例析隔离法与整体法在物理教学中的应用

精品文档-下载后可编辑例析隔离法与整体法在物理教学中的应用[摘要]整体法与隔离法不仅适用于静力学和牛顿运动定律，在动量定理、动量守恒定律、动能定理、机械能守恒定律、能量的转化和守恒定律、热学、电学、光学中均可应用。

[关键词]整体法隔离法

我们研究的物理问题有的只涉及单一物体或单一变化过程，但更多的是涉及多个物体组成的系统或多个变化过程，根据问题所提供的条件和求解要求，可选择隔离法和整体法解题。

一、整体法与隔离法

分析此类问题要注意确定研究对象为整个系统还是整体的一部分，如果是整个系统则只需考虑系统所受外力，内力不需考虑；如果是其中的一个物体则需考虑其所受的各个力。

【例1】如图所示,在光滑的水平面上，有等质量的五个物体，每个物体的质量为m。若用水平推力F推1号物体,求：(1)它们的加速度是多少？(2)2、3号物体间的压力为多少?

解题策略：因各个物体的加速度相同，可以五个物体整体为研究对象求出整体的加速度。再以3、4、5号物体为研究对象求出2、3号物体间的压力。

解题提示：对整体，F=5ma；对3、4、5号物体，T=3ma。得a=F/5m；T=3F/5。

题练小结：例1中把问题中所涉及到的多个物体、多个过程、多个未知量作为一个整体来考虑的思维方法叫整体法；把整体的某一部分（如其中的一个物体或一个物理过程）单独从整体中抽取出来进行分析研究的方法叫隔离法。

二、多个物体的整体

【例2】在粗糙水平面上有一个三角形木块a，在它的两个粗糙斜面上分别放着质量为m1和m2的两个木块b和c，如图2所示，已知m1>m2，三木块均处于静止状态，则粗糙地面对三角形木块（）

A.有摩擦力作用，摩擦力的方向水平向右

B.有摩擦力作用，摩擦力的方向水平向左

C.有摩擦力作用，但摩擦力的方向不能确定

D.没有摩擦力作用

解题策略：由于三个物体的加速度相同，又只需判断地面对三角形木块的摩擦力，所以以三个物体整体为研究对象，很快能得到正确答案D。

拓展发散：上题中若(1)b和c都匀速下滑，而a处于静止状态；(2)a和b处于静止状态，c加速下滑，地面对三角形木块的摩擦力情况又怎样？

题练小结：当系统内各个物体的加速度相同或系统内只有一个物体有加速度，并且问题不涉及系统中某个物体的力和运动时，可用整体法求解。

三、多过程的整体

【例3】质量为m的人原来静止在甲船上，乙船上无人，甲、乙两船质量均为M并静止在水平面上。现甲船上的人水平跳到乙船上，而后再跳回甲船，求两船速率之比v甲：v乙。

解题策略：本题涉及的物理过程有：①人跳离甲船；②人跳到乙船；③人跳离乙船；④人跳回甲船。每个过程都可用动量守恒定律列方程，如此求解实在麻烦，若用整体思维方法，把人和甲、乙两船当成整体，对从起跳到跳回的4个过程统筹分析，当成一个大过程，则该大过程仍满足动量守恒定律。

解题提示：对整个过程0=(M+m)v甲－Mv乙，有：v甲:v乙=M:(M+m)。

题练小结：当所求的物理量只涉及运动的全过程时,可对整个运动过程进行研究。

四、未知量整体

【例4】有一电源，其内电阻甚大，但不知其具体数值。有两只电压表VA和VB，已知两只电压表的量程均大于上述电源的电动势，但不知两只电压表内电阻的大小，要求只用这两只电压表和若干导线、开关组成电路，测出此电源的电动势，试说明你的办法。

解题策略：本题不同于一般的计算题，是一个设计性实验题，已知条件少，难度大。但可这样思维，要测出电源的电动势，又有两只电压表，如果两只电压表并联在电源上，读数相同，没有多大意义；如果两只电压表串联在电源上，读数不一定相同，读出读数，可列出与电动势的关系式。但一个方程解不出来，自然会想到再用一只电压表测量，又可得到一个方程，并对其中两个未知量看成一个整体，就能测量并求得电源的电动势了。

解题提示：先将两只电压表、电源和电键串联连接成如图5所示电路，读出两电压表的读数UA、UB，再将电压表VA、电源和电键串联连接成如图6所示电路，读出电压表的读数UA，可列出下列方程

E=UA+UB+Ir=UA+UB+r

E=UA+Ir=UA+r

将r/RA整体看成一个未知数，可得E=。

除上述外，还有隔离法与整体法的交叉运用，这里不再举例赘述。

总之，由以上的例析可以看出：1、多过程、多物体系统应用整体法解题简捷、准确，但要注意其适用条件，隔离法解题时比整体法复杂。2、整体和部分是相对的，在解决具