整体隔离法解答高中物理问题应用分析

宋海荣

【摘要】整体隔离法是解答高中物理问题常见的方法之一，整体法指的是把多个物体看作一个对象分析与外界之间的联系，隔离法则是指具体分析物体之间的互相作用，各自具有不同特点和适用范围.本文主要分析整体隔离方法在不同問题中的应用过程，帮助学生更熟练地运用整体隔离法解答高中物理问题，提高解题效率和得分率.

【关键词】高中物理；整体隔离法；解题思路

整体法和隔离法是在研究物理问题中运用的两种方法.整体法关注整个系统或物理过程，从整体上分析问题，以整体为研究对象，不受细节束缚，能培养整体思维，有效解决物理难题.而隔离法则是将部分从系统中隔离出来进行独立研究，注重培养细节思维，从局部分析问题，简化复杂问题，有效应对物理难题.

1 处理平衡问题

整体隔离法适用于平衡状态下物体的受力分析，运用整体法分析问题时需要忽略内部之间力的相互作用，主要观察外界与整体对象的相互作用，其次隔离法适用于单独物体的分析，需要注意分析对象受到的所有作用力.

例1 如图1所示，木板C放在水平地面上，物块A，B放在木板上，用不可伸长的细线将物块A与竖直墙连接，细线刚好拉直，物块A，B质量均为m，木板C质量为2m，物块A，B与木板间及木板与地面之间的动摩擦因数均为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，现给物块B施加一个水平向右的拉力F，在拉力F逐渐增大的过程中（物块B和木板C保持相对静止），下列说法正确的是（ ）.

（A）B受到合力越来越大.

（B）C受到地面的摩擦力与受到B的摩擦力一定等大反向.

（C）A先受到两个力作用，后受到四个力作用.

（D）C受到B的摩擦力与受到A的摩擦力方向相反.

剖析 首先观察选项可知A、B、C都要进行受力分析，故应用隔离法对问题做出解答，按顺序依次对平衡状态下各个物体做出分析，即可对选项做出正误判断，从而得到最终答案.

解 物块B与木板C的最大静摩擦力为μmg=0.5mg，

物块A与木板C的最大静摩擦力为μmg=0.5mg，

木板C与地面的最大静摩擦力为4μmg=2mg，

物块B和木板C保持相对静止，在拉力F逐渐增大的过程中，物块B始终保持不动，即合力为0，木板C也保持静止，即C受到B的水平向右的摩擦力，和地面给的水平向左的摩擦力等大反向.故选项（A）错误，选项（B）正确.

由于A只受到重力和支持力，二力平衡，A与C之间没有摩擦力，故选项（C）（D）错误.

变式 如图2所示，用等长的轻绳悬挂两个质量相同的小球a、b，在两小球上施加大小相等、方向相反的水平恒力F，则达到平衡状态后两小球的位置正确的是（ ）.

剖析 分析平衡状态下绳子偏向的方向，首先上段绳子和下段绳子受力不同，上段应采取整体法进行分析，将a、b看作一个整体，其次下段绳子应主要分析小球b的受力情况，从而得到偏向方向，即问题所求.

解析 ①将a、b视为整体，由题可知水平方向合力为0，故上段轻绳处于竖直向上状态，

②隔离b，已知b受到水平向左拉力，故下段轻绳应向左偏，

综上，正确答案为选项（A）.

2 处理动力学问题

当物体在做匀变速直线运动时，其相关问题也能使用整体隔离法解答.若求解单独物体受力情况时，隔离法比较适合；若求解物体整体的运动状态和受力情况时，则采取整体法比较方便.根据不同设问方式和情况，灵活应用整体隔离方法解答问题.

例2 如图3，载货车厢通过悬臂固定在缆绳上，缆绳与水平方向夹角为θ，当缆绳带动车厢以加速度a沿缆绳向上做匀加速直线运动时，货物在车厢中与车厢相对静止，假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力，重力加速度为g，则货物与车厢间的动摩擦因素至少为.

剖析 求解货物的受力情况时，采取隔离法比较方便，运用牛顿第二定律进行受力分析，列出方程后，即可求出动摩擦因数的具体表达式.

解析 设货物质量为m，以货物为研究对象进行受力分析，同时将加速度a沿水平方向和竖直方向分解，如图4所示：

水平方向加速度为ax=acosθ，

竖直方向加速度为ay=asinθ，

对于货物m，根据牛顿第二定律可得N－mg=may，

在水平方向，根据牛顿第二定律可得f=max，

又f=μN，联立解得μ=acosθ/g+asinθ.

3 结语

上述例题分别介绍了如何灵活运用整体隔离法解答不同类型的高中物理问题，平衡问题、动力学问题、充分认识和掌握整体隔离法，是高效解题的基础，也是学生应该关注的学习内容.

参考文献：

[1]庞亚茹.高中物理解题的整体法和隔离法的应用研究[J].数理化解题研究， 2021， 000（031）：92-93.

[2]张维平.高中物理解题的整体法和隔离法的应用[J].高中数理化， 2020（14）：32.

[3]宋惠龙.浅析整体法和隔离法在高中物理习题求解中的应用[J].数理化解题研究， 2019（1）：87-88.