高中物理教学中关于使用整体法进行受力分析的探讨

发表时间:2020/7/28   来源:《教学与研究》2020年9期   作者:陈霞
[导读] 高中的物理教学中,受力分析是十分重要的,对学生力学方面题目的解答有极大帮助
        摘要:高中的物理教学中,受力分析是十分重要的,对学生力学方面题目的解答有极大帮助。但是学生在对对象进行受力分析的时候,往往会因为思路或者是方法等方面的错误导致最后分析的不正确。而整体法作为高中物理中被广泛运用的解题方法,在物体的受力分析方面也有很大的运用价值。本文就高中物理教学中关于使用整体法进行受力分析进行探讨。
        关键词:高中物理教学;整体法;受力分析
        引言:在对某些研究对象进行受力分析的时候,运用整体法能够有效地简化物体之间的受力情况,能够帮助学生在更快地,更准确地找到研究对象与题目要求中的重点内容,从而使解题的主要思路更加明确清晰,提升学生的解题效率。教师在教授学生运用整体法进行受力分析的时候,应该多采取理论结合例题的方式,让学生多听多练,让基础更加牢固。
        一、从研究对象整体进入,把握大体分析思维
在高中的物理的研究对象的分析中,教师应该多教授学生能够在遇到力学题目的时候,第一反应先观察研究对象的整体,培养大局意识,把握研究对象整体的情况,再从系统入手。例如下面举出的这道例题。
  如图所示,蓝色木块先以初速度v0沿着三角形木块A的斜面向上滑动,并且三角形木块A的斜面是粗糙的。蓝色木块的速度为0时,蓝色木块又沿斜面向下滑动到斜面底端。在这段过程中,三角形木块A与地面始终保持静止,问水平面对三角形木块A的摩擦力方向。

教师在讲述这道题的时候,就可以采取整体法的方法来进行讲解。在用整体法对这道题进行分析的时候,就可以先将两个木块看成是一个整体,它们处于平衡状态,合外力为零,只可能在竖直方向受到重力和弹力,不会受水平的作用,如果存在水平方向的作用力,整体将在水平方向改变运动状态小。物体沿斜面匀速运动情况与此相同。教师在讲解的时候,还需要引导学生边想边作出受力的图,以此来辅助分析。

在这道题中,小木块的加速度方向始终向下,即其所受合力方向始终沿斜面向下。三角形木块受小木块作用力的合力斜向右下,如左图所示,地面对三角形木块的摩擦力,水平向左。或者三角形木块A平衡,系统具有水平向左的加速度,必然受水平向左的外力,地面对三角形木块的摩擦力水平向左。所以水平面对三角形木块a的摩擦力方向是始终向左的。
        二、加强对各类题型的训练,促进学生熟练掌握运用
教师在教授学生运用整体法进行受力分析的时候,也需要加强训练学生的思维逻辑能力以及让学生能够敢于尝试,敢于画图。熟能生巧,在各类题型的训练中提高学生对于整体法进行受力分析的运用,提高学生的整体思维。
例如这道题,从静力学中运用整体法来进行受力分析:三角形木块A位于粗糙水平面上,b和c两个木块分别放在木块A的两侧斜面上,木块b质量为m1,木块c质量为m2,并且m1>m2,A、b、c均是保持静止,问水平面与物体之间有摩擦力的作用吗?如果存在的话,力的方向又是怎么样的?

从题目中很容易得到,由于三个物体都是静止的,所以可以将三个物体看作是一个整体,然后再进行分析。因为这个整体是静止于水平面上的,所以可以得到他们之间并没有摩擦力的作用。这道题就属于比较简单的整体法在受力分析中运用的例题,教师在讲解训练不同的题型的时候,就可以选择从这种简单的入手,随着学生掌握情况的提升再慢慢提高难度。
再或者是这种题型:一根竖直的杆与底座A连接在一起,并且整体的质量为M,在竖直杆上有一个圆环B,圆环的质量为m,并且圆环与竖直杆之间存在摩擦。问圆环B从底座A上以初速度向上飞起时,环的加速度为a。并且这段过程中,底座A保持静止。求环在升起的过程中,底座对水平面的压力为多大?

选用A、B整体为研究对象,A的加速度为a,向下;B的加速度为0。选择向下为正方向,有(M+m)g-F=ma,解出就能得到底座对水平面的压力为F=Mg-m(a-g)。除了这两个大类之外,物理学习中还用许多地方会运用到整体法进行受力分析来解题的。教师可以对这些题型做一个总结,来帮助学生进行专题训练,提高物理水平。
        三、整体法配合隔离法,综合运用增添解题技巧
整体法是一种有效的解题方法,在受力分析中的用处很大,但是物理题目变化万千,难度也是有深有浅,对于学生的物理学习中,大多数的题型仅仅依靠整体法来解题是不容易的,教师应该教会学生将不同的解题方法综合起来,共同使用,以此提高物理解题的效率和正确性。就以下面举出的例题为例。
如图所示,物体A系在一根轻绳上,并且绳子的另一端系在竖直杆MN的圆环上,杆表面是粗糙的。现在保持圆环不动,用水平力F拉住绳子的一点O,将物体A拉到图示位置。在这一过程中,环对杆的摩擦力F1和环对杆的压力F2的变化情况是怎么样的?

对于这道题目来说,它考察了物体的动态平衡、整体法以及隔离法三者之间的综合应用,在高中物理的力学内容中,属于中难度的题目,也是需要学生能够掌握的一种题型。教师在讲解的时候,可以先让学生运用自己的储备的知识基础尝试解答,给学生一定的时间自主思考。之后教师再对学生解答过程中遇到的难题以及思考错误的地方进行评价讲解,然后再从开始带领学生一起来分析这类的题目。在这道题中,可以先以A、绳子、圆环整体作为研究的对象,对于这部分的整体来说,其竖直方向受重力、杆对圆环的摩擦力F1‵,当A环缓慢下降时,F1=F1‵,始终等于整体的重力保持不变;整体水平方向受力F与杆对环的弹力F2‵,F=F2‵。对于结点O受力分析可知,在移动时,F=F2‵,并且F2‵减小,所以F减小。所以最后的结论就是F1保持不变,F2逐渐减小。            
        四、结语
在高中的教学科目中,物理的学习对于大多数学生来说还是有难度的。教师在教学的过程中,应该注意到传授学生方法以及训练学生的运用能力。除了运用整体法进行受力分析能够有效提高学生的解题效率外,还有许多其他的方法,教师可以就根据学生已学的内容进行拓展延伸,例如从整体到隔离,一步一步传授更多的知识。提高学生的学习水平。
        参考文献:
[1] 邵嫣然. 关于高中物理力学解题中整体法的分析策略[J]. 科技经济导刊, 2018, 000(005):P.117-117.
[2] 徐邦哲. 高中物理力学解题中整体法的运用分析[J]. 中学生数理化:学研版, 2017, 000(004):72.
[3] 侯呈霖. 整体法在高中物理力学解题中的应用分析[J]. 科技经济导刊, 2017(34):157.
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