下载文档原格式
等效思想在中学物理中的广泛应用许昌实验中学蔺世杰2012年3月等效思想在中学物理中的广泛应用许昌实验中学蔺世杰等效替代法是科学研究中常用的思维方法之一，是物理学中处理问题的一个基本方法。
等效替代法就是在保持某种效果（作用效果或运动效果）不变的前提下，用简单的、熟悉的、易于研究的物理模型或物理过程替代原来复杂的、陌生的物理模型或物理过程，使问题的研究和处理过程变得简单、方便。
等效法是物理学中的一个基本方法，在习题教学中经常使用。
某些物理习题在直接求解无法获得正确答案时，需要我们根据学习中熟知的基本物理模型或物理过程的特点和实质，对问题进行等效性替代，从而使问题得到快速解决。
所以，在物理学习和日常训练中，我们要注重等效思想的培养和锻炼。
在应用等效替代法处理问题时一定要把握问题的实质，注意等效条件，不可随意乱套乱用。
正确使用等效替代方法不仅有利于解决习题中的问题，还有利于加深对物理知识和规律的理解和掌握。
在中学物理教学中采用等效替代法进行问题研究的情况随处可见：用有质量的几何点替代研究对象，用几个分力的作用效果替代合力的作用效果，用简单的分运动替代复杂运动在某一方向上的效果，用匀速圆周运动物体的投影替代物体的简谐振动，用新的等效场替代重力场与电场的复合场，用串、并联关系明确的电路替代串、并联关系不明确的电路，用电流的有效值替代复杂多变的交流电的效果，还有对常见的重力场中的等效摆长和等效重力加速度、电场中的等效距离、磁场中的等效长度和等效速度等，也都体现了等效思想在中学物理中的广泛应用。
一、 基本模型的等效在物理学习过程中，经常会遇到几种较为典型的复杂物理模型，如果能够借助熟知的简单物理模型进行等效替代，问题将显得常见而易于解决。
我们常见的、熟知的简单模型如：重力场中的平抛运动、竖直平面内的圆周运动，万有引力场中天体间的绕行、双星模型，简谐运动中的单摆模型，动量中的子弹射木块模型、人船模型等等；如果能熟悉这些模型的特点和实质，可以从这些特点和实质出发，进而对一些复杂的、陌生的物理模型进行等效替代，问题就可迎刃而解，也充分体现等效替代这种能够化繁为简的巧方法的简捷所在。
等效替代法初中物理实验题目：等效替代法初中物理实验——研究电阻的串、并联关系引言：电阻是物理学中的重要概念，是电路中影响电流的因素之一。
我们知道，在电路中，电阻可以进行串联和并联连接，但是它们有什么区别呢？本实验通过等效替代法的方式，探究了电阻的串联和并联关系，并且提供了一种简单可行的实验方法。
实验目的：通过手工搭建电路、测量电流和电压的方法，研究串联和并联连接的电阻之间的关系，理解等效替代法的应用。
实验材料：1. 电源箱2. 电流表和电压表3. 导线4. 3个不同电阻5. 万用表实验步骤：1. 将电源箱的负极和电阻R1的一端连接起来，把电源箱的正极和电阻R3的一端连接起来，将电源箱的正负极和电阻R2的两端连接起来。
这样，我们就搭建了一个串联电路。
2. 将两个电流表分别连接到电阻R1和电阻R3上，并记录下电流值I1和I3。
3. 利用电压表分别测量电阻R1和电阻R3的电压值U1和U3。
4. 计算串联电路中的总电流I、总电压U和总电阻R。
5. 将电源箱的正负极与电阻R1的两端连接起来，将电阻R2和电阻R3的一端分别与电源箱的正负极相连。
这样，我们就搭建了一个并联电路。
6. 将电流表连接到电阻R1上，并记录下电流值I1。
7. 利用电压表分别测量电阻R1、电阻R2和电阻R3的电压值U1、U2和U3。
8. 计算并联电路中的总电流I、总电压U和总电阻R。
实验结果与分析：通过上述实验，我们可以对比串联和并联电路的特点得出以下结论：1. 串联电路中的总电阻等于各个电阻之和，即R = R1 + R2 + R3。
2. 并联电路中的总电阻等于各个电阻倒数之和的倒数，即1/R =1/R1 +1/R2 + 1/R3。
这说明在串联电路中，电阻是相加的关系，而在并联电路中，电阻是相加倒数再取倒数的关系。
这种关系被称为等效替代法。
实验思考：通过此次实验，我们不仅掌握了等效替代法的应用技巧，还深入了解了串联和并联电路的特点。
在日常生活中，电路的串联和并联连接是非常常见的，通过此实验我们可以更好地理解和应用电路的原理。
例 说 等 效 替 换 法 在 物 理 实 验 中 的 应 用等效替换法，顾名思义是指在保证效果相同的情况下，将一些陌生的、复杂的、较难处理的问题用人们熟悉的、简单的、易于处理的问题来替换。
如曹冲称象的做法就是在运用等效替换法，在研究串、并联电路电阻时引入总电阻，在研究物体受几个力时引入合力，也采用了等效替换法。
在中考试题中也不断出现对等效替换法应用的考查。
例1．如图，在桌面上竖立一块玻璃板，把一支点燃的蜡烛放在玻璃板前面，可以看到玻璃板后面出现蜡烛的像，要想研究玻璃板成像的特点，关键问题是确定像的位置。
仔细想想，实验时具体做法是___________ 。
我们这样确定像的位置，凭借的是视觉效果的相同，因而可以说是采用了___________ 科学方法。
解析：另取一支相同的蜡烛放在玻璃板后面移动，直到看上去它跟玻璃板前面的蜡烛的像完全重合。
采用了等效替换法。
例2．用如图甲所示的电路可以测量一个未知电阻的阻值，其中Rx 为待测电阻，R 为电阻箱( 用表示)，s 为单刀双掷开关，R 。
为定值电阻．某同学用该电路进行实验，主要步骤有：A ．把开关S 接b 点，调节电阻箱，使电流表的示数为I,B ．读出电阻箱的示数RC ．把开关S 接a 点，读出电流表的示数为ID ．根据电路图，连接实物，将电阻箱的阻值调至最大(1)上述步骤的合理顺序是___________________ (只需填写序号)．(2)步骤A 中电阻箱调节好后示数如图乙所示，则它的示数为________ Ω．若已知R 。
的阻值为1O Ω，则待测电阻的阻值为 Ω．(3)本实验所采用的物理思想方法可称为_______________(选填“控制变量法”或“等效替换法”)．解析：从步骤上看，前后两次的电流是不变的，要达到这一效果，则电路中Rx 、 R 。
的阻值应该相等，即Rx 的阻值大小就是R 。
的阻值大小。
这种处理问题的思想就是等效替换。
答案：(1)DCAB (2)47 47 (3) 等效替换法。
初中物理中等效替代法的实验
物理学中等效替代法，是一个关于电路元件替换的方法。
在电路中，如果两个电路中元件的特性相同，那么这两个电路是等效的，可以相互替代。
这个方法通常应用于电路的简化以及电路分析中。
试验方法：
材料：电源、电压表、电阻、电容、电感、开关、导线、万用表。
操作步骤：
1、连接一条导线，连接电源的正极和一个电压表。
2、将电阻器、电容器、电感器和开关逐一连接到电路上。
开关起初关闭。
3、开关闭合前后电路的表现进行比较。
4、连通任意两种元件的电路，使它们以一种等效方式连接。
5、将等效的电路与原电路分别进行比较。
6、观察电路对电压、电流、电器等其他参数的影响，详细比对各类元件的替代形式。
结果分析：
通过此实验，了解到在电路分析中进行等效替代的优点。
其一，可以实现电路的简化，减少材料使用；其二，可以更清晰地表示电路的结构，与电路分析的关系，从而更容易找出错误；其三，可以帮助我们更加深入地理解电路中的设计思想和维护要点。
结论：
等效替代法在电路分析和设计中是非常有用和方便的，可以使我们更加准确地判断电路的失效情况，提高电路的可靠性。
在学习物理中，此类实验有助于我们理解电路中元件的特性，进而更好地掌握电路基础知识。
同时，还能训练我们观察和分析问题的能力，增强创新意识和实践能力。
初中物理教学中等效替代法的应用一、等效替代法概念及作用对于等效替代法来说，其作为一种科学的思维方法，指的是从事物间的等同效果出发，通过一定的替换来学习和研究物理现象、过程、规律的一种方法[2]。
在初中物理教学中，通过使用等效替代法可以将复杂的物理现象和过程转化为简单的、等效的问题，使得人们对物理现象更加容易熟悉和理解，便于对物理问题的处理和研究。
将等效替代法融入初中物理问题分析与解决过程中，既有利于疑难复杂的物理现象和问题的简单化，又对于学生运用知识的灵活性、解决问题技能的迁移性等具有积极作用。
在初中物理教学中，逐步培养和发展学生的等效替代思维，可以有效促进学生能够更加明确和深刻的理解物理实质，对于初中物理教学任务和目标的实现具有显著效果。
此外，应用等效替代法还有助于学生综合素质能力的提升以及科学思维方法的培养，对于后期学生各方面的学习奠定了坚实的基础。
二、等效替代法在初中物理教学中的实践应用等效替代法中心思想是保持效果相等，因此在初中物理教学中等效替代法的应用实例较多，下面列举几个应用实例进行说明，具体有：1.在浮力教学中应用初中物理教学关于浮力教学中，以“曹冲称象”为典型案例（如图1所示），这其中就是利用了等效替代法原理。
曹冲之所以采用这种方法对大象进行称重，主要是由于当时称量工具量程不够，因此其利用了等效、化整为零的原理，通过控制住水的密度和船的吃水深度，使用石头替代大象，测量出石头的重量即为大象的体重。
图1 “曹冲称象”示意图2.在平面镜成像中应用在解决平面镜成像问题中，采用等效替代方法[3]，将原先的平面使用玻璃板替代（如图2所示），既可获得与平面镜基本相近的成像效果，又可以透过玻璃板同时观察到A蜡烛的成像与B蜡烛。
通过平面镜成像实验，可以比较物和像的大小位置等，巧妙地解决了确定像的位置和大小的问题。
在平面镜成像中使用等效替代方法的巧妙之处在于利用两个完全相同的蜡烛，探究物与像的大小相同。
等效替代法科学方法物理
等效替代法是指在科学研究中，通过寻找替代的方法或者模型
来解决问题或者进行实验。
在物理学中，等效替代法可以被应用在
多个方面。
首先，在实验设计中，等效替代法可以用于寻找替代实验方法。
例如，如果某个实验需要大量资源或者时间，科学家们可以尝试寻
找等效的实验方法来达到相似的研究效果，但是成本更低或者更高效。
这样可以节约资源并且提高实验的可行性。
其次，在物理模型的建立中，等效替代法可以用于寻找替代的
物理模型来描述同样的现象。
例如，对于复杂的物理系统，有时候
可以使用简化的等效模型来描述其行为，从而使得问题的分析和求
解更加容易。
这种等效替代模型在物理学中是非常常见的。
另外，等效替代法也可以在数据分析和解释中发挥作用。
在物
理实验中获得的数据可能会受到各种误差和干扰，科学家们可以尝
试寻找等效的数据处理方法来减小误差或者提取更有用的信息，从
而得到更可靠的结果。
总的来说，等效替代法在物理学中是一种非常有用的科学方法，它可以帮助科学家们更好地设计实验、建立模型和分析数据，从而
推动物理学领域的研究和发展。
通过应用等效替代法，我们可以更
全面地理解物理现象，提高研究的效率和可靠性。
等效替代法在初中物理实验教学中的实践探究摘要：在初中物理教学过程中，运用了多种研究方法，其中等效替代法是一种较为常见的教学方法。
等效替换法，是指探索物理现象和规律，以使问题更复杂、更直观，或由于实验本身的局限性，或由于实验设备的局限性，不能直接观察、揭示其规律性，常用的等效方法有相似或共同的特点，而不是直观的现象。
采用等效替代法进行初中物理教学，可以使初中生更好地掌握物理知识，提高物理课堂教学质量。
关键词：初中物理；实验教学；等效替代法；应用探究在新课程改革和教学改革的趋势下，初中物理教学也出现了多种教学方法。
在各种教学方法中，等效代换法也是一种比较重要的教学方法，它可以使许多物理问题变得更加直观、简单，降低学习难度。
因此，在初中物理教学中应采用等效替代法，使初中生更好地掌握物理知识，提高物理课堂教学质量。
一、等效替代法的概念和作用（一）等效替代法的概念等效替代法是指根据事物之间的等效关系，以替代的形式学习和掌握某些物理现象、物理规律和物理规律变化的教学方法。
物理现象总是相对复杂而且难以学习。
因此，初中物理教学中的等效替代法可以使一些物理知识相对直观、简单，便于教师讲解，有利于初中生的学习知识和记忆。
这是一种具有一定科学性的思维方法。
（二）等效替代法的作用等效替代法的教学功能不可低估，它可以有效地降低物理知识的学习难度，提高课堂教学效率，提高初中生理解和分析物理知识的能力。
透过比较复杂的物理现象，让初级中学认识物理问题的实质，加深对物理知识本质的认识，并促进教学目标的实现。
不仅如此，它还具有相应的力量促进初中生科学思维意识的形成，可以帮助初中生提高综合分析能力，为学习物理知识打下相关的思维基础。
二、初中物理实验教学等效替代法的应用实验教学是初中物理教学的重要内容。
没有实验教学，很难谈论物理教学。
物理实验教学是解决许多物理现象相对复杂性的重要途径。
许多物理现象只有通过实验教学才能有效地解决。
初级中学学生只能通过实验教学解决一些物理现象或问题的奥秘。
等效替代法在初中物理中的应用
徐桂芳
【期刊名称】《科学大众:科学中考》
【年(卷),期】2022()9
【摘要】等效替代法是指在研究某一个物理现象和规律的过程中,因实验本身的特殊限制或因实验器材等限制,不可以或很难直接揭示物理现象本质,而采取与之相似
或有共同特征的等效现象来替代的方法.初中物理教学中常用等效替代法解决教材
中的一些难题,能促进课堂中的“结论”教学向“过程”教学的转变,有利于培养学
生的探究精神和创新思维能力,提高学生的科学素养.中考物理主要考查平面镜成像、测未知电阻和测物质密度等实验中等效替代法的应用.
【总页数】3页(P11-13)
【作者】徐桂芳
【作者单位】不详
【正文语种】中文
【中图分类】G63
【相关文献】
1.初中物理教学中等效替代法的应用
2.初中物理"等效替代法"的探索与应用
3.转换法与等效替代法在初中物理实验教学中的应用——以一堂测量人体血液密度的实
验复习课为例4.例谈等效替代法在初中物理中的运用5.等效替代法在初中物理解
题中的应用
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
等效替代法在初中物理中的应用摘要：物理学是一门重视规律探索和实验操作的课程，教师应用等效替代法进行教学，可以让学生对物理规律和物理实验有更清晰的认识，使学生对物理学习的兴趣提升。
本文深入分析了等效替代法的含义及其在初中物理教学中的作用和具体应用策略，以期对初中物理教学方法的改进有积极意义。
关键词：等效替代法；密度测量；初中物理；引言：教师在进行初中物理的教学时应该重视对学生进行方法的指导，使学生不仅学习到知识，还能够了解物理规律，可以独立进行物理实验，从而提升其学习的高度。
在物理学习中，教师应重视探索知识的过程，创新教学方法，改进教学策略，利用等效替代法可以激发学生的潜在能力，从而为学生学习物理奠定坚实的基础。
一、等效替代法的含义等效替代法就是寻找事物之间的等同效果通过替代对物理知识、现象和规律进行分析与学习，将较为复杂的物理知识和实验步骤转化为易于学生理解的、简单的物理现象[1]。
在进行物理教学的时候，教师应用等效替代法对物理过程进行讲解，可以使物理题的分析更加简单，并且可以灵活运用物理知识，实现知识的迁移，促进学生学习能力的提升。
在物理教学中应用等效替代法，可以激发学生的思维，使学生能够更容易理解所学的物理知识，让学生在学习中获得事半功倍的效果。
二、等效替代法在物理教学中的作用（一）深化对知识的认识在应用等效替代法进行初中物理的教学时，教师需要带领学生对相关物理知识和物理现象的本质进行分析，找到其最本质的特点，然后分析物理现象产生的关键，从而对物理现象进行解剖。
在学习的过程中，通过等效替代，可以让学生了解到各种物理知识和物理现象的本质，从而使学生对物理问题有更加透彻的认识，避免其在学习的过程中走弯路。
利用等效替代法教学，有利于教师实现教学目的，从而完成教学目标。
（二）指导实验更好地完成物理学需要进行大量的实验，物理知识和物理规律也都是在实验的基础上得到的，而实验中又存在很多科学方法。
物理实验需要在一定的目的下有计划的进行，等效替代法的应用于物理实验中，可以对物理实验的进行起到指导的作用，并且可以对实验的现象进行解释，对实验出现的误差进行分析，从而使实验的结果更加科学。
“等效替代法”在初中物理实验中的应用
“等效替代法”是以效果相同为出发点，对所研究的对象提出一些方案和设想进行一种等效处理的方法。
这种方法具有启迪思考、扩大视野、触类旁通的作用，是物理学研究问题常用的方法，常用于将复杂的问题简单化。
例如：对物体进行受力分析时的“合力”、研究串、并联电路的“等效电阻”等。
在初中物理实验中，等效替代法常用于一些缺少实验器材的物理实验中。
没有实验器材测定的物理量，可以由已知的物理量和已有的实验器材用公式或定律通过计算、实验得到来替代它，替代的条件是效果必须相同。
一、测定固体和液体的密度
“用天平和量筒测固体和液体的密度”是初中物理的重要学生实验，其原理是：用天平测出固体和液体的质量，用量筒测出固体和液体的体积V，根据密度的定义：ρ＝mV计算出固体和液体的密度。
天平和量筒是实验中重要的测量工具。
1、不用量筒，只用天平等器材测定液体的密度。
用天平可以测定液体的质量，没有量筒我们无法直接测定出液体的体积，只有用另一种已知密度的液体替代它，替代的条件是等效，即体积相等。
通常我们用同一个容器分别装满不同的液体来实现体积相等。
实验步骤：①取一个空瓶，用天平测得其质量为m0
②将瓶中装满水，用天平测得其质量为m1
③将瓶中的水倒干净，再装满待测液体，用天平测得其质量为m2
则，待测液体的密度ρ液=m2-m0m1-m0 ·ρ水
解法：由实验步骤可知水的质量m水=m1-m0
液体的质量m液=m2-m0
水的体积V水=m水ρ水=m1-m0ρ水=V液
待测液体的密度ρ液=m液V液=m2-m0 m1-m0 ·ρ水
2、不用量筒，只用天平等器材测定固体的密度。
要用体积相等的物体来替换，通常采用“排水法”。
（如下图所示）
实验步骤：①将烧杯中盛满水，用天平测得水和烧杯的总质量为m0
②将物体浸没在水中，用天平测得剩余的水和烧杯及物体的总质量为m1
③将物体从水中取出后，用天平测得剩余的水和烧杯的总其质量为m2
则，待测固体的密度ρ固=m1-m2m0-m2·ρ水
解法：由实验步骤可知固体的质量m固=m1-m2
固体排开水的质量m水=m0-m2
排开水的体积V水=m水ρ水=m0-m2 ρ水=V固
则，待测固体的密度ρ固=m固V固=m1-m2m0-m2·ρ水
3、不用天平，只用量筒等器材测定固体的密度。
没有天平，我们无法直接测定固体的质量，只能用一种密度已知的物体替代它，替代的条件是质量相等。
通常用水的质量来替代固体的质量。
（如下图所示）
实验步骤：①将量筒中装入适量的水，水面升高到的位置为V0
②将固体放入量筒中使其漂浮在水面上（若要下沉，可以做成船一样的空心体），水面升高到的位置为V1
③将固体压入水中浸没时，水面升高到的位置为V2
则，待测固体的密度ρ固=V1-V0V2-V0·ρ水
解法：由实验步骤可知固体的体积V固=V2-V0
固体排开水的体积V水=V1-V0
由阿基米德原理得：F浮=G水=G固
固体排开水的质量m水=ρ水V水=ρ水·（V1-V0）
则，待测固体的密度ρ固=m固V固=V1-V0V2-V0·ρ水
4、不用天平，只用量筒等器材测定液体的密度。
（密度计的工作原理）
用一种密度已知的物体替代它，替代的条件是质量相等，通常用水的质量来替代液体的质量（挑选一个漂浮体：能漂浮在水和液体的表面上）。
实验步骤：①将烧杯中装满水，放入物体漂浮后，用量筒测出物体排开水的体积为V1
②将烧杯中的水倒干净，再装满待测液体，放入同一物体漂浮后，用量筒测
出物体排开待测液体的体积为V2
则，待测液体的密度ρ液=V1V2·ρ水
解法：由阿基米德原理得：漂浮在水面上F浮=G水=G物
漂浮在液面上F浮=G液=G物
漂浮体排开水的质量等于排开液体的质量：m浮=m水=ρ水·V1
待测液体的密度ρ液=m液V液=V1V2·ρ水
二、测定未知电阻的阻值
“伏安法测电阻”是初中物理学中测电阻的基本方法：用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I，由公式R=UI可以计算出电阻的阻值大小。
电压表和电流表是实验中的主要测量工具。
1、不用电流表，只用电压表等器材，测出未知电阻的阻值大小。
没有电流表无法直接知道通过未知电阻的电流大小，只有通过已知阻值大小的电阻的替换，替换的条件是通过两个电阻的电流相同，即：两个电阻串联。
（如下图所示）
实验步骤：
①将已知电阻R0、未知电阻Rx、电源、开关用导线连接成一个串联电路。
②将电压表分别并联在已知电阻R0和未知电阻Rx的两端，测出它们两端的电压分别为U0和Ux。
则，未知电阻Rx=UxU0·R0
解法：串联电路中各处的电流都相等：Ix=I0=U0R0
未知电阻Rx=UxIx=UxU0·R0
2、不用电压表，只用电流表等器材，测出未知电阻的阻值大小。
没有电压表无法直接知道电阻两端的电压大小，只有通过已知阻值大小的电阻的替换，替换的条件是两个电阻两端的电压大小相同，即：两个电阻并联。
（如右图所示）
实验步骤：
①将已知电阻R0、未知电阻Rx并联在电路中。
②将电流表分别串联在已知电阻R0和未知电阻Rx的两条支路上，分别测出通过它们的电流为I0和Ix。
则，未知电阻Rx=I0Ix·R0
解法：并联电路中各支路两端的电压都相等，即：Ux=U0=I0R0
未知电阻Rx=UxIx=I0Ix·R0
教师在教学时能引导学生在形成设计思路、解答物理问题过程中运用等效替代法，使学生明确在分析和解答物理问题时，抓住实验仪器中的主要矛盾，通过物理量之间的内在联系，多方面、多角度的分析论证，找到替代实验仪器的巧妙方法，并加以提炼、简化，学生就会在学习中逐渐尝试用“等效替代法”开创性地解决遇到的实际问题。
