示,1、2之间由轻绳连接,受水平力F的作用,做加速运动,问1、2木块间的轻绳张力?”.

运用整体法解该题,先分析出木块1与木块2整体的受力情况,依据牛顿第二定律,可知水平力F=(M+m)a,即a=F与(M+m)两者的比值,之后单独分析木块1实际的受力情况,可知张力FT=Fm与(M+m)的比值,解题时,将木块1与木块2作一个整体,将相关的受力图画出来,忽略2个木块间的作用力,这样可减少分析环节,提高解题的正确率与解题效率.

四、整体法在力学综合解题中的应用

综合解答与条理分析是各类力学解题会应用到的,在应用整体法解题时也要注重条理分析,尤其是在分析力的合力和分力时,此外涉及到电荷量或者正负数量时,也要注意条理分析.

例如:中的a、b是2个带电体,质量均以m代表,现已知a电荷量是+2q,b的带电荷量是-q,假如2个小球以绝缘线连接,再用1根同等长度的绝缘线,将a吊于天花板上,在电场均匀的条件下,方向往左,电场强度以E代表,当a、b平衡时,2根线均处在拉紧状态,请问a与b竖直方向夹角关系?

以整体法解该题,可将a、b球视为一个整体,由于不同的电荷数,a以正电数居多,故偏左,具体幅度需要依据

图1

a、b球分别与竖直方向的成角幅度计算,故将a和竖直方

向夹角设置为α,b和竖直方向夹角设置为β,可以通过tanα=Eq/2mg计算出a的幅度,通过tanβ=Eq/mg算出b的幅度,由此可知α<β,即a竖直方向夹角大于b的竖直方向夹角,便可得出正确答案为C.

总之,整体法可以让学生解答力学题的过程中,首先对知识内容进行整体研究,充分明确特定对象处于特定环境时的受力情况,其次在具体分析对象确立后,可以依据题干选择的主要目标,并将目标从整体中当中分离出来,进而明确出该对象的受力图,最后理清所有相关的题目条件,将无关因素清除,让学生在对分析对象其他受力情况进行分析的同时,调动自己的空间想象力,构建出初步运动轨迹,让学生解题的思路更简单、更清晰,帮助解题.因此,整体法的应用可以帮助高中学生解决高中力学知识当中的物体平衡、物体相互作用及物体运动过程等多种题型,整体法可以让学生在解题时既能把握住总体视角,又能有条理的进行分析,维持整体思维,充分发挥学生的空间想象能力,全面提高学生的解题能力与效率.

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