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高中物理中整體法有什么解題技巧
在高考物理中,力學(xué)所占的比重越來越大,而且是高考必考的題型,因此,解決力學(xué)難題是物理高考拿高分的關(guān)鍵所在。當(dāng)然,對(duì)物理這門及其抽象而且難度較大的學(xué)科而言,僅僅記住一些公式和概念是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此,對(duì)同學(xué)們來說,我們應(yīng)該通過一定的習(xí)題訓(xùn)練,掌握必要的解決技巧就顯得非常重要。目前,整體法被認(rèn)為是解決力學(xué)問題的一種有效方法,本人認(rèn)為有必要介紹整體法的應(yīng)用。
一、整體法介紹
在高中的學(xué)習(xí)階段,很多理科同學(xué)都會(huì)覺得物理的整個(gè)學(xué)習(xí)過程都很枯燥,甚至有的同學(xué)直接放棄了物理的學(xué)習(xí)。在我們最初接觸到高中物理時(shí),所學(xué)的知識(shí)就是力學(xué)板塊。然而,力學(xué)雖然是第一章的內(nèi)容,但并不是我們想象的那樣簡(jiǎn)單。整體法,作為解決高中力學(xué)問題的常用方法之一,它的核心思想是將幾個(gè)物體視為一個(gè)整體,然后對(duì)這個(gè)整體進(jìn)行受力分析,只研究整體的受力情況,不考慮幾個(gè)物體內(nèi)部的受力(主要是摩擦力),這樣就可以極大地簡(jiǎn)化受力分析。在高中的力學(xué)學(xué)習(xí)過程中,應(yīng)用整體法能夠解決很多章節(jié)的問題,包括力學(xué)受力分析、動(dòng)力學(xué)問題和動(dòng)量等。因此,本人認(rèn)為整體法是解決高中物理難題的一個(gè)重要方法,因而有必要進(jìn)行介紹,旨在為更多的同學(xué)提供借鑒。
二、受力分析過程介紹
目前,隨著高考物理難度的不斷提高,即使是力學(xué)板塊,一般涉及到的題型都是物體處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài),幾個(gè)物體之間存在相互作用力,然而,有些力是否存在,需要同學(xué)們進(jìn)一步分析,僅僅是受力分析過程,都給很多同學(xué)造成了困擾。在解決這種類型的力學(xué)問題時(shí),我們要嚴(yán)格按照解決步驟進(jìn)行:第一,按照順序?qū)ξ矬w進(jìn)行受力分析。我們接觸到最多的力包括重力、彈力和摩擦力。重力是物體受到地球引力而產(chǎn)生的,這個(gè)相對(duì)比較好分析;而摩擦力需要彈力才能產(chǎn)生,同時(shí)摩擦力又分為靜摩擦力和動(dòng)摩擦力兩種,所以一般先考慮彈力,最后再分析摩擦力;第二,確定受力的數(shù)量和方向。學(xué)過物理的學(xué)生都應(yīng)該知道,力是一個(gè)矢量,即既有大小又有方向。對(duì)于重力來說,它的施力物體是地球,因而重力的大小和方向都是唯一的。對(duì)于彈力來說,產(chǎn)生彈力的首要條件是物體之間的接觸,但是兩個(gè)物體接觸不一定產(chǎn)生彈力,這就要求學(xué)生從物體接觸后產(chǎn)生的形變和角度進(jìn)行分析,受力方向一般指向物體。對(duì)于摩擦力來說,分為靜摩擦力和動(dòng)摩擦力,而且并不是兩個(gè)物體接觸后就產(chǎn)生摩擦力那么簡(jiǎn)單。產(chǎn)生摩擦力的條件比較苛刻,一是兩個(gè)物體表面是粗糙的;二是接觸的兩個(gè)物體之間要有彈力;三是兩個(gè)物體處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì);四是兩個(gè)物體必須有接觸。因此,雖然受力過程介紹起來如此復(fù)雜,但是只有同學(xué)們掌握受力分析的方法,對(duì)所有的力逐一進(jìn)行分析,問題的解答方法就很清楚了。
三、整體法在受力分析中的應(yīng)用
我們接下來以一個(gè)力學(xué)例子介紹整體法在力學(xué)受力分析中的應(yīng)用。例如:如圖1所示,質(zhì)量mB=20kg的木板B放在水平的地面上,質(zhì)量mA=10kg的木箱放在B上,一根輕繩栓在A上(輕繩的質(zhì)量不計(jì)),輕繩與水平地面的夾角θ=37o。已知,木箱A與木板B之間的動(dòng)摩擦系數(shù)μ1=0.6,現(xiàn)要求用水平方向的力F=100N將B從A勻速向右拉,求木板B與地面的摩擦系數(shù)μ2的大小[1]?
通過審題,要求將B從A的下面勻速抽出,說明B所受的合力為零。
解題過程如下:?jiǎn)为?dú)對(duì)A受力分析,如甲圖,得:
如果題目改變一下,即若要求將木板B從木箱A的下面以某一加速度a勻加速抽出,試問,還能對(duì)A、B進(jìn)行整體受力分析嗎?
答案是不能,因?yàn)閷勻加速抽出時(shí),A與B所處的狀態(tài)將不同,A依然處于平衡狀態(tài)。
對(duì)這個(gè)題目的解答過程進(jìn)行分析:第一,在分析多個(gè)物體之間的受力情況時(shí),一般結(jié)合整體法和隔離法進(jìn)行分析;第二,在對(duì)多個(gè)物體進(jìn)行整體受力分析時(shí),首先應(yīng)該明確這幾個(gè)物體是否處于相同的狀態(tài);第三,當(dāng)某個(gè)物體的受力分析比較困難時(shí),可以先分析另外一個(gè)簡(jiǎn)單物體的受力,再結(jié)合牛頓第三定律來分析該物體的受力情況。
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