夏榮芝
摘要:整體法與隔離法是分析物理問題的重要方法,對提高學生分析能力以及物理學習成績具有重要促進意義。初中物理教學中,應(yīng)做好教學內(nèi)容研究,結(jié)合學生所學,為學生講解整體法和隔離法相關(guān)理論,并注重將整體法與隔離法滲透至解題教學中,不斷提高學生整體法與隔離法應(yīng)用意識,促進學生解題能力與水平的進一步提升。
關(guān)鍵詞:初中物理;教學;整體法;隔離法;運用
中圖分類號:G633.7 ?文獻標識碼:A文章編號:1992-7711(2021)08-075
整體法是從宏觀角度分析物體受力情況與運動規(guī)律,可使學生從整體上把握物理情境。隔離法則是對物體受力情況與運動規(guī)律的具體化分析。整體法與隔離法具有統(tǒng)一性,應(yīng)用于初中物理教學中,不僅有助于加深學生把握物理知識本質(zhì),而且可以很好地提高學生的解題能力,因此,為提高學生靈活運用整體法與隔離法解答物理習題的能力,應(yīng)注重為學生講解其在解題中的具體應(yīng)用。
一、用于分析滑塊受力
對滑塊的受力情況分析是初中物理各類測試常考問題。很多學生在進行受力分析時往往受到滑塊運動狀態(tài)的干擾不知如何下手,或者憑借自身的主觀臆斷進行判斷,出錯率較高。教學中應(yīng)為提高學生解題正確率,為學生講解整體法與隔離法知識,使其認識到該方法可用于分析運動滑塊的受力情況,提高其整體法與隔離法在解題中的應(yīng)用意識。一方面,結(jié)合教學內(nèi)容以及自身授課經(jīng)驗,優(yōu)選經(jīng)典例題,為學生認真剖析解題過程,使其把握整體法與隔離法應(yīng)用時的注意事項,養(yǎng)成運用該種方法分析問題的習慣。另一方面,做好合理的教學安排,積極創(chuàng)設(shè)相關(guān)問題情境,對學生進行訓練,不斷提高學生整體法與隔離法應(yīng)用熟練程度。
例1,如圖1所示,在木板M上放置兩個滑塊P和Q,F(xiàn)=10N,它們一起沿水平地面做勻速直線運動,設(shè)P、Q和M間的接觸面都是水平的,則( )
A.木板M所受地面的摩擦力大于10N
B.木板M受到地面的摩擦力小于10N
C.滑塊P所受的摩擦力等于10N
D滑塊Q所受的摩擦力等于10N
該題目看似復雜,但只要通過合理的分析方法,把握物體的受力情況,看其與自身的運動狀態(tài)是否相符。分析該題目時,先用整體法進行分析,因為三個物體一起做勻速直線運動且F=10N,則M會受到水平向左大小為10N的摩擦力。而后使用隔離法分別對Q和P進行分析。因為Q受到的力F=10N,因此,其受到M對它水平向左大小為10N摩擦力。以P為研究對象可知,其不受摩擦力。綜上可知正確答案為D選項。
二、用于分析滑輪受力
滑輪是初中物理教學的重要知識點,相關(guān)習題情境靈活多變,其中對滑輪受力情況的分析,具有一定的技巧,難度較大,不少學生望而生畏。在日常訓練中解答相關(guān)習題的出錯率較高。為幫助學生樹立學習自信,使其更好的攻克這一學習的難點,在教學實踐中,一方面為學生深入講解定滑輪與動滑輪受力與繞線之間的關(guān)系,使學生熟練掌握定滑輪與動滑輪的受力特點,為正確運用整體法與隔離法進行滑輪受力分析做好鋪墊,可以使用多媒體技術(shù)幫助學生理解問題。另一方面,講解相關(guān)例題時給學生留下充足的思考、討論時間,引導學生嘗試著使用整體法與隔離法進行分析,使學生感受整體法與隔離法的具體應(yīng)用過程,給其以后類似問題的解答帶來啟發(fā)。
例2,一工人體重為500N,使用如圖2所示的裝置將100N重的貨物運到高處。已知動滑輪重力為50N,筐的重力為130N。不考慮輪與軸、繩與滑輪間的摩擦力以及繩的重量。求人的拉力是多少時才能把東西調(diào)到高處?人對筐的壓力是多少?
該題目創(chuàng)設(shè)的情境較為抽象,很多學生因?qū)喌氖芰η闆r理解不深入,而不知如何作答。認真讀題,回顧所學的動滑輪知識可知,解題時先用整體法進行分析。整個系統(tǒng)的重力需要有人的拉力承擔。系統(tǒng)總的重力G=G人+G貨+G輪+G框=500N+100N+50N+130N=780N,而繞動滑輪的繩子共有三根,因此,人力的拉力F=13G=13×780N=260N。求人對筐的壓力,需要將人隔離開來,采用隔離法進行分析。人受到自身重力、筐的支持力,繩子拉力處于平衡狀態(tài),即,滿足G人=N筐支持+F,代入解答N筐支持=G人-F=500N-260N=240N,由作用力和反作用力可知,人對筐的壓力為240N。
三、用于分析物體浮力
浮力是初中物理中較為抽象的知識點。為使學生徹底掌握、靈活應(yīng)用所學知識,解答相關(guān)習題的能力,教學中應(yīng)注重以下內(nèi)容的落實:其一,為深化學生理解,講解計算浮力的相關(guān)公式時應(yīng)引導學生運用現(xiàn)有知識儲備嘗試著推導浮力的計算公式,并給予學生推導過程的點撥,使學生知其然更知其所以然,真正的理解計算公式中各字母表達的含義,避免在解題中張冠李戴。其二,圍繞具體題目,在課堂上與學生一起采用整體法與隔離法進行分析,尤其通過與學生進行互動,引導學生自己找到正確的解題思路,加深對浮力知識的深層次理解與認識,進一步增強其解題的自信,使其在以后遇到類似的問題時,能夠透過現(xiàn)象看本質(zhì),高效地加以求解。
例3,如圖3使用細繩系一重為3N的石塊,浸入到盛水的底面積為50cm2的圓柱形容器中(容器重力不計)。容器原液面高10cm。浸入石塊后水面上升了2cm,但水并未從中溢出,g取10N/kg。石塊靜止時請問繩子受到的拉力為多大?細繩繃緊、石塊靜止時容器對水平地面的壓強是多少?
解答該題需要根據(jù)要求解的問題,選擇合理的研究對象,靈活運用整體法與隔離法。其中求解繩子受到的拉力需要以石塊為研究對象,即,采用隔離法分析。石塊受到自身重力G,拉力F拉、浮力F浮處于平衡狀態(tài),滿足G=F拉+F浮,則F拉=G-F浮,而F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×2×50×10-6m3=1N,則F拉=G-F浮=3N-1N=2N。根據(jù)壓強計算公式:P=FS可知,需要知道系統(tǒng)的總重力,這就需要采用整體法進行分析。G水=1×103kg/m3×10N/kg×50×1010-6m3=5N,則F=G石+G水-F拉=3N+5N-2N=6N,則P=6N/5×10-3m3=1.2×103Pa。
四、用于分析磁體受力
初中物理部分習題創(chuàng)設(shè)的情境涉及到磁體。分析磁體受力情況時應(yīng)認識到磁體的特殊性,即,同性磁極相互排斥,異性磁極相互吸引。很多學生在分析相關(guān)問題時,容易漏掉磁鐵之間的引力和斥力,導致解題的錯誤。為提高學生分析磁體受力相關(guān)問題的能力,一方面要求學生具體情況具體分析,應(yīng)具備利用整體法與隔離法分析問題的意識,尤其為保證學生分析問題的正確性,應(yīng)注重為學生示范運用整體法與隔離法分析磁體受力的具體過程。另一方面,要求學生做好解題思路的總結(jié),牢固把握分析磁體受力的相關(guān)細節(jié),尤其鼓勵學生相互交流相關(guān)的解題經(jīng)驗,在認識到自身不足的同時,積極借鑒他人的優(yōu)秀解題方法,不斷提高自身的解題能力。
例4,如4所示,兩個質(zhì)量均為m的條形磁鐵A和B,將其豎直放置在水平面上。通過一個彈簧秤通過一根細線豎直向上的磁鐵A,若彈簧秤的讀數(shù)為mg,則B對A的支持力F1以及水平地面對B的支持力F2分別為( )
A.F1=0,F(xiàn)2=mg ? B.F1=mg,F(xiàn)2=0
C.F1>0,F(xiàn)2
題目涉及的兩個物體較為特殊,即,條形磁鐵不同磁極間可以產(chǎn)生吸引的作用。分析水平地面對地的支持力F2時,可將兩個條形磁鐵看作一個整體,對其進行受力分析可知,其受到向下的重力2mg,彈簧秤對其向上的拉力mg,地面對其向上的支持力F2,三個力平衡,滿足mg+F2=2mg,則F2=mg。分析B對A的支持力時,需要將A、B隔離開來。以A為研究對象,對其進行受力分析。其受到自身的向下的重力mg,B對其向下的吸引力F吸,B對其向上的支持力F1,彈簧秤對其向上的拉力mg,四個力平衡,滿足mg+F吸=mg+F1,即,F(xiàn)吸=F1>0,綜上分析,選擇D項。
綜上所述,初中物理習題靈活多變,為提高學生的學習能力,應(yīng)注重為學生講解相關(guān)的解題方法,尤其應(yīng)結(jié)合自身教學經(jīng)驗以及學生的學習實際,為學生灌輸整體法與隔離法相關(guān)知識。同時,為使學生能夠靈活整體法與隔離法解答初中物理問題,教學中應(yīng)做好受力分析基礎(chǔ)知識的講解,使學生切實夯實基礎(chǔ)。另外,還應(yīng)優(yōu)選經(jīng)典例題,為學生講解整體法與隔離法的具體應(yīng)用,使學生掌握該種方法的應(yīng)用技巧,使其在以后的解題中能夠靈活應(yīng)用,舉一反三。
參考文獻:
[1]李正清.對初中物理解題中常用方法的思考[J].智力,2020(26):75-76.
[2]王寶銀.芻議初中物理解題方法與技巧[J].數(shù)理化解題研究,2020(5):77-78.
[3]劉永樹,郭建國.整體法和隔離法在初中物理教學中的運用[J].青海教育,2017(3):47-48.
[4]劉大明.整體法與隔離法解題原則的探討[J].物理通報,2014(6):69-71.
[5]鄭宇.妙用“整體法與隔離法”解物理中考題——以2019年江蘇省鎮(zhèn)江市和蘇州市中考試題為例[J].中學課程輔導(教師教育),2020(15):87.
[6]劉春玲.用“整體法”和“隔離法”解一道中考浮力試題[J].理科考試研究,2019,26(2):38-40.
[7]鄭執(zhí).中學物理整體法思維解題分類例析[J].湖南中學物理,2017,32(4):91-93.
(作者單位:安徽省廬江第四中學,安徽 廬江 231500)