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高中物理中整体法的解题技巧与应用
来源查字典物理网| 2017-04-25 发表| 物理教研分类:教学参考

物理教研

  在高考物理中,力学所占的比重越来越大,而且是高考必考的题型,因此,解决力学难题是物理高考拿高分的关键所在。当然,对物理这门及其抽象而且难度较大的学科而言,仅仅记住一些公式和概念是远远不够的。因此,对同学们来说,我们应该通过一定的习题训练,掌握必要的解决技巧就显得非常重要。目前,整体法被认为是解决力学问题的一种有效方法,本人认为有必要介绍整体法的应用。

  一、整体法介绍

  在高中的学习阶段,很多理科同学都会觉得物理的整个学习过程都很枯燥,甚至有的同学直接放弃了物理的学习。在我们最初接触到高中物理时,所学的知识就是力学板块。然而,力学虽然是第一章的内容,但并不是我们想象的那样简单。整体法,作为解决高中力学问题的常用方法之一,它的核心思想是将几个物体视为一个整体,然后对这个整体进行受力分析,只研究整体的受力情况,不考虑几个物体内部的受力(主要是摩擦力),这样就可以极大地简化受力分析。在高中的力学学习过程中,应用整体法能够解决很多章节的问题,包括力学受力分析、动力学问题和动量等。因此,本人认为整体法是解决高中物理难题的一个重要方法,因而有必要进行介绍,旨在为更多的同学提供借鉴。

  二、受力分析过程介绍

  目前,随着高考物理难度的不断提高,即使是力学板块,一般涉及到的题型都是物体处于运动状态,几个物体之间存在相互作用力,然而,有些力是否存在,需要同学们进一步分析,仅仅是受力分析过程,都给很多同学造成了困扰。在解决这种类型的力学问题时,我们要严格按照解决步骤进行:第一,按照顺序对物体进行受力分析。我们接触到最多的力包括重力、弹力和摩擦力。重力是物体受到地球引力而产生的,这个相对比较好分析;而摩擦力需要弹力才能产生,同时摩擦力又分为静摩擦力和动摩擦力两种,所以一般先考虑弹力,最后再分析摩擦力;第二,确定受力的数量和方向。学过物理的学生都应该知道,力是一个矢量,即既有大小又有方向。对于重力来说,它的施力物体是地球,因而重力的大小和方向都是唯一的。对于弹力来说,产生弹力的首要条件是物体之间的接触,但是两个物体接触不一定产生弹力,这就要求学生从物体接触后产生的形变和角度进行分析,受力方向一般指向物体。对于摩擦力来说,分为静摩擦力和动摩擦力,而且并不是两个物体接触后就产生摩擦力那么简单。产生摩擦力的条件比较苛刻,一是两个物体表面是粗糙的;二是接触的两个物体之间要有弹力;三是两个物体处于相对运动或者有相对运动的趋势;四是两个物体必须有接触。因此,虽然受力过程介绍起来如此复杂,但是只有同学们掌握受力分析的方法,对所有的力逐一进行分析,问题的解答方法就很清楚了。

  三、整体法在受力分析中的应用

  我们接下来以一个力学例子介绍整体法在力学受力分析中的应用。例如:如图1所示,质量mB=20kg的木板B放在水平的地面上,质量mA=10kg的木箱放在B上,一根轻绳栓在A上(轻绳的质量不计),轻绳与水平地面的夹角θ=37o。已知,木箱A与木板B之间的动摩擦系数μ1=0.6,现要求用水平方向的力F=100N将B从A匀速向右拉,求木板B与地面的摩擦系数μ2的大小[1]?

  通过审题,要求将B从A的下面匀速抽出,说明B所受的合力为零。

  解题过程如下:单独对A受力分析,如甲图,得:

  如果题目改变一下,即若要求将木板B从木箱A的下面以某一加速度a匀加速抽出,试问,还能对A、B进行整体受力分析吗?

  答案是不能,因为将B匀加速抽出时,A与B所处的状态将不同,A依然处于平衡状态。

  对这个题目的解答过程进行分析:第一,在分析多个物体之间的受力情况时,一般结合整体法和隔离法进行分析;第二,在对多个物体进行整体受力分析时,首先应该明确这几个物体是否处于相同的状态;第三,当某个物体的受力分析比较困难时,可以先分析另外一个简单物体的受力,再结合牛顿第三定律来分析该物体的受力情况。

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