摘 要:力學是非常重要的物理知識,而且復雜度和難度較高。學生如果不能選用恰當?shù)乃悸?,力學分析過程就會混亂而繁雜,無法高效地解決力學題目。所以,力學題型主要考查學生的思維力。這就要求學生必須以開放和靈活的思路來分析力學問題,整體法是最為基本的方法,在很多力學題型中都能運用。
關鍵詞:高中物理;力學解題;整體法;應用過程
中圖分類號:G427? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼:A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號:2095-624X(2019)42-0052-02
引? ?言
整體法是分析力學題目的重要思路,能夠簡化受力分析的過程,降低題目的復雜度,同時也能解放學生的思維,強化物理思維的靈活性與整體性。本文概述了整體法的內(nèi)涵及在力學題目中的應用價值,分析了具體的應用情況,并就如何強化整體法的運用效果提出了建議。
一、整體法及其運用價值
1.整體法
這是處理物理問題的關鍵思路之一,在解題中需要關注整體性,將數(shù)個受力體看作整體性的存在,在分析物理受力情況時,只需要考慮這一整體所受的作用力,忽略物體之間的內(nèi)力情況。在整體性的思路中,分析問題的對象是物體系統(tǒng),需要對該物體系統(tǒng)和其受力的全過程展開分析,在這樣的解題思路中,簡化了物體的受力情況,能夠抓住物理題目中的關鍵點,實現(xiàn)高效率的分析和解題過程。
2.重要性分析
在高中物理學科中,力學是非常關鍵的知識內(nèi)容,在各類考試中都會有力學問題,為了高效、正確地完成力學題目,就需要快速地完成力學分析的過程,也就是分析物體的受力現(xiàn)象。部分學生的慣性思維是先將各個物體所涉及的作用力標示出來,然后再展開復雜的探究過程,這樣的解題思路會將題目復雜化,而且無法捕捉到有價值的題目信息,不適用于力學題目的解決[1]。
整體性的思路能夠精簡繁雜的分析過程,忽視無效的題目信息,只關注對解題有利的信息,能夠降低思維過程的復雜度,用最高效、最方便的思路得到答案。在簡化的解題思路中,學生的固有思維模式被打破,思維的開放性和靈活性得到提升,逐漸形成多元的思維模式。
二、整體法的實際運用
1.解題步驟
在運用整體法時,必須關注題目的信息和要求,利用以下步驟來分析和解決力學題目:一是準確理解力學題目的表述,能夠明確實際研究的系統(tǒng)以及物體運動的全過程,為題目解決奠定基礎;二是發(fā)揮空間想象力,準確繪制題目所表達的受力圖像,將運動和受力的情況呈現(xiàn)出來,然后明確題目的關鍵信息,從問題入手來確定受力整體;三是找尋相關物理量之間的關聯(lián),確定適宜的物理公式,然后將其整體性地代入,簡化對受力情況復雜的分析過程,快速獲知力學題目的答案。
2.物體平衡題型
這是整體性思維在力學題目中的主要應用方向,因為平衡問題是力學教學和考試中的關鍵部分,該類題目能夠考查學生的力學分析能力。這類題目包含兩種題型:一種是單獨物體的平衡,這類題型往往容易分析和解答;另一種是連接體的平衡,這類題型往往需要借助整體法來解答。
例如,在某道題目中,有兩條同等長度的鎖鏈AB和CB,兩條鎖鏈合力吊著某一重物,鎖鏈都處于靜止狀態(tài),而且這兩條鎖鏈的水平夾角是相同的,都為60°,在這樣的狀態(tài)中,如果AB鎖鏈的水平夾角始終不變,只是將CB鎖鏈進行水平移動,其拉力會如何變動?
這時就可以利用整體性思維來分析,也就是借助整體法來處理受力情況,將兩條鎖鏈當成整體,繪出受力所形成的四邊形,從繪出的圖像就能夠看出CB鎖鏈的拉力情況,即呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢。在該題目的處理中,最為核心的思路就是將兩條鎖鏈當成整體,但是題目中也有一定的干擾信息,部分學生可能會糾結(jié)于夾角的問題,這其實屬于無效條件,教師在帶領學生分析題目時,不僅要關注問題的答案,更要關注學生的思維過程,幫助學生調(diào)整思維,借助作用力間的關系來解題,發(fā)揮整體法在力學分析中的優(yōu)勢。
3.物體相互作用的題型
這是力學題目中經(jīng)??疾榈膬?nèi)容,其中包括了很多關于作用力的因素,如共點力的平衡和摩擦力等,這類題目是常見的力學題目。
例如,有兩個木塊處于水平方向上,木塊A的質(zhì)量為m,而木塊B的質(zhì)量為M,用同一條繩索將木塊連接起來,然后借助水平方向的拉力F實現(xiàn)加速運動的過程,求解繩索在木塊間的張力。
對于該題目,整體法是最佳的分析思路,也就是將木塊看成整體,不再區(qū)分木塊A與B的受力情況,然后借助相關公式算出的拉力為(M+m)a,再繼續(xù)探究A的受力情況,最終推導出Fm和(M+m)的比值也就是繩索在木塊間的張力情況。
在該題目中,關鍵是要視兩個木塊為整體,然后繪制出題目所描述的圖例,要摒棄物體間的內(nèi)力,簡化力學分析環(huán)節(jié),縮小題目的復雜度,提高解題效率和正確性。
三、高效運用整體法的要點
1.重視整體思維的養(yǎng)成
解題思路上的缺陷反映出學生對整體法的理解并不到位,為了強化整體性思維在力學分析中的應用,就需要強化學生的整體性思維,這是運用整體法的前提。一是關注力學知識的歸納,這可以發(fā)揮思維導圖的作用,構建關于物理力學的知識系統(tǒng),讓學生掌握力學知識的推導過程和相互之間的關系,提升物理思維層面的全局觀和整體意識。二是重視總結(jié)力學題型,除了上述兩種外,在解決關于物體運動的題型時也能使用整體法,學生在總結(jié)題型規(guī)律和持續(xù)練習中,就會逐漸深化整體思維。
2.重視對空間想象力的培養(yǎng)
部分力學題目并不會提供圖例,要想使用整體法,就要先理解題目并且繪制力學圖例,這是很多學生容易出現(xiàn)錯誤的環(huán)節(jié),基本都是源于空間想象力不足。所以,為了強化整體法的科學運用,教師就必須開發(fā)學生的物理思維,其中就包括空間想象力。首先,教師要引導學生想象物體運行和受力的全過程,逐漸提升學生空間想象的準確性,豐富學生的情景化思維;其次,要重視物理繪圖,將其與空間想象力的培養(yǎng)相結(jié)合,除了繪制受力圖之外,也要繪制題目所陳述的情景圖,在整體把握的基礎上再進行受力分析,實現(xiàn)解題過程中的思維轉(zhuǎn)化,為整體法的運用創(chuàng)設條件。
結(jié) 語
綜上所述,整體法是創(chuàng)新化的解題思路,對精簡分析過程和提升解題效率非常有益,其在力學題目中的運用較廣,很多力學題型都可以借由整體性思維來處理,抓住題目內(nèi)容和問題的關鍵所在,避免煩瑣的分析過程,快速解答力學題目。針對學生在整體法運用中的問題,教師也需要從整體性思維的養(yǎng)成以及空間想象力的發(fā)展這兩個維度加以重視,強化學生的物理思維,使學生在分析力學問題時形成全局意識,進而保障高效地解決力學題目。
[參考文獻]
譚張杰.淺談高中物理力學解題中整體法的運用[J].農(nóng)家參謀,2017(23):154.
作者簡介:王成銳(1973.12—),男,甘肅慶陽人,本科學歷,一級教師,優(yōu)秀教師。