基于整體法的高中物理解題教學研究

劉麗娟

(江蘇省徐州市豐縣教師發(fā)展中心 221700)

新課改下的高中物理學科教學的目的及要求發(fā)生了深刻變革，其中最大的一個變化就是物理學科教學的根本出發(fā)點不再是教會學生求解物理考試問題，而在于有計劃地培養(yǎng)高中生物理觀念和物理思想等來促進他們物理核心素養(yǎng)的發(fā)展.然而，以往的物理解題教學中主要側重“題海戰(zhàn)術”訓練，卻沒有考慮物理問題求解本質及相關求解思想的有效滲透及應用，以至于直接影響了最終的物理解題教學效果.此時加快革新物理解題教學方法，強化解題思想與方法的滲透顯得尤為重要.

1 整體法及其在高中物理解題教學中應用的價值

所謂的整體法，是指在剖析問題的過程中可以立足于整個過程或者系統(tǒng)視角開展分析或研究活動的一種方法.整體法貫徹的思維過程是從局部到全局，是系統(tǒng)論中非常重要的一個思維方法，在力學分析領域中的應用尤為廣泛.實際上，整體法是一種非常有價值的思維方法，在數(shù)學、物理等側重思維運用的學科問題求解中具有廣泛應用.基于整體法的靈活應用，可以從宏觀或整體視角來對問題的變化規(guī)律或者內在本質進行揭示，避免中間無關緊要的繁瑣計算環(huán)節(jié)，保證可以快速找到求解問題的突破口.因為基于整體法的有效運用，可以在受力分析過程中只考慮整體對象之外的受力情況，而不考慮整體對象內部彼此之間的相互作用力(內力).基于這種整體思維方式，可以在求解某些復雜物理問題過程中更好地對其中整體或者全過程受力情況進行明確，同時可以立足于整體視角來對事物變化規(guī)律和內在本質進行解釋，很好地規(guī)避了中間無關整體計算的繁瑣推理及計算過程，最終可以幫助學生快速求解物理問題.比如，在面對相對靜止的系統(tǒng)受力分析時，可以靈活地運用整體法來對整個物理問題求解過程進行簡化，保證快速幫助他們突破物理問題求解難關.與此同時，基于整體法的靈活應用，可以很好鍛煉學生思維的靈活性，使他們不再局限于正向思維方式套用物理計算公式或模板來求解問題，而可以巧用整體法來對相關物理問題進行深入剖析.

2 整體法在高中物理解題教學中應用的策略

2.1 應用于受力分析題求解

受力分析題是一類最為常見的物理問題，實際的教學過程中要注意傳授給學生一些針對性的受力分析技巧與方法，以此可以更好提高他們求解受力分析題的效率.而此時如果可以將整體法傳授給他們，那么可以幫助他們在分析受力分析題的過程中對其中關鍵的受力分析對象進行明確，簡化整個受力分析過程，避免因為過多干預因素而直接影響了受力分析的可靠性與有效性.

例1圖1中的水平地面上擱置有一個大磅秤(秤②)，上面擱置一個大的木質箱子，并在箱子中放置一個小磅秤①，并且上邊站立有一個人.在某一時刻該人發(fā)力向上推舉木箱子的頂部，但是人和其他物體在這時候都保持靜止狀態(tài)，試求這時候大磅秤與小磅秤二者的示數(shù)會如何變化( ).

A.秤①和秤②的示數(shù)均增加

B.秤①的示數(shù)相應增加，秤②的相應示數(shù)不變

C.秤①的示數(shù)相應增加，秤②的相應相應減小

D.秤①的示數(shù)相應增加，秤②的相應相應增加

圖1

解析本道受力分析題主要考查了高中生受力分析能力.在對問題進行剖析過程中，如果僅僅采取常規(guī)思路，那么由于整體圖1中沒有涉及到具體的受力大小數(shù)值，所以抽象性及繁雜性等特征比較突出，以至于直接增加了學生受力分析的難度.但是如果此時他們可以靈活地應用整體法來對問題進行剖析，那么就可以使他們更加準確地對整體和局部二者之間的相關性進行正確梳理.在對秤②示數(shù)變化情況進行分析過程中，可以將木箱子、秤①、人幾個對象當成一個整體來進行分析，木箱子之內人向上推舉箱子頂部的力屬于內力，不需要進行考慮，所以這時候秤②本身的示數(shù)不會出現(xiàn)改變.而在對秤①的示數(shù)變化情況進行分析過程中，可以將人作為研究對象來對其向上推舉木箱子頂部進行分析，此時必然會受到木箱子本身的反作用力，所以秤①本身的示數(shù)會相應地增加.基于整體法的靈活應用，可以快速確定本道題正確選項是選項B.

2.2 應用于多次作用題求解

多次作用方面的物理問題求解過程也非常繁瑣，如果學生無法在分析問題中選對方法，那么不僅可能會涉及到繁瑣計算，也可能會增加問題求解錯誤的出現(xiàn)概率.而基于整體法在物理問題求解中的有效運用可以對整個問題求解步驟進行簡化，使他們可以在分析及解決問題中少走彎路，不僅提高了問題求解準確度與效率，同時也可以借此來幫助他們深刻理解相關物理問題的本質.

例2如圖2，在某一光滑水平地面之上擱置5個質量相同的小物塊，它們彼此之間間隔一定距離構成一條直線.然后給予第一個小物塊一定的初動能E0來使其依次同剩余幾個小物塊相繼發(fā)生碰撞，每次碰撞之后彼此不在分開.最后這五個小物塊構成一個整體，試求此時其動能是多少？

圖2

解析針對本道物理題的求解，如果學生求解中采用常規(guī)的思路進行剖析，那么需要對各個物體的碰撞過程進行逐一考慮，過程非常繁瑣，尤其是在每一個碰撞環(huán)節(jié)中都需要有效地運用動量守恒定律來對問題進行剖析，整體求解過程非常復雜，浪費了時間不說，也增加了學生犯錯的可能性.但是如果指導學生靈活應用整體法來剖析這道題目，那么就可以將這五個小物塊看成一個整體.此時只需要進行簡要計算即可快速找到最終問題的正確答案，而不必需要進行逐步分段分析，求解結果可靠性大大提升.

基于這種整體法的運用，可以將整個問題求解過程進行簡化，保證學生可以準確求解問題，避免因為其中某個環(huán)節(jié)出錯而影響了最終解題結果的準確性.

2.3 應用于簡諧運動題求解

簡諧運動也是一類高中物理問題求解中經(jīng)常涉及到的物體基本運動形式之一，是高考考查的一個重要知識點.在求解相關物理類型題時，如果直接套用公式，那么問題分析起來可能同樣比較復雜，難度較大.此時如果可以巧用整體法，那么可以幫助學生快速確定問題求解的突破口，尤其是可以聯(lián)系實際的類型題來靈活地應用隔離法與整體法來巧妙地構建問題求解方程，那么就可以快速簡化整個問題求解過程.

例3如圖3，現(xiàn)有一個質量是M，勁度系數(shù)是k的彈簧振子，在某個時刻于振子上面擱置一個質量是m的小木塊，使其可以和M一同于光滑水平地面上進行運動.已知小木塊本身受到的回復力F滿足F=-k′x，x是彈簧離開平衡位置處的位移量，試求k′/k的值？

圖3

解析略.

2.4 應用于物理綜合題求解

在物理問題求解過程中，綜合類物理問題也比較多見，會對學生思維的靈便性、解題能力等綜合能力具有較高要求，單純調用單一方面物理知識是無法求解相關物理問題的，必須要綜合調用多方面的物理學科知識，借助邏輯思維、抽象思維等思維能力的有效應用，在整體法等解題方法的支持下來對整個物理問題求解過程進行簡化，最終可以幫助學生快速確定問題求解的突破口與核心思路.但是必須要注意指導學生對整體法等一些有效解題方法的應用思路、流程以及注意事項等進行明確.

例4如圖4，在某一光滑的水平面上擱置有滑塊A、B和C，它們各自質量分別是2m、m和3m.已知其中滑塊A和滑塊B之間壓縮有一個彈簧并借助不計重力和不可伸縮的繩子連接起來(注：彈簧與滑塊A和B之間沒有栓接起來).在最初的時候，滑塊A和B均以相同初速度v0向右方移動，滑塊C保持靜止狀態(tài).某一時刻，連接滑塊A與B之間的細繩突然斷裂，滑塊A和B被彈簧彈開，之后滑塊B與滑塊C之間發(fā)生碰撞并且粘結起來，最終3個滑塊的速度恰好保持一致，試求這個運動過程中彈簧本身所釋放出來的彈性勢能同整個系統(tǒng)損失的機械能之比.

圖4

解析略.

由此可見，基于整體法的靈活應用可以幫助學生仔細地梳理自己求解物理綜合問題的思路，并且可以分別結合不同的研究對象來靈活地設計整體法應用的對象，保證可以通過靈活應用整體法、局部法等物理問題分析方法來對整個求解過程進行簡化，力求可以快速、準確地確定問題求解的突破口，最終可以幫助學生迅速求解問題，提高了他們整體的物理問題求解能力.但是要注意的是對整體法應用于物理問題求解時必須要考慮它們彼此之間內力是否可以忽略，不能夠任意選擇兩個物體當成一個整體來進行剖析，否則就可能會因為錯誤應用整體法而造成錯解問題的出現(xiàn).

總之，整體法是提高高中生物理問題求解能力的一種重要解題方法.在高中物理解題教學中融入整體法期間，要注意針對受力分析、簡諧運動等不同類型的物理問題，靈活運用整體法來對整個問題求解過程進行簡化，配合局部法等解題技法的靈活應用來幫助學生快速找到求解問題的突破口與思路，最終可以使他們運用整體法來快速解決相應物理問題.