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浅析整体法和隔离法在高中物理 教学中的应用研究论文

发布时间:2022-09-21 11:31:22 文章来源:SCI论文网 我要评论














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摘  要 :整体法与隔离法看似是对立的,但其本质却是统一的,既能将几个物体当做是整体,又 能将其与周围环境隔离. 因此,高中物理的课堂教学中,教师需注重整体法与隔离法的解题思想渗 透,以实现解题思想与方法优化的同时,促进学生自身形象思维发展与提高.

关键词 : 高中物理;整体法;隔离法;教学;应用

物理作为具有较强生活性的一 门学科,通过物理知识的学习,通常能够使学生更好的理解与掌握 实际生活中存有的物理现象. 高中物理的内容中,力 学通常是重点,不论是课程的安排,还是考试中的占比,都能体现出该知识点. 在对力学问题进行解决时,常规思路就是与已知条件相结合分析受力情况, 明确物体的实际受力状况,以形成构造力学的等式, 也就是隔离法处理,对于部分的物理问题而言,物理 受力的状况通常极为复杂,若拆分了受力系统,就会 造成相应的干扰项,并影响到学生自身的判断,因此,在处理相关物理问题的时候,需试着将系统看作 成整体,也就是整体法. 因此,高中物理的课堂教学中,教师需注重整体法与隔离法的渗透,以促进学生 的思维发展以及解题过程的优化.
 
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1 整体法与隔离法概述

1. 1 整体法

1. 1. 1 整体法内涵

整体法主要是将几个物体当做是个整体,或者 将看着有明显的不同特点与性质的物理过程当做整体进行处理. 对于整体法而言,是高中物理教学中常 用的基本方法,也是研究物理教学整体系统或过程 开展的分析与研究方法. 力学的学习中,则是将几个 物体当做成一个整体,将当做研究对象进行受力分 析,只是对整体对象以外的物体对于整体呈现的作 用力(外力)进行分析,而不用考虑其内部中的互相 作用力(内力) .

1. 1. 2 整体法选用原则

整体法的运用不是很广泛,并非所有平衡问题 与动力学都能通过整体法进行研究. 通常来说,求解 问题符合下述几种情况的时候,则能通过整体法运 用原则:(1)相同性质物体作为研究对象来解决物 理问题. (2)不受到其他细节干扰,系统的解决单一 物理问题. (3)运用物理规律解释应用系统问题,如 整体受力分析、动量定理、机械能量守恒定律等. (4)涉及到多个物体或多个过程作为一个整体来研 究,一般采用整体法,例如:平衡状态需要系统分析 外力,而非系统内部各种物体之间的互相作用,也就 是内力;突出主要的矛盾,也就是研究的外力,并避 开其次要矛盾,也就是系统内力. 其优点是帮学生理清一个系统完整的受力情况,及整个运用过程,从整 体视角出发揭示事物的变化规律. 避免中间过程的 复杂分析,有利于更准确解决物理问题.

1. 1. 3 整体法解题的步骤

(1)将研究对象看做一个整体,对整个受力分 析,避免分析系统内部之间的力;

(2)分析除整体以外的物体,对整体所施加的 作用力,或者对运动过程实施分析;

(3)建立多种思维模式,体现一种综合性思维, 重视知识的综合和思维组合,整体思维不仅建立在 理论性较强,具有较高的物理研究价值,还需要运用 整体思维研究分析.

1. 2 隔离法

1. 2. 1 隔离法内涵

隔离法主要指把研究对象由周围环境当中隔离 出来实施单独研究,该研究对象既能是个物体,也能 是物体的某个部分,广义上讲,隔离法还包含了将物 理过程由整个过程隔离. 同时,隔离法还是指对物理 问题当中单个物体或者单个过程实施分析与研究的 一种方法,将其运用于力学中,则是将分析的物体由 有关物体体系当中隔离,将其当作研究对象,分析研 究对象之外的物体对于该对象形成的作用力,而不 考虑具体研究对象对于其他的物体形成的作用力. 

1. 2. 2 隔离法选用原则

隔离法的应用通常较为广泛,大部分是力学问 题,将研究对象从系统中隔离出来系统分析,或是将 研究过程从整体过程中隔离出来分析. 通常物理模 型运用到隔离法可以有效解决教学难题,但是由于 复杂且繁琐的计算过程,为解题带来不小的难度. 为 此,在选用隔离法解决物理模式时应当注意以下几 点原则. (1)将某个过程从整体过程中分离出来,如 果求解目标是某一个过程中间的物理量,从这个状 态中提取后分析. (2)求解目标当中某个运动物体 出现的变化. (3)研究系统内部物体之间存在相互 作用,求解系统当中某个具体运动规律.

1. 2. 3 隔离法解题的步骤

(1)研究对象从周围环境中隔离出来单独分析,这个研究对象可以是物体,也可以是物体的一部分.     (2)将一个物理过程从其过程中全部隔离出来.    (3)求解对象之间计算内力或者加速度,优先选择隔离法.

(4)挖掘已知的物理量与未知的物理量的隐含 关系,并选择相应的物理规律,列出对应的方程并加 以求解. 其运用优点是容易看清单一物体的运动情 况,清楚了解每个物体在每段过程里的运动状况. 利 于将复杂的物理题目简单化、单一化. 与此同时,隔 离法在教学中便于学生掌握,适合物理知识初学者应用.

2 整体法和隔离法在高中物理教学中的应用策略

2. 1 多物体整体

单一物体形成的系统,可以根据牛顿第二定律 写为 F =ma,而两个或者两个以上的物体形成的系 统,当系统中各物体加速度各不相同,牛顿第二定律 依然适用,即能写为 :F =m1 a1  +m2 a2  +m3 a3  +m4 a4…+m a

2. 1. 1 应用于平衡状态中

例如,如图 1 可知,质量分别是 m1 、m2 的两个物 体经过轻质弹簧进行连接,通过力 F 的作用,沿着水平方向进行匀速直线的运动,且 m1 在地面,而 m2 在空中,同时力 F 和水平方向呈现 θ 角,那么,m1 所受到的支持力 FN 与摩擦力f 是正确关系的为(       ) .

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图1
 
 

A. FN  =m1 g+m2 g - Fsin θ

B. FN  =m1 g+m2 g - Fcosθ

C.f=Fcosθ

D.f=Fsin θ解析  本题解题法为整体法.

答案 :AC

2. 1. 2 应用于牛顿运动定律中

例如,如图 2 可知,光滑的水平面上放着质量是m 与 2m 的四块木块,其中,由两个的质量是 m 的木块中间通过不能伸长的轻绳进行连接,且木块之间最大的静摩擦力是 μmg,现在通过水平拉力 F 拉一个质量是 2m 的木块,将四个木块通过相同速度进行运动,轻绳对 m 的拉力最大是(       ) .

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图2

A. 3μmg/5   B. 3μmg/4   C. 3μmg/2   D. 3μmg

答案 :B

2. 2 多过程整体

在遇到物理习题中涉及到多个运动过程的题型,应当采用隔离法先拆分过程,就能找出其遵循的规律,如机械能守恒、动量守恒的定律,因此,教师可引导学生将其视为一个整体,一次性列出方程解答,这样能够省略中间过程,而且还能防止解很多的方程,以促使学生的解题效率与速度得到切实提高.例如,质量是 M、内壁间距是 L 的箱子处于光滑的水平面,箱子的中间有个质量是 m 的小物块,箱子地板与小物块之间的动摩擦是 μ,在初始时候,小物块停留于箱子的正中间,如图 3,现给出小物块水平朝右的初速度是 v,小物块和箱壁经过 N 次碰撞后,又会回到箱子的正中间,与箱子呈相对静止. 假设碰撞都存有弹性,在这个过程中,系统所损失掉的动能是(       ) .

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图3

A. mv2 /2        B. ( mM)/2 ( m+M)v2

C. NμmgL/2    D. NμmgL

将 N 次的碰撞看作为整体,在具体解题的时候,就不需要考虑中间的碰撞细节,只有找出系统化初、末的状态,就能有效简化问题. 答案 :BD.3

整体法与隔离法运用的应用要点在处理物理问题是,不能孤立看待整体法或隔 离法,两者在解题思路上看似相互相对立,但又形成 统一关系,由实际问题的具体情况作为出发点,灵活 的选择研究对象,合理的选择应用的方法. 大部分题 目都要求综合运用两种方法,实际应用顺序也比较 固定,也就是求取外力的时候,先隔离再整体;求取 内力的时候,则是先整体,再隔离,不论是哪种,都是 为了求解出共同加速度.

综上所述,整体法更加注重对整体系统和外界 环境的相互作用进行分析,而忽视了系统内的物体 见互相作用的关系,这种处理问题,能够更直观的看 出物理量的关系,但却无法理清楚系统中物体内部 的作用关系. 以此为基础,就能通过隔离法进行问题 解决,通过整体法进行补充,因此,在物理问题的解 决时,如物理试题是求取外力,则优先选择整体法; 如物理试题是求取内力,则需优先选择隔离法,从而 使学生实现高效解题.

参考文献 :

[ 1 ]  罗娟. 整体法和隔离法在高中物理力学中的应 用 [ J ] . 中学生数理化(高考理化),2019 ( 9 ) :1 - 2 .

[2 ] 冉五一. 基于整体法和隔离法的高中物理教学 思考 [J ] .  中 国 校 外 教 育 ( 中 旬 ),2018 ( 1 ) :24 - 25 .

[3 ] 吴正飞. 整体法与隔离法在高中物理中的应用 [J ] . 数理化学习(高中版),2018(8 ) :36 - 37 .

[4 ] 宋惠龙. 浅析整体法和隔离法在高中物理习题 求解中的应用[J ] . 数理化解题研究,2019( 1 ) :33 - 34 .

[5 ] 周廷亮. 整体法和隔离法在高中物理解题中的应 用研究[J ]. 中国科技纵横,2017(2 ) :2+ - 5.

[6 ] 夏茂林. 整体法和隔离法在高中物理解题中的 应用探讨[J ] . 科学家,2017,5 (24) :34 - 35 .

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