高中物理解题方法指导之连接体——整体隔离法

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高中学生感觉物理学习困难是普遍存在的事实，究其原因颇多，解决这一难题，让学生摆脱这一困境并不是一朝一夕的事情, 而是一项艰巨的工作,但毋庸置疑，若能让高中学生在特定的时间内，特定的环境中，建立物理模型，寻找破解方法，解答特定的习题，迅速提炼出合适的解题方法对于提高学习兴趣，增强学习物理的信心，最终解决学习物理困难的问题，提高物理学习的能力是很有帮助的。实际上，掌握科学的思维方法是培养高素质人才的途径，也是素质教育的一个重要措施。拉普拉斯曾经说过：“研究解决问题的方法对于科学的进步并不比发现 问题本身有更少用处。”

高中物理常用解题法有以下几种：整体法和隔离法、合成分解法、图象法、构建模型法、等效替代法、对称法、微元法、割补法，等等。接下来笔者将通过对一些高考试题的解析，浅析整体隔离法在高中物理解题中的灵活应用。

一、方法介绍

在物理学中，两个或两个以上物体相互连接构成的系统称为连接体。研究连接体组成的系统的运动以及系统中的个体的受力、运动情况时，通常先把系统当成研究对象，找到一定的规律，然后再隔离出系统中的某一物体作为研究对象，作进一步的分析，称之为整体隔离法。综合、灵活地运用整体法和隔离法，可使问题的解决更简单快捷。

二、整体隔离法在平衡问题中的应用

源题：如图1所示，用等长的轻绳悬挂两个质量相同的小球a、b，今在两小球上分别施加大小相等、方向相反的水平恒力，则平衡后应该如图2中的 （ ）

图1 图2

解析：将a, b视为整体，水平方向合力为O，所以上段轻绳一定处在竖直方向上。再隔离b，知下段绳将向左偏，故选A.

变式题

（1）变“施一般力”为“施电场力”

习题1：如图3所示，用等长的轻绳悬挂两个质量相同的小球a、b，今使两小球分别带有等量异种电荷，而使整个装置处在水平方向的匀强电场中，则平衡后应该如图4中的 （ ）

图3 图4

解析：a, b两小球受匀强电场的作用力分别为向右、向左且大小相等，同上分析，能很快得出选项A.

（2）变“水平施力”为“倾斜施力”

习题2：如图5所示，用等长的轻绳悬挂两个质量相同的小球a、b，今在两小球上分别施加大小相等、方向相反、且与水平线夹角相同的恒力，则平衡后应该如图6中的（ ）

解析：同上分析，选A。

图5 图6

（3）变“力大小相等”为“力大小不等”

习题3：如图7所示，用等长的轻绳悬挂两个质量相同的小球a、b，今在两小球上分别施加大小分别为3F和F、方向相反的水平恒力，则平衡后应该如图8中的（ ）

图7 图8

解析：视a,b为整体，水平方向合力大小2F，向右，总重力2mg，所以上段轻绳与竖直方向夹角tan a=■F/mg，偏右；隔离b，下段绳左偏与竖直方向夹角tanβ=F/mg=tan a，所以应选B.

（4）变“质量相同”为“质量不同”

习题4：如图9所示，用等长的轻绳悬挂两个质量分别为2m和m小球，今在两小球上分别施加大小分别为3F和F、方向相反的水平恒力，则平衡后应该如图10中的（ ）

图9 图10

解析：同上分析，上段绳偏右，与竖直方向夹角tan a=2F/3mg，下段绳偏左，与竖直方向夹角tanβ=F/mg，B>a故选D.

从以上各题可以看出，尽管高中物理题型多变，有些甚至表面上看背景新颖，富有时代气息，但万变不离其宗，其内在的实质就是中学物理的知识内容体系。掌握基本的方法技能，掌握基本模型的分析，就可以“以不变应万变”。多题归一，将有利于理清分析问题的思路，认识和掌握解决问题的一般性方法，同时还可有效地防止思维定势。

那么，在分析和求解连接体问题时，遇到的关键问题是什么呢？是研究对象的选取！

⒈隔离法的选取原则

需要求物体之间的作用力就要把物体从系统中隔离出来，分析物体的受力情况和运动情况，隔离法是受力分析的基础，应重点掌握．

⒉整体法的选取原则

不需要求物体之间的作用力，可以把它们看成一个整体(当成一个质点)来分析整体的受力情况和运动情况。

例1（天津卷）如图所示，表面粗糙的固定斜面顶端安有滑轮，两物块P、Q用轻绳连接并跨过滑轮（不计滑轮的质量和摩擦），P悬于空中，Q放在斜面上，均处于静止状态。当用水平向左的恒力推Q时，P、Q仍静止不动，则

Ａ．Q受到的摩擦力一定变小

Ｂ．Q受到的摩擦力一定变大

Ｃ．轻绳上拉力一定变小

Ｄ．轻绳上拉力一定不变

解析：当只需研究系统内物体的受力时，那么只用隔离法就可以。隔离P，因P总处于静止，所以绳对P拉力等于P的重力不变.再隔离Q，因不知P、Q质量关系，所以未施水平力时Q受的摩擦力方向可沿斜面向上，也可能沿斜面向下，故施水平力后Q受的摩擦力大小变化不能确定。所以选D.

例2（海南卷） 如图，质量为M的楔形物块静置在水平地面上，其斜面的倾角为θ。斜面上有一质量为m的小物块,小物块与斜面之间存在摩擦。用恒力F沿斜面向上拉小物块，使之匀速上滑．在小物块运动的过程中，楔形物块始终保持静止。地面对楔形物块的支持力为( )

A．（M＋m）g B．（M＋m）g－F

C．（M＋m）g＋Fsinθ D．（M＋m）g－Fsinθ

解析：当只需研究系统受到的外力时，那么只用整体法就可以。将m、M视为整体,将F分解水平方向和竖直方向,则可知选D.还可以知道M受到的摩擦力向右,大小为Fcosθ。