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1、整体法和隔离法、等效法、对称法的运用物理问题的解题技巧命题趋势高考越来越注重考能力，从一定意义上说方法是能力的基础但高考不会纯粹考方法方法的考查一般会采取隐性的形式，渗透在具体的物理问题中同时，能力不仅仅体现在能否把一道题解出来，更体现在是否解得巧妙、是否快捷上2000年理综试卷中，有一道三个电阻星形连接的实验题；测三次电阻，列三个方程的一般思路，很多同学都能想到，难度并不大，但方程解起来极其繁琐而命题者的意图是考查考生能否想出另一种简捷的解法，考的是方法这里，方法的考查涉及的不光是这一道题的得分，还涉及到是否能给别的题留出充裕的时间，提高整卷的分值知识概要中学物理教学大纲明确指出：“要重视概
2、念和规律的应用，使学生学会运用物理知识解释现象，分析和解决实际问题”，这就是说，不仅要运用物理知识解决实际问题，而且要有意识的领悟物理解题的思维方法中学物理所涉及的科学思维方法，以及由此而产生的解题技巧和方法很多，本专题仅对其中几种作一介绍：一、整体法和隔离法在解答物理问题时，往往会遇到有相互作用的两个物体或两个以上的物体所组成的比较复杂的系统分析和解答这类问题，确定研究对象是关键对系统内的物体逐个隔离进行分析的方法称为隔离法；把整个系统作为一个对象进行分析的方法称为整体法隔离法的优点在于能把系统内各个物体所处的状态、物体状态的变化的原因以及物体间相互作用关系分析清楚，能把物体在系统内与其他物
3、体相互作用的内力转化为物体所受的外力，以便应用牛顿第二定律进行求解缺点是涉及的因素多比较繁杂整体法的优点是只须分析整个系统与外界的关系，避开了系统内部繁杂的相互作用，更简洁、更本质的展现出物理量间的关系缺点是无法讨论系统内部的情况一般地说，对于不要求讨论系统内部情况的，首选整体法，解题过程简明、快捷；要讨论系统内部情况的，必须运用隔离法实际应用中，隔离法和整体法往往同时交替使用选择研究对象是解决物理问题的首要环节在很多物理问题中，研究对象的选择方案是多样的，研究对象的选取方法不同会影响求解的繁简程度对于连结体问题，通常用隔离法，但有时也可采用整体法如果能够运用整体法，我们应该优先采用整体法，这
4、样涉及的研究对象少，未知量少，方程少，求解简便；不计物体间相互作用的内力，或物体系内的物体的运动状态相同，一般首先考虑整体法对于大多数动力学问题，单纯采用整体法并不一定能解决，通常采用整体法与隔离法相结合的方法二、等效法等效法就是在保证某一方面效果相同的前提下，用理想的、熟悉的、简单的物理对象、物理过程、物理现象替代实际的、陌生的、复杂的物理对象、物理过程、物理现象的思想方法合力与分力、运动的合成与分解、电阻的串联与并联、交流电的有效值等都是等效法在物理学中的实际应用等效法在物理解题中也有广泛的应用，主要有：物理模型的等效替代；物理过程的等效替代；作用效果的等效替代在应用等效法解题时，应知道两
5、个事物的等效不是全方位的，只是局部的，特定的、某一方面的等效因此在具体的问题中必须明确哪一方面等效，这样才能把握住等效的条件和范围三、对称法自然界和自然科学中，普遍存在着优美和谐的对称现象对称性就是事物在变化时存在的某种不变性物理中对称现象比比皆是，对称的结构、对称的作用、对称的电路、对称的物和像等等一般情况下对称表现为研究对象在结构上的对称性、物理过程在时间上和空间上的对称性、物理量在分布上的对称性及作用效果的对称性等利用对称性解题时有时能一眼看出答案，大大简化解题步骤从科学思维方法的角度来讲，对称性最突出的功能是启迪和培养学生的直觉思维能力用对称性解题的关键是敏锐地看出并抓住事物在某一方面
6、的对称性，这些对称性往往就是通往答案的捷径点拨解疑【例题1】 如图1所示，甲、乙两个带电小球的质量均为m，所带电量分别为q和-q，两球间用绝缘细线连接，甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在的空间有方向向左的匀强电场，电场强度为E，平衡时细线都被拉紧 （1）平衡时可能位置是图1中的（ ）（2）1、2两根绝缘细线的拉力大小分别为（ ）A， B，C， D，【点拨解疑】（1）若完全用隔离法分析，那么很难通过对甲球的分析来确定上边细绳的位置，好像A、B、C都是可能的，只有D不可能用整体法分析，把两个小球看作一个整体，此整体受到的外力为竖直向下的重力2mg，水平向左的电场力qE（甲受到的）、水平向右
7、的电场力qE（乙受到的）和上边细绳的拉力；两电场力相互抵消，则绳1的拉力一定与重力（2mg）等大反向，即绳1一定竖直，显然只有A、D可能对再用隔离法，分析乙球受力的情况乙球受到向下的重力mg，水平向右的电场力qE，绳2的拉力F2，甲对乙的吸引力F引要使得乙球平衡，绳2必须倾斜，如图2所示故应选A（2）由上面用整体法的分析，绳1对甲的拉力F1=2mg由乙球的受力图可知因此有应选D点评：若研究对象由多个物体组成，首先考虑运用整体法，这样受力情况比较简单，在本题中，马上可以判断绳子1是竖直的；但整体法并不能求出系统内物体间的相互作用力，故此时需要使用隔离法，所以整体法和隔离法常常交替使用【例题2】（
8、1994年高考全国卷）如图3所示，质量M=10kg的木楔ABC静止于粗糙的水平面上，动摩擦因数=0.02在楔的倾角为=30的斜面上，有一质量m=1.0kg的木块从静止开始沿斜面下滑，当滑行路程s=1.4m时，其速度v=1.4m/s，在这过程中楔没有动，求地面对楔的摩擦力的大小和方向（重力加速度取10m/s2）【点拨解疑】 若采用隔离法，分析楔M时，受的力特别多，求解繁琐该题中，虽然m与M的加速度不同，但仍可用整体法，只是牛顿第二定律应写成由得木块m沿斜面向下运动的加速度为 将物块m和木楔M看作一个整体，他们在竖直方向受到重力和地面的支持力；在水平方向如果受力只能是摩擦力，暂设其存在，大小位Ff
9、 ，楔的加速度为零，只有物块加速度a，如图4所示，沿水平方向和竖直方向分解物块加速度a对整体在水平方向上运用牛顿第二定律，得解得 Ff = 0.4N因为Ff应与ax同向所以木楔受到的摩擦力水平向左点评：若一个系统内各个物体的加速度不相同，又不需要求系统内物体间的相互作用力时，利用牛顿第二定律应用整体法解题方便很多本题也可以用隔离法求解，请同学们试一试 【例3】图所示，光滑的金属球B放在纵截面为等边三角形的物体A与坚直墙之间，恰好匀速下滑，已知物体A的重力是B重力的6倍，不计球跟斜面和墙之间的摩擦，问：物体A与水平面之间的动摩擦因数是多少？ 【解析】首先以B为研究对象，进行受力分析如图由平衡条件
10、可得： N2=mBgctg300 再以A、B为系统为研究对象受力分析如图。 由平衡条件得： N2=f f=(mA+mB)g 解得 =3/7【例4】如图所示，两个完全相同的重为G的球，两球与水平地面间的动摩擦因市委都是，一根轻绳两端固接在两个球上，在绳的中点施加一个竖直向上的拉力，当绳被拉直后，两段绳间的夹角为。问当F至少多大时，两球将发生滑动？【解析】首先选用整体法，由平衡条件得F2N=2G 再隔离任一球，由平衡条件得Tsin(/2)=N 2Tcos(/2)=F 联立解之【例5】如图所示，设A重10N，B重20N，AB间的动摩擦因数为0.1，B与地面的摩擦因数为02问：（1）至少对B向左施多大
11、的力，才能使A、B发生相对滑动？（2）若A、B间有1=04，B与地间有=0l，则F多大才能产生相对滑动？【解析】设A、B恰好滑动，则B对地也要恰好滑动，选A、B为研究对象，由平衡条件得： F=f地+2T选A为研究对象，由平衡条件有 T=fA fA=0.110=1N f地=0.230=6N F=8N同理F=11N【例6】将长方形均匀木块锯成如图所示的三部分，其中BC两部分完全对称，现将三部分拼在一起放在粗糙水平面上，当用与木块左侧垂直的水平向右力F作用时，木块恰能向右匀速运动，且A与B、A与C均无相对滑动，图中的角及F为已知，求A与B之间的压力为多少？【解析】以整体为研究对象，木块平衡得F=f合
12、又因为 mA=2mB=2mC且摩擦因数相同，所以【例题3】如图5所示，轻弹簧的一端固定在地面上，另一端与木块B相连，木块A放在木块B上，两木块质量均为m，在木块A上施有竖直向下的力F，整个装置处于静止状态（1）突然将力F撤去，若运动中A、B不分离，则A、B共同运动到最高点时，B对A的弹力有多大？（2）要使A、B不分离，力F应满足什么条件？【点拨解疑】 力F撤去后，系统作简谐运动，该运动具有明显的对称性，该题利用最高点与最低点的对称性来求解，会简单的多（1）最高点与最低点有相同大小的回复力，只有方向相反，这里回复力是合外力在最低点，即原来平衡的系统在撤去力F的瞬间，受到的合外力应为F/2，方向竖
13、直向上；当到达最高点时，A受到的合外力也为F/2，但方向向下，考虑到重力的存在，所以B对A的弹力为（2）力F越大越容易分离，讨论临界情况，也利用最高点与最低点回复力的对称性最高点时，A、B间虽接触但无弹力，A只受重力，故此时恢复力向下，大小位mg那么，在最低点时，即刚撤去力F时，A受的回复力也应等于mg，但根据前一小题的分析，此时回复力为F/2，这就是说F/2=mg则F=2mg因此，使A、B不分离的条件是F2mg【例题4】 图6为电压表和电流表测定电源的电动势和内电阻的电路图，采用的是电流表外接法若已知电压表和电流表的内电阻分别为RV和RA，试计算用这个电路测得的电动势及内电阻的相对误差 【点
14、拨解疑】按实验原理的要求，电流表和电压表的读数应分别是总电流和路端电压从电路结构看，电流表读数确是总电流，但由于电流表有电阻，所以电压表的读数不是路端电压，这样就造成系统误差运用等效法把电源和电流表作为一个整体看成一个新的等效电源，如图7中虚线框所示，此时电压表确实接在这个新电源的两端，读数确是路端电压，而此时电流表的读数仍表示总电流因此根据电压表和电流表的读数测得的E和r是这个新电源的电动势和内电阻的真实值新电源实际上是由电池和电阻RA串联而成，设电池的电动势和内电阻分别是E0和r0，应有如下对应关系E= E0 r= r0+RA相对误差分别为 针对训练1如图8所示，一块均匀的半圆形薄电阻合金
15、片，现将它按图甲方式接在电极A、B之间，求其电阻值（电极电阻忽略不计）2三个质量、形状相同的斜面体放在粗糙的水平地面上，另有三个质量相同的小物体从斜面顶端沿斜面滑下，由于小物体与斜面间的摩擦力不同，第一个物体匀加速下滑，第二个物体匀速下滑，第三个物体以初速度v0匀减速下滑，如图9所示，三个斜面均保持不动，则下滑过程中斜面对地面压力A BC D3如图10所示电路由8个不同的电阻组成，已知R1=12，其余电阻阻值未知，测得A、B间的总电阻为4，今将R1换成6的电阻，则A、B间的总电阻变为 4用细塑料棒弯成半径为R的圆弧，如图11所示，A、B间的空隙为l，Rl将电量为Q的正电荷均匀分布于环上，求圆心O处的电场强度5如图12所示，在平行于水平地面的有理想边界的匀强磁场
