高中物理解题的整体法和隔离法的应用

◇ 甘肃 张维平

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.隔离法是把某一研究对象或某个过程从整体中分离出来加以分析、研究的方法.在高中物理解题中,只有灵活、恰当地运用这两种方法才能有效地解决相关的物理问题.

1 多过程整体

高中物理问题若涉及多个运动过程,虽然可采用隔离法将多过程问题拆分成多个单过程问题进行解决,但对每一个过程透彻分析并列出相应的方程,找出相互联系的等量关系,会花费较长时间,同时方程个数的增加会导致求解过程错误率升高.若各个分过程都遵守某一规律,采用整体法将这些分过程看成一个整体,可避免解更多的方程,从而提高解题效率与速度.

图1

2 多物体整体

两个及两个以上的物体构成的系统,即使系统内各个物体的加速度各不相同,但牛顿第二定律仍然适用,可写成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

图2

图3

把a、b 两个球看成一个整体,对其进行受力分析,如图3所示.由于系统处于静止状态,所以FN＝(ma＋mb)g,F′1＝F′2.

据牛顿第三定律可知：F1＝F′1,F2＝F′2,FN＝F,故F ＝(ma＋mb)g,F1＝F2,选项A 正确.

方法2隔离法解题

对a 球与b 球分别进行受力分析,如图4所示.根据平衡条件可知：F′2＝FN1cosθ,FN1sinθ＝mbg,F′1＝F′N1cosθ,FN2＝mag＋F′N1sinθ.

由牛顿第三定律可知FN1＝F′N1,FN2＝F,F′1＝F1,F′2＝F2.因此可得F＝(ma＋mb)g,F1＝F2,选项A 正确.

图4

从例1中可以看出,该题采用整体法解答比较简单.例2涉及的物体有两个,隔离法与整体法的解决方法简繁相当,但是当系统中的物体有两个以上,其加速度又相同时,使用整体法比隔离法要简单得多,系统内部的力可以不用考虑,列式较少.