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高中物理解题中整体法与隔离法的应用探究

2024-07-22 62 上传者：管理员

摘要：随着信息技术的快速发展和教育教学理念的不断更新,高中物理教学也面临着新的挑战和机遇.本文旨在探究整体法与隔离法在高中物理解题中的应用.通过对整体法与隔离法的基本概念和原理进行介绍,并通过一系列具体的物理问题,展示整体法与隔离法在解题过程中的应用步骤和技巧.

关键词：
教学方法
整体法
解题技巧
隔离法
高中物理
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随着教学方法的不断创新与发展,整体法与隔离法作为高中物理解题的重要方法备受关注.“整体法”强调系统性思维,通过全面把握问题的整体结构和内在联系,提高学生对物理问题的整体把握能力;“隔离”则注重细致分析,将问题拆分成小部分进行独立思考,有助于培养学生的逻辑思维和问题解决能力.

1、竖直面内的整体与隔离受力分析

在竖直面内的受力分析中,“整体”方面注重全面把握物体受力情况.通过考虑竖直方向上的受力平衡条件,综合分析各个力的作用,对物体整体的受力状态进行分析.而“隔离”方面则将物体划分为独立的部分,逐个分析每个部分所受的力和力的性质.通过隔离分析每个部分的受力情况,再综合起来得到整体受力情况.

例1如图1所示,质量为m1,m2的滑块A,B分别放置在倾角为θ 和β 的斜面体上,斜面体的质量为M,两侧的动摩擦因数分别为μ1 和μ2,在滑块运动过程中,斜面体总保持静止.下列说法正确的是(已知重力加速度为g)( )

(A)若滑块A,B均静止在斜面上,则地面受到的压力大于m1 +m2 +M ( )g.

(B)若滑块A,B均沿斜面匀速下滑,则地面受到的压力小于m1 +m2 ( +M)g.

(C)若滑块A能够静止在斜面上,将滑块A换成质量更大的滑块,则滑块可能沿斜面下滑.

(D)若滑块A,B均能沿斜面加速下滑,则只有满足

分析本题强调受力分析的重要性,要求熟练应用整体法和隔离法分析物体受力情况.通过运用整体法和隔离法进行受力分析,并结合平衡条件进行推导,可以有效解决问题.

解析若滑块A,B均静止在斜面上,则将M,m1,m2看作一个整体,进行受力分析可知,竖直方

向上重力与水平地面对物体的支持力平衡,地面受到的压力等于m1 +m2 +M ( )g,故(A)错误;若滑块A,B均沿斜面匀速下滑,同样根据整体法可知,地面受到的压力也等于m1 +m2 +M ( )g,故(B)错误;若滑块A能够静止在斜面上,说明动摩擦因数较大,即使将滑块A换成质量更大的滑块,则滑块也不可能沿斜面下滑,故(C)错误;若滑块A,B均能沿斜面加速下滑,对m1进行受力分析,可知M对m1的支持力为FN1 =m1gcosθ,摩擦力f1 =μmgcosθ,加速度为a1 =gsinθ-μ1gcosθ.同理,M对m2的支持力为FN2 =m2gcosβ,f2 =μ2mgcosβ,加速度a2 =gsinβ-μ2gcosβ,再对两物体整体分析,当二者水平方向上分力为零时,由m1a1cosθ =可得地面所受摩擦力为零,即(D)正确.

本题难度不大,可用排除法将前三项排除,但(D)选项的分析过程是学生需要掌握的重点.整法与隔离法不体仅可以提高学生系统思维和逻辑推理能力,还有助于他们更深入地理解物体受力情况及平衡条件,为解决类似问题打下坚实基础.

2、水平面内的整体与隔离受力分析

水平内的整体法与隔离法重点在于分析摩擦向心力的作用会增加问题难度.然而万变不离其宗,整体法与隔离法的步骤仍是将系统进行分析后,再对各部分隔离进行分析.

例2如图2所示,水平圆形转盘可绕竖直轴转动,圆盘上放有小物体A,B,C,质量分别为m,

2m,3m,物体A叠距离分别为3r,放在B上,B,C到圆盘中心O的2r.B,C间用一根轻质细线相连,盘静止时,细圆线刚好伸直无拉力,已知B,C与圆盘面间的动摩擦因数为μ,A,B 之间的动摩擦因数

分析本题关键是对A,AB整体、C受力分析,根据静摩擦力提供向心力以及最大静摩擦力等于滑动摩擦力列式分析.由于三物体具有相同的角速度,假设B与转台间的摩擦力达到3μmg,求出此时的角速度,再求出C此时的向心力与C的最大静摩擦力比较,看C能否与转盘相对静止.分别对A,AB整体、C受力分析,根据合力提供向心力,求出转台角速度的范围.

解析整体分析中,三物体具有相同的角速度,半径之比为2:3,根据fn =mω2r可知,AB先达

到最大静摩擦力,B与转盘之间的最大静摩擦力为:

fBm =3μmg,C 与转盘之间的最大静摩擦力为:

fCm =3μmg,当AB刚滑动时设细线的拉力为T,则

对AB有:T+fBm =3m·ω5μ3mg <μ3mg,C 与转盘之间的最大静摩擦力大于需要的向心力,所以C仍然做匀速圆周运动,故(D)错误.

3、结语

通过对整体法与隔离法在高中物理解题中的应用探究,学生能够深入理解这一解题方法的重要性和实用性.整体法与隔离法不仅可以帮助学生对复杂的物体运动进行分析,更能培养学生的系统思维和问题解决能力.通过逐步拆解问题,学生能够更清晰地认识物理现象的本质决复杂的物理问题.,并灵活运用所学知识解

参考文献:

[1]宋海荣.整体隔离法解答高中物理问题应用分析[J].数理天地(高中版),2023(24):12-13.

[2]王辉.整体法和隔离法在高中物理解题中的应用思路[J].数理化解题研究,2023(19):126-128.

[3]寇娥.浅析整体法和隔离法在高中物理教学中的应用研究[J].数理化解题研究,2022(21):61-63.

文章来源:陆玲燕.高中物理解题中整体法与隔离法的应用探究[J].数理天地(高中版),2024,(14):37-38.