高中物理解題的整體法和隔離法的應(yīng)用

◇ 甘肅 張維平

整體法是指對(duì)物理問(wèn)題中的整個(gè)系統(tǒng)或整個(gè)過(guò)程進(jìn)行分析、研究的方法.隔離法是把某一研究對(duì)象或某個(gè)過(guò)程從整體中分離出來(lái)加以分析、研究的方法.在高中物理解題中,只有靈活、恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用這兩種方法才能有效地解決相關(guān)的物理問(wèn)題.

1 多過(guò)程整體

高中物理問(wèn)題若涉及多個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程,雖然可采用隔離法將多過(guò)程問(wèn)題拆分成多個(gè)單過(guò)程問(wèn)題進(jìn)行解決,但對(duì)每一個(gè)過(guò)程透徹分析并列出相應(yīng)的方程,找出相互聯(lián)系的等量關(guān)系,會(huì)花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間,同時(shí)方程個(gè)數(shù)的增加會(huì)導(dǎo)致求解過(guò)程錯(cuò)誤率升高.若各個(gè)分過(guò)程都遵守某一規(guī)律,采用整體法將這些分過(guò)程看成一個(gè)整體,可避免解更多的方程,從而提高解題效率與速度.

圖1

2 多物體整體

兩個(gè)及兩個(gè)以上的物體構(gòu)成的系統(tǒng),即使系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的加速度各不相同,但牛頓第二定律仍然適用,可寫(xiě)成F＝m1a1＋m2a2＋…＋mnan.

A.F＝(ma＋mb)g,F1＝F2

B.F＝(ma＋mb)g,F1≠F2

C.mag＜F＜(ma＋mb)g,F1＝F2

D.mag＜F＜(ma＋mb)g,F1≠F2

圖2

圖3

把a(bǔ)、b 兩個(gè)球看成一個(gè)整體,對(duì)其進(jìn)行受力分析,如圖3所示.由于系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),所以FN＝(ma＋mb)g,F′1＝F′2.

據(jù)牛頓第三定律可知：F1＝F′1,F2＝F′2,FN＝F,故F ＝(ma＋mb)g,F1＝F2,選項(xiàng)A 正確.

方法2隔離法解題

對(duì)a 球與b 球分別進(jìn)行受力分析,如圖4所示.根據(jù)平衡條件可知：F′2＝FN1cosθ,FN1sinθ＝mbg,F′1＝F′N1cosθ,FN2＝mag＋F′N1sinθ.

由牛頓第三定律可知FN1＝F′N1,FN2＝F,F′1＝F1,F′2＝F2.因此可得F＝(ma＋mb)g,F1＝F2,選項(xiàng)A 正確.

圖4

從例1中可以看出,該題采用整體法解答比較簡(jiǎn)單.例2涉及的物體有兩個(gè),隔離法與整體法的解決方法簡(jiǎn)繁相當(dāng),但是當(dāng)系統(tǒng)中的物體有兩個(gè)以上,其加速度又相同時(shí),使用整體法比隔離法要簡(jiǎn)單得多,系統(tǒng)內(nèi)部的力可以不用考慮,列式較少.