淺析隔離法和整體法在高中物理解題過(guò)程中的應(yīng)用

許卓淋

摘 要：如果我們想要把物理知識(shí)的基本框架結(jié)構(gòu)掌握，就需要學(xué)會(huì)總結(jié)和歸類物理思想的方法。通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)和模式的掌握，使我們更清楚地了解物理方法，從而提高自身的解題能力。我們?cè)诟咧形锢韺W(xué)習(xí)階段常用的物理方法有整體法和隔離法，如果同學(xué)們能對(duì)這種方法熟悉掌握，準(zhǔn)確地選擇研究對(duì)象，那么在解題時(shí)就會(huì)更加簡(jiǎn)單和明了。

關(guān)鍵詞：高中物理;整體法;隔離法;應(yīng)用

一、整體法和隔離法的應(yīng)用概述

物理解題中的基本方法就包括整體法和隔離法，所謂的隔離法，就是將我們所要研究的對(duì)象從它所處的物理環(huán)境中“拿出來(lái)”，單獨(dú)對(duì)它研究。整體法就是將幾個(gè)不同的物體當(dāng)作一個(gè)整體來(lái)分析，或是將有不同特點(diǎn)或者性質(zhì)的幾個(gè)物理過(guò)程當(dāng)作一個(gè)整體的過(guò)程來(lái)研究。一般情況下，關(guān)于連接體的題目，我們采用的是隔離法，當(dāng)然也可以用整體法來(lái)研究。如果一個(gè)問題可以用整體又可以用隔離，那么我們優(yōu)先選擇整體法來(lái)研究。對(duì)于大部分的動(dòng)力學(xué)問題，如果只用整體法可能很難解決，所以可以采用整體法和隔離法互相結(jié)合來(lái)研究。

二、對(duì)整體法的應(yīng)用

（一）物體加速度和大小均相同

例：如下圖所示，在一個(gè)光滑的水平面上有五個(gè)物體，分別是1，2，3，4，5這五個(gè)物體質(zhì)量相等，都為m，此時(shí)推1號(hào)物體，且水平推力是F。求：圖中物體的加速度？2號(hào)和3號(hào)物體之間壓力大小？

解析：由題目我們可以知道圖中物體的加速度是一樣的，因?yàn)樗鼈冎g是連結(jié)的，所以我們求解時(shí)可以將五個(gè)物體看作是一個(gè)整體，進(jìn)而求解整體加速度。然后對(duì)3，4，5號(hào)物體進(jìn)行研究，求解出2號(hào)和3號(hào)之間的壓力。首先，對(duì)整體我們可以得到：F=5ma，a=F/5m;研究3，4，5號(hào)物體我們得到：T=3ma，T=3F/5。

2、物體的加速度不相同

例：木塊ABC靜止在粗糙的水平面上，且M=10kg，水平面的滑動(dòng)摩擦因數(shù)為u=0.02。木塊傾斜的角為30度，在斜面上有一物體下滑，且物體m=1.0kg，當(dāng)物體滑行的路程s=1.4m，物體速度為V=1.4m/s。木塊在此過(guò)程中沒有移動(dòng)，求木塊受地面摩擦力的方向和大小。

解析：物體m在沿著斜面下滑過(guò)程中，所受的力有重力，彈力和摩擦力。物體m的狀態(tài)是不平衡的，所以M受地面摩擦力的作用，那么我們可以根據(jù)平衡條件來(lái)對(duì)此題進(jìn)行求解。或者我們用整體法，將M和m看作整體來(lái)研究，運(yùn)用牛頓第二定律來(lái)解題。我們得到m在下滑時(shí)的加速度為0.7m/s2，把研究對(duì)象看作是M與m，可得M受地面摩擦力：f=macos ，A=0.61N，摩擦力方向是水平向左的。

三、對(duì)隔離法的應(yīng)用

對(duì)隔離法的應(yīng)用我們從例子中進(jìn)行分析。

例：如下圖所示是一段雜技表演，圖中在地上的演員質(zhì)量m1=60kg，肩上托舉一根竹竿，竹竿長(zhǎng)6m，質(zhì)量為m0=5kg。此時(shí)另外一個(gè)質(zhì)量為m=40kg的演員，從竹竿頂部往下滑，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是先勻加速，后勻減速。當(dāng)他到達(dá)竹竿底部時(shí)速度減少為0。其中演員下滑時(shí)勻加速的加速度為勻減速加速度的2倍，一共用了3S的時(shí)間。求解演員在勻加速和勻減速下滑過(guò)程中，站在地面上的演員對(duì)地面的壓力大小。

解析：假設(shè)a為演員在竹竿上勻加速下滑的加速度，對(duì)題中的演員進(jìn)行隔離，我們可以得到方程：at=a（3-t），t2+a（3-t）2=6，對(duì)兩個(gè)方程求解得：a=4m*s-2。接著將兩個(gè)演員和竹竿看作整體研究，得到演員勻加速下滑時(shí)站在地上的演員對(duì)地面壓力為：FN1= （m1+mo+ m）g-ma=890N，而在勻減速階段得到：FN2=（m1+m0+m）g+1/2ma=1130N。

四、在物理多過(guò)程中對(duì)整體法和隔離法的運(yùn)用

例：如圖所示，圖中有一向右運(yùn)動(dòng)物體，質(zhì)量為m，所帶電荷為-q，在O處有一墻壁與軌道垂直，圖中場(chǎng)強(qiáng)的大小是E，其方向沿著X。此時(shí)圖中物體的初速度為V0，它從X0出發(fā)，沿著OX方向運(yùn)動(dòng)，所受摩擦力大小不變，為f，且Eq>f，如果假設(shè)物體運(yùn)動(dòng)為理想運(yùn)動(dòng)，那么求解它停止之前所能通過(guò)的路程大小。

解析：由題目可知，Eq>f，所以只要物體不在O位置，且在X上，那么物體不受平衡力作用，所以物體最后靜止時(shí)應(yīng)該是靠在墻上的，也就是處于O位置，對(duì)小物體初始和最后狀態(tài)進(jìn)行比較，不難發(fā)現(xiàn)其減少了動(dòng)能及電勢(shì)能，根據(jù)能量守恒，損失的能量由于摩擦力作用轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能我們可以得到：mV02+EqX0=fs。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在我們運(yùn)用整體法和隔離法解決問題時(shí)，首先要根據(jù)題目來(lái)選取最為合適的方法，一般外力選整體，內(nèi)力選隔離。在學(xué)習(xí)其他的物理知識(shí)時(shí)也是一樣，要懂得整體和隔離相互配合，這樣可以更好地幫助我們對(duì)所學(xué)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系進(jìn)行掌握，有利于我們提升自己的思維能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張任.受力分析方法的活用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（26）.