高中物理力学解题中对整体法的运用

强健韬

在高中物理中，力学一直是学习的重点和难点，并且在物理中占有很大比重。而整体法作为物理学中一种比较常用和关键的解题方法，将其应用到力学中，我们学生就可以对一些较难的物理力学题进行分析、解答，对于学习力学具有很大的帮助。

物理作为高中学习的一个重点学科，具有十分重要的地位。其中，无论是在学习中还是考试中，物理力学问题都占有较大比重。在解决力学问题是，我们要灵活运用整体法对力学问题进行分析，简化习题思考的过程，提高解题效率和做题的准确度，进一步增强自己对力学知识的掌握。笔者根据自己的学习经验，就整体法的基本内涵、用整体法分析力学问题的重要性以及怎样用整体法解决高中物理力学中的实际问题等几个方面做了详细的研究和探讨。

1 整体法概述

1.1整体法概念

所谓整体法就是在进行物理力学的解题过程时，当单个受力分析较为复杂，你就可以将所有的单个物体看作是一个整体，对其进行受力分析。整体法和其他的受力分析不同，它是一种较为特殊的解题方法，它通过将单个的但是联系紧密的物体视为一个整体，然后对这个整体进行受力分析，这就在一定程度上简化了做题过程和难度，精确抓住了问题主干，避免了对物体间复杂受力的分析，提高了做题效率。

1.2整体法做题思路

在物理力学中运用整体法解题的思路主要有三个步骤：第一个步骤就是要先明确分析对象的整体性，将所有物体看做是一个整体，对其在当前环境中的受力进行分析，并画出相应的受力图。第二个步骤就是要进行拆分，对具体的对象进行分析，根据题目要求将整体中的重点部位分离出来进行受力分析。第三个步骤就是观察题目所给出的条件，在考虑重力的基础上，对和分析主要对象有关的事物进行观察和分析，然后根据物体的运动轨迹就可以对它所受到的力进行判断。

2 用整体法分析高中物理力学问题的重要性

受力分析是力学解题中的一个关键步骤也是一个难点，一旦受力分析出现错误，那整个解题过程中的推导、解答等都可能出现错误。在实际的高中物理试题当中，最常见的就是对连接的物体进行受力分析，在针对这类问题进行解析时，如果不用整体法，而是直接对每一个物体进行受力分析，那么解题者不仅要对物体自身的受力和施力进行分析，还要对物体之间的作用力进行分析，这就在一定程度上加大了受力分析的难度，学生在解题过程中很容易丢失或者多加力。

在一般的力学解题过程当中，隔离法和整体法几乎是同时出现的，先整体后局部对物体进行受力分析，通过这种解题方式，一方面简化了力学题的做题步骤，提高了学生的做题效率，另一方面还可以在一定程度上锻炼学生们的整体思维，将事物的整体作为入手点，从宏观上看问题，进一步提升学生们的分析和解决问题的能力。

3 整体法在高中物理力学解题过程中的实际应用

接下来，本文将通过对几个物理力学题的举例来进一步分析整体法在高中物理力学解题过程中的应用。

例1：现在有一个质量为M的三角形斜面保持静止状态，这时候将一个质量为m1的物体放在斜面上的一侧（倾斜角为α的一侧），之后再将质量为m2的另一个物件放于倾斜角的另一侧（倾斜角为β的一侧）。现在可以知道的是m2>m1，α>β，并且上述的两个物体都处在静止状态，问这个斜面的支持力和摩擦力分别为多少？

这个题考查的主要是物体的相互作用，从上面的题干我们可以看出，如果对每一个物体进行受力分析，那就要对这三个都分析，这就会浪费大量的时间而且还容易出现错误，这时，将整体法运用到解题过程中，可以有效解决这类问题。题设中已经说了，这几个物体都没有发生相对运动，处在静止状态，我们就可以以此作为突破口，不考虑它们内力的影响，将两个物体和斜面看做一个整体，对这个整体进行受力分析可以得到该整体的力为-（M+m1+m2）g，如果它们都处于非动态的状态，那么受到的支持力就为-（M+m1+m2）g，而且我们还知道斜面是静止的，所以就没有静摩擦力和滑动摩擦力的产生。如果将它们进行单个分析受力，就很容易忽略物体和斜面之间的力，这就会给整个解题过程造成错觉，运用整体法就可以忽视分力的产生，避免出现解题错误，提高解题效率。

例2：如圖所示，有两个带电小球，其中a小球的质量为M1，带电荷量为+2q，b小球的质量为M2，带电荷量为-q，将两个带电小球用一根绝缘线连接起来并将这根绝缘线悬挂到屋顶上。此时外加电场使两个小球处于均匀电场当中，电场的场强为E，电场方向向左。已知，在这个电场中两个小球处于平衡状态，绝缘线处于拉紧状态，问这两个带电小球在这个平衡状态下应该处于什么位置？

小球在电场中可能处于的几种状态

对题干进行分析，我们可以知道，两个小球所带的电荷不同，如果单个进行分析比较麻烦，我们可以将两个小球看做一个整体进行受力分析。通过分析可知，当有电场作用于这两个电荷量不同的小球时，这两个小球是不可能处于平衡状态的，换句话说就是这两个小球受到的合力不是零。整体地来分析，小球们受到的电场力为Eq，方向向左，所以两个小球整体的偏离方向是左，可以排除A，之后可以设屋顶的绝缘线和和竖直方向的夹角为α，由此就可以列出式子tanα=Eq/2mg，注意这里是将两个小球视为一个整体进行分析的。之后，我们再对小球b进行单个分析，设两个小球之间的连接线为与竖直方向所成的夹角为β，可以列出式子tanβ=Eq/mg，通过上面两个式子我们就可以知道β>α，也就是说两个小球之间的连接线为与竖直方向所成的夹角大于屋顶的绝缘线和和竖直方向的夹角，根据这一关键条件我们就可以确定C为正确答案。

例3：如下图所示，在一个光滑的桌子上放有A、B两个物体，并且这两个物体相互接触，A物体的上半部分呈半圆形，现在将一个物体C从A物体的半圆形管道下滑，假设在物体C的运动过程中，两者呈接触状态，问A、B两物体分离时，B物体的速度为多少？（已知，桌子的长度为L，物体A的总高度为H，上半部分的圆形管道的半径为R，且L>R，物体A、B、C的质量都为M）

解题者认真分析题干，就可以知道物体C在运动过程中所受的力是不断变化着的，所以要想利用牛顿第二定律解题就必须用整体法进行分析。接下来，我们将A、B、C三个物体视为一个整体进行分析，因为在分离前，整个物体是静止的，所以它们在水平方向上所产生的合力为零，将这一点作为突破口，之后再利用动量守恒定律和机械能守恒定律就能将这道题解出。

综上所述，在高中物理力学中运用整体法解题，可以化繁为简，避免了我们在做题过程中逐个对物体进行受力分析，减少了做题中的差错或失误，提升了做题的正确率，节省了做题时间。所以我们在日常做题中，一定要善于将整体思想运用到物理力学中，强化做题技巧，才能在考试中取得优异成绩。

（作者单位：易县中学）