巧选研究对象,妙解连接体问题

谭钧怀

【摘要】目前，连接体问题对与学生来说是一大难点，他们无法从根本上理解分析并解决问题，相反此类问题在高考中却又频频出现。如何顺利的解决这类问题，最关键是要学会如何巧妙的选取研究对象。本文就对此类问题，进行分析探讨，利用整体法进行分析，从而达到巧选研究对象，妙解连接体问题的目的。

【关键词】研究对象；连接体问题；受力分析；整体法

连接体问题对学生来说是一大难点，而在高考中又频频出现。如何顺利的解决这类问题，关键是要学会如何巧妙的选取研究对象。

对于运动状态相同的物体，一般来说，研究对象的选取原则是优先整体，再隔离。隔离时，从所求力的作用面把系统隔离成两部分，分析受力较为简单的那一部分。选择研究的对象是解决物理方面的问题的首要的一步。在解决很多物理问题时，研究对象的选择的不同往往会影响最终求解的繁简的程度。关于连接体问题，假如首先能运用整体法进行解决，那么，我们就必须优先采用整体法。因为，对于问题而言，这样涉及的研究对象少，未知量少，要用的方程也少，并且求解的过程也比较简便。尤其对于这类问题：不计物体间相互作用的内力，或者物体系内的物体的运动状态相同。在出现这种情况时，我们首先就要考虑用整体法解决这类问题。下面详细说明整体法：整体法是指对物理问题中的整个系统或整个过程进行分析、研究的方法。在力学中，就是把几个物体视为一个整体，作为研究对象，受力分析时，只分析这一整体对象之外的物体对整体的作用力（外力），不考虑整体内部之间的相互作用力（内力）。 这样，能把题目进行简单的分析，使学生对于这类题不再感到茫然，从整体的结构中分析出巧妙的思路。从而，进行拓展，思维自然也就清晰。最终，达到妙解此类题的目的。整体法在力学中常用于有弹力或摩擦力联系的多个物体系统。

整体法的思维特点：整体法是从局部到全局的思维过程，是系统论中的整体原理在物理中的应用。先从局部思考问题，再次从全局出发，局部和全局两个方面思考、探索并分析问题，这样，就能使所要解决的题目变得清晰、明朗。

整体法的优点：通过整体法分析物理问题，可以弄清系统的整体受力情况和全过程的受力情况，从整体上揭示事物的本质和变体规律，从而避开了中间环节的繁琐推算，能够灵活地解决问题。通常在分析外力对系统的作用时，用整体法。 下面就以下面的两个例子进行详细说明。

例如2010年山东高考理综物理第17题17.如图所示，质量分别为m1、m2两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动（m1在地面，m2在空中），力F与水平方向成θ角。则m1所受支持力N和摩擦力f正确的是

A. N=m1g+m2g-F sin θ

B. N=m1g+m2g-F cos θ

C. f=F cos θ

D. f=F sin θ

对于这道题，求的是地面的支持力和摩擦力，地面对整个系统来说，属于外界，用整体法选取m1在地面，m2在空中和弹簧整个系统为研究对象，据受力分析及依据平衡可得出f=F cos θ；N=m1g+m2g-F sin θ，因此可得出A和C两项正确。也就是说，

选整体为研究对象，在水平方向整体受摩擦力和F在水平方向的分力，所以C正确，D错误；在竖直方向受支持力N、重力和F在其方向的分力，解得N=m1g+m2g-F sin θ，所以A正确，B错误。

用整体法，方便、简洁，顺利的解决了问题，如果用隔离法，虽然能够求解问题，然而，却要麻烦得多。

例如，六本书叠放在水平桌面上，从上到下依次为a,b,c,d,e,f,g六本书。用水平力f 拉书c，但未拉动，各书仍静止，关于他们所受摩擦力的情况，以下判断正确的是

A： 书e对书g无摩擦力作用

B ：书g对书g摩擦力方向向右

C：书b对书c无摩擦力作用

D：书d对书g摩擦力方向向左

此题，涉及6个物体，选取研究对象应依据所求问题，A、B讨论书e对书g的摩擦力，摩擦力作用在 e 和 g的接触面上，此时，在e和g的接触面上把系统分成两部分，分别为abcde和g ，选取 abcde 这五本书为研究对象，根据受力分析图，f为g 对e的 摩擦力向左，则 反作用力必然向右，所以B选项正确，依此方法，可以很快的判定，C对，D不对。所以，此题选择B,C两项。

此题，看似麻烦，只要掌握了研究对象的选取方法这把金钥匙，问题就会迎刃而解。下面对于再对于多过程的问题作进一步的说明：

例如:质量为m的人原来静止在甲船上,乙船上无人.甲、乙两船质量均为M并静止在水平面上.现甲船上的人水平跳到乙船上,而后再跳回甲船.求两船速率之比v甲：v乙。根据整体法的解题策略，我们来分析本题涉及的人的物理过程有:①人跳离甲船,②人跳到乙船,③人跳离乙船,④人跳回甲船。我们发现，每个过程都可用动量守恒定律列方程。然而，如果按照这种方法求解,过程实在麻烦。假若用整体法进行分析研究解决此问题，那就十分简单了。我们把人和甲、乙两船当成整体,对从起跳到跳回的4个过程统筹分析,当成一个大过程,则该大过程仍然满足动量守恒定律.解题提示:对整个过程 0=(M+m)v甲-Mv乙，v甲；v乙=M：(M+m)。通过此题，我们可以得出以下小结:当所求的物理量只涉及运动的全过程时,可对整个运动过程进行研究。

总之，整体就是指我们以物体系统作为研究对象，并且从整体或者整个的全过程分析研究物理现象的本质和认知规律。简言之，就是一种把具有相互联系、依赖、作用、制约、的多个物体或者多个状态，再或者多个物理变化过程组看作一个加以分析的思维方式。从大的方面来说，在高中的教学中，对于学生而言，整体思维是一种开放性思维，一种综合思维，把多种思维进行巧妙的高度组合，理论性比较强，层次性较深，在教学的过程中，运用价值也很高。因此，在我们进行物理教学的过程中或者课下进行物理研究与学习时，运用整体法进行处理、分析研究并解决问题，它能加强我们对知识的融会贯通，或者思维的有机组合。对于整体思维的灵活运用，效果非同寻常，可以把物理问题有“繁”变“简”，有“高不可攀”变“触手可及”。

参考文献：

[1]韩景春,石书英等. 物理课程教材论. 银河出版社.2002

[2]韩景春,邹万全等. 物理实验教学研究. 银河出版社.2002

[3]韩景春,王保玉等. 物理教学技能训练. 银河出版社.2002