唐海天
在解高中物理習(xí)題過程中,對研究對象的選取非常關(guān)鍵.若選取得當(dāng),能使問題化繁為簡;若選取不當(dāng),則不一定能解決問題.下面對整體法與隔離法在解高中物理習(xí)題中的應(yīng)用進行研究.
整體法是以整體為研究對象來研究物理問題中的規(guī)律.此處的“整體”是指習(xí)題中提到的整個系統(tǒng)、整個物理過程或幾個具有相同特性物體組合在一起.整體法注重培養(yǎng)整體思維,從整體上分析問題,不受細節(jié)束縛,有效把握物理習(xí)題的整體特征,從而系統(tǒng)地解決物理難題.而隔離法是以部分為研究對象將其從系統(tǒng)中隔離開來做單獨研究.此處的“部分”是指從整體過程中分離出的分過程或從整體系統(tǒng)中分離出的部分等.隔離法注重培養(yǎng)細節(jié)思維,從局部分析問題,把握物理習(xí)題的局部特征,將復(fù)雜問題簡單化處理,從而有效解答物理習(xí)題.整體法與隔離法作為常見的物理習(xí)題解題思路,貫穿于整個高中物理學(xué)習(xí)中,在靜力學(xué)、連接體以及動量能量等問題中均有應(yīng)用.運用整體法與隔離法解決物理習(xí)題時有三大難點:1.研究對象的選擇與方法的選用.2.解題時整體法與隔離法的使用順序問題.3.恰當(dāng)?shù)氖芰Ψ治龇椒?這些難點都有待在解決具體問題的過程中尋找規(guī)律,積累經(jīng)驗.
1.多物體的整體.牛頓第二定律在單物體系統(tǒng)中可以表示為該物體受力為其質(zhì)量與加速度的乘積.而牛頓第二定律在加速度不同的多物體構(gòu)成的系統(tǒng)中可以表示為系統(tǒng)受力為每個單物體質(zhì)量與加速度乘積的求和.在多物體的整體問題中,可以分為平衡狀態(tài)、非平衡狀態(tài)兩種.平衡狀態(tài)具體題型有:牛頓運動定律的問題,往往涉及系統(tǒng)內(nèi)力的分析,需要我們遵循整體法與隔離法的選用技巧,靈活應(yīng)用.能量守恒問題一定要用到整體法,而隔離法則視情況而定,看所求目標(biāo)是否涉及多物體整體中的個體.動量守恒問題中要將“整體法”擺在首位,隔離法通常很少用到.非平衡狀態(tài)中若整體中各物體的加速度不相等,則多使用隔離法來具體分析.連接體問題是指多個物體連接在一起研究受力等內(nèi)容.其最大的特征是物體間具有相同加速度.解決連接體常用的思路是整體法、隔離法或兩者組合,對于整體外力分析用整體法,對于系統(tǒng)內(nèi)部之間力的分析使用隔離法.
2.多過程的整體.當(dāng)物理習(xí)題由多個運動過程組成時,一般采用隔離法將多過程拆成多個簡單過程來處理.常規(guī)思路是通過分析簡單過程來找到等量關(guān)系求解.首先對每個過程進行具體分析,列出關(guān)系式,尋找等量關(guān)系,聯(lián)立求解.當(dāng)拆分過程較多時,過多的方程式在解題時間與準(zhǔn)確率上都無法得到保障.因此,要換思路求解:即將多個分過程看作一個整體,尋找規(guī)律一次性求解.具體來講,分析各個過程的特點,找到一般規(guī)律,將其視為整體來列式求解.在多過程問題中,若使用隔離法會將問題復(fù)雜化,而且物塊碰撞次數(shù)未知,要分析單一過程不太可能.而將這些分過程合并視為一個整體,只關(guān)注開始與結(jié)束,并不要求對整個過程進行分析.
3.用法總結(jié).通過大量的物理習(xí)題研究得出結(jié)論,整體法和隔離法在解物理習(xí)題中的應(yīng)用需要遵循一定的原則.整體法主要應(yīng)用在以下情況:(1)對具體物理細節(jié)不做要求.(2)目標(biāo)只與整體過程相關(guān),與過程細節(jié)無關(guān).(3)直接運用系統(tǒng)整體規(guī)律解題.(4)研究系統(tǒng)外力.整體法規(guī)避了對細節(jié)的過度糾結(jié),從全局把握物理問題,但難以詮釋細節(jié)問題.隔離法主要應(yīng)用在:(1)要求關(guān)注系統(tǒng)中單個物體的物理細節(jié).(2)求解局部過程中物理細節(jié).(3)求解系統(tǒng)中的部分在局部過程中的物理細節(jié).隔離法將復(fù)雜問題單一化,能夠再現(xiàn)物理過程中的具體細節(jié),但計算時較為復(fù)雜.
物理是自然學(xué)科中最難學(xué)的科目.掌握學(xué)習(xí)方法、拓寬解題思路才是解決物理習(xí)題的王道.整體思想與局部思想是物理習(xí)題解題的常見思路,用得好往往事半功倍.在大量的相關(guān)類型題目訓(xùn)練中,我們要找到“題眼”,總結(jié)技巧,從而形成具有自己風(fēng)格的解題思路.在物理學(xué)習(xí)中,我們面臨的困難并非一道題目那么簡單,而是一種思維的養(yǎng)成.我們要在老師的悉心指導(dǎo)下采用多元方法訓(xùn)練物理思維,通過量變達到質(zhì)變.
總之,當(dāng)出現(xiàn)多個物體互相作用或多個運動過程組合的物理現(xiàn)象,可以優(yōu)先考慮整體法與隔離法.兩者本無優(yōu)劣之分,而是在不同的題型下各顯神通.在解物理習(xí)題時,我們要具體情況具體分析,選擇正確的方法,提高解題能力.