整体法与隔离法在求解物理问题时的妙用

湖北省枣阳市白水高中(441200)

段世强●

整体法与隔离法在求解物理问题时的妙用

湖北省枣阳市白水高中(441200)

段世强●

整体法与隔离法是高中物理解题中常用的思维方法之一，在解题中灵活运用此方法，可以使解题思路更加清晰明了，从而达到快速解题的效果.本文通过具体例题介绍整体法与隔离法在静力学问题，动力学问题和连接体问题中的应用.

高中物理;整体法;隔离法

选择研究对象是解决物理问题时的首要环节，在选择研究对象时，就有整体法和隔离法这两种重要方法.整体法就是将几个物体视为整体，分析时也只考虑外部对这个整体的作用力，整体内部之间的相互作用力不用考虑，隔离法就是将要分析的物体从系统中隔离出来，只分析其他物体对该物体的作用力，而不用考虑其他物体间的相互作用力.

一、在静力学问题中的应用

运用整体法与隔离法分析物体受力时，应遵循“先整体后隔离”的原则.在分析外力对系统的作用情况时，用整体法；在分析物体与物体之间受力情况时，用隔离法.

图1

例1 如图1所示，一质量为m1，倾角为θ的斜面放置在地面上，B物体放置在斜面上，天花板上固定一定滑轮，AB之间通过绳子相连挂在滑轮上，已知A，B质量分别为m2，m3，不考虑滑轮与绳的摩擦：(1)C对地面的压力为多大？(2)求C对地面的摩擦力；(3)B是否会受到C的摩擦力，方向如何？

点评 解题时将几个物体看作整体，研究整体力的变化情况，避免对每一个物体进行力的分析，可以快速、准确地求出外力对整体的作用情况.当题目中要求单个物体的受力情况时，便将该物体从整体中隔离出来，再对其进行力的分析.在分析两个及两个以上物体的受力情况时，往往综合运用整体法与隔离法.

二、在动力学问题中的应用

整体法与隔离法广泛地应用在牛顿定律，动能定理，机械能守恒等动力学问题上，对于这类问题单纯地采用整体法往往不能够解决问题，通常采用整体与隔离相结合的方法，先根据整体运动情况求出整体受力情况，再对内部物体逐个分析.

图2

例2 一个人站在吊台里，用如图2所示的定滑轮装置把自己提升上去，绳子一端接在吊顶部，一端在人的手中.图中跨过滑轮的两段绳都认为是竖直的且不计摩擦，吊台的质量为m，人的质量为M，启动时吊台向上的加速度为a，求此时人对吊台的压力.

图3

点评 本题是综合运用隔离法与整体法的动力学典型例题，同样采用先整体，后隔离的原则.用整体法与隔离法分析动力学问题时，应注意各个物体运动状态相同才可以用整体法.另外，当直接分析所求物体的力不方便时，可以转移研究对象，再根据牛顿第三定律分析该物体.

三、在连接体问题中的应用

连接体问题是高中物理力学问题中的难点，由于涉及多个物体的运动与受力情况，学生通常很难快速找到合适的研究对象，而研究对象选择得不合理往往导致解题过程纷繁复杂.因此，正确地应用整体法与隔离法，可以帮助学生找到合适的研究对象，将复杂的连接体问题简化，从而快速解决此类题目.

图4

例3 如图4所示，五个相同的木块并排放在水平地面上，它们的质量相同且都为m，不计木块与地面的摩擦.当用大小为F的力推第一块使它们具有共同的加速度运动时，第2块对第3块的推力大小为多少？

点评 本题中使用的隔离法不再是将单个物体隔离出来，而是将三个木块视为一个整体再从系统中隔离出来，因此使用隔离法时需要根据条件灵活处理.对于连接体问题，通常采用隔离法，但如果根据题中条件可以采用整体法，还是应该先用整体法，再用隔离法.这样求解涉及的研究对象少，思路清晰，未知量少，方程少，求解更简便.

研究对象的选取不同就会影响物理问题求解的繁简程度，灵活使用整体法与隔离法，可以帮助学生选择合理的研究对象，将复杂的物理问题化繁为简.若题目中需要综合运用整体法与隔离法，往往遵循“先整体，后隔离”的原则.正确地用好隔离法和整体法，可以培养学生正确分析物体受力情况和运动情况的能力，为顺利解决此类问题打下良好的基础.

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1008-0333(2017)07-0070-01