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2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练第二十一章物理学史和物理思想方法专题131 等效法第一部分知识点精讲等效法亦称“等效替代法”，是科学研究中常用的思维方法之一，也是一种分析物理问题和解决物理问题的有效途径，在物理教学和科学研究中都有着广泛的应用．。
等效方法是在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下，将实际的、陌生的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、理想的、易于研究的物理问题和物理过程来研究，从而认识研究对象本质和规律的一种思想方法．等效替换法广泛应用于物理问题的研究中，如：力的合成与分解、运动合成与分解、等效场、等效电源、变压器问题中的等效电阻．1．等效法在运动学中的应用由于合运动与分运动具有等效性，所以平抛运动可看作是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动，此外，轨迹完整的斜上抛运动可等效成从最高点沿两个相反方向的平抛运动．2．等效重力法在复合场中的应用带电粒子在匀强电场和重力场组成的复合场中做圆周运动的问题，是高中物理教学中典型的题型，对于这类问题，若采用常规方法求解，过程复杂，运算量大．若采用“等效重力法”求解，则能避开复杂的运算，过程比较简洁．“等效重力法”的解法是：先求出带电粒子所受重力和电场力的合力，将这个合力视为粒子受到的“等效重力”，将a＝F合m视为“等效重力加速度”，再将粒子在重力场中的运动规律迁移到等效重力场中分析求解即可．求解的关键是找出等效最高点和等效最低点，将等效重力平移到圆心，等效重力延长线与圆的两个交点就是等效最高点和等效最低点．3．等效电源法在电路中的应用(1)如图甲所示，把电源和定值电阻串联后看作一个等效电源，则等效电源电动势与原电源电动势相等，即该等效电源电动势为E′＝E，等效电源内阻大小为原电源内阻与串联定值电阻之和，即该电源的等效内阻为r′＝R1＋r.(2)如图乙所示，把定值电阻接在电源的两端时，等效电源电动势为定值电阻和原电池内阻串联时定值电阻分到的电压，即该等效电源电动势为E ′＝U AB ＝R 1R 1＋rE ；等效电源内阻为原电源内阻和定值电阻并联后的总电阻，即该电源的等效内阻为r ′＝R 1r R 1＋r. 4.用等效长度计算动生电动势和安培力大小在电磁感应中，闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动将产生感应电动势，对于一些弯曲导体在磁场中做切割磁感线运动，我们可以把弯曲导体等效为沿垂直运动方向的直导体．5．等效电阻法在变压器问题中的应用如图甲所示，图中虚线部分可等效为一电阻R ′，等效电阻R ′＝⎝⎛⎭⎫n 1n 22R ，如图乙所示．这个结论在讨论交流电路动态变化问题时特别方便快捷，下面作一简单分析．设原线圈两端的电压为U 1，则副线圈两端的电压U 2＝n 2n 1U 1，那么副线圈中的电流I 2＝U 2R＝n 2U 1n 1R ，由此得到原线圈中的电流I 1＝n 2n 1I 2＝⎝⎛⎭⎫n 2n 12U 1R ，那么等效电阻R ′＝U 1I 1＝⎝⎛⎭⎫n 1n 22R .第二部分 最新高考题精选1. . （2021年1月浙江选考）某一滑雪运动员从滑道滑出并在空中翻转时经多次曝光得到的照片如图所示，每次曝光的时间间隔相等。
高中物理中的等效替代法物理学是研究物质运动的最基本、最普遍的规律及物质的构成、物质间相互作用的一门科学。
物理学在长期的发展过程中，形成了一整套思维方法，这些方法不仅对物理学的发展起了重要的作用，而且对其他相关学科的发展以至社会思潮和社会生活也产生了一定的影响。
自然界物质的运动、构成及其相互作用是极其复杂的，但它们之间存在着各种各样的等同性，为了认识复杂的物理事物的规律，我们往往从事物的等同效果出发，将其转化为简单的、易于研究的物理事物，这种方法称为等效替代法。
按等同效果形式的不同，可将其分为模型等效替代、过程等效替代、作用等效替代和本质等效替代等。
一、模型等效替代在物理学研究问题的过程中，我们常常用简单的、易于研究的模型来代替复杂的物理原形，这种方法称为模型等效替代法。
它既包括对各种理想模型的具体应用，也包括利用各种实物模型来模仿、再现原形的某些特征、状态和本质。
这种方法并不是对客观存在的物理对象进行研究，而是借助于对模型的研究，达到认识原形的目的。
用模型来替代原形的方法是通过抽象、概括等思维过程形成的理想模型，如质点、重心、理想气体、点电荷等，都是在一定条件下、一定的精度范围内对实际客体的一种等效替代。
下面以重心为例说明这个问题。
学生对重力似乎很熟悉，以为很简单。
但仔细一想，不那么简单，物体有无数个微小的组成部分，实际上每个部分都要受到微小的重力，这些微小重力的作用点都各不相同。
若是这样来研究重力，复杂得无从下手。
物理学的研究方法，就是设想把无数个微小的重力用一个等效的重力来替代，重心就是这个等效重力的作用点。
当然，随着条件和要求精度的变化，这些模型也要随之变化，从而用更能反映实际客体属性的模型来替代。
模型等效替代的另一种形式是用实物模型来代替实际客体，通过对实物模型的研究来认识其原形的本质属性及其规律性。
在物理教学中，经常制成发电机模型、内燃机模型、电动机模型等来模拟实际发电机、内燃机、电动机的工作过程，从而使学生更好地理解其工作原理。
工地普通工安全技术操作规程模版第一章总则第一条为保证工地普通工作人员的生命安全和身体健康，规范工地普通工的安全操作行为，提高工地普通工的安全技术水平，制定本规程。
第二条适用范围：本规程适用于工地普通工作人员。
第三条安全管理原则：预防为主、综合治理、连续改进。
第四条工地普通工的安全责任：建筑施工单位负责组织实施本规程的内容，工地普通工负责按照本规程执行工作。
第二章工地普通工岗位安全操作规范第五条工地通行安全操作规范1. 工地通行道路宽度应满足防护装置要求，并设有明显的标志和警示标识。
2. 通行道路上严禁乱穿乱骑。
3. 工地内严禁奔跑、嬉闹、玩耍等行为。
第六条材料搬运安全操作规范1. 进行材料搬运前，应先检查搬运工具和设备的安全性能。
2. 材料搬运过程中，注意身体平衡，合理摆放和固定材料。
3. 严禁超重、超高、超宽、超长等搬运。
第七条作业设备操作安全规范1. 严禁未经培训和无证上岗操作作业设备。
2. 操作作业设备前应检查设备的安全性能和使用状态。
3. 作业设备使用完毕后，应及时停止并进行安全检查。
第八条使用电器设备和工具的安全操作规范1. 使用电器设备和工具前，应检查设备和工具的安全电源连接和使用状态。
2. 使用电器设备和工具时，应穿戴好防护用品，确保自身安全。
3. 使用电器设备和工具时，应遵守操作规范和操作要求。
第九条打孔、穿墙、切割等作业的安全操作规范1. 打孔、穿墙、切割等作业前，应清理周围杂物，确保操作空间和通风。
2. 打孔、穿墙、切割等作业时，应佩戴好防护用品，采取安全防护措施。
3. 操作人员要熟悉使用的设备和工具，严禁违规操作。
第三章工地通用安全规章制度第十条工地安全培训制度1. 工地普通工应经过安全培训合格后方可上岗。
2. 工地普通工的安全培训应定期进行，不定期进行复习和考核。
第十一条工地安全检查制度1. 工地应定期进行安全检查和隐患排查。
2. 发现安全隐患应立即整改并报告相关部门。
第十二条工地事故应急救援制度1. 工地应设置应急救援装备和设施，并组织培训人员进行应急救援演练。
物理中的转换法和等效替代法
转换法和等效替代法是物理学中用于简化复杂系统分析的两种常见方法。
转换法是指将一个复杂的系统或物体转换成另一种形式，以便更容易地分析或理解。
例如，将一个复杂的电路转换成等效的简化电路，或者将一个复杂的力的作用体系转换成一个简化的力。
通过这种转换，我们可以更容易地应用已知的物理定律和原理来分析系统的行为。
等效替代法则是指用一个简化的模型或元件替代原系统中的复杂部分，以便更方便地进行分析。
例如，将一个复杂的电路中的一组元件替换成一个等效的单一元件，或者将一个复杂的物体替换成一个等效的简化模型。
这样做可以大大简化问题，并且使得分析更加直观和容易。
这两种方法都是为了简化问题的分析，使得我们可以更容易地应用已知的物理定律和原理来解决问题。
它们在物理学的各个领域都有广泛的应用，包括电路分析、力学、热力学等等。
通过使用转
换法和等效替代法，我们可以更加高效地理解和分析复杂的物理系统。
测量电阻的四种特殊方法一．等效替代法测电阻【方法解读】等效替代法测电阻：测量某电阻(或电流表、电压表的内阻)时，用电阻箱替换待测电阻，若二者对电路所起的作用相同(如电流或电压相等)，则待测电阻与电阻箱是等效的。
1.电流等效替代该方法的实验步骤如下：(1)按如图电路图连接好电路，并将电阻箱R0的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P置于a端。
(2)闭合开关S1、S2，调节滑片P，使电流表指针指在适当的位置，记下此时电流表的示数为I。
(3)断开开关S2，再闭合开关S3，保持滑动变阻器滑片P位置不变，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I。
(4)此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻R x的阻值等效，即R x＝R0。
2．电压等效替代该方法的实验步骤如下：(1)按如图电路图连好电路，并将电阻箱R0的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P置于a端。
(2)闭合开关S1、S2，调节滑片P，使电压表指针指在适当的位置，记下此时电压表的示数为U。
(3)断开S2，再闭合S3，保持滑动变阻器滑片P位置不变，调节电阻箱使电压表的示数仍为U。
(4)此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻R x的阻值等效，即R x＝R0。
【针对练习】1．某同学准备把量程为0～500 μA的电流表改装成一块量程为0～2.0 V 的电压表。
他为了能够更精确地测量电流表的内阻，设计了如图甲所示的实验电路，图中各元件及仪表的参数如下：A．电流表G1(量程0～1.0 mA，内电阻约100 Ω)B．电流表G2(量程0～500 μA，内电阻约200 Ω)C．电池组E(电动势3.0 V，内电阻未知)D．滑动变阻器R(0～25 Ω)E．电阻箱R1(总阻值9 999 Ω)F．保护电阻R2(阻值约100 Ω)G．单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2(1)实验中该同学先合上开关S1，再将开关S2与a相连，调节滑动变阻器R，当电流表G2有某一合理的示数时，记下电流表G1的示数I；然后将开关S2与b相连，保持________不变，调节________，使电流表G1的示数仍为I时，读取电阻箱的读数r。
测量电阻的四种特殊方法一．等效替代法测电阻【方法解读】等效替代法测电阻：测量某电阻(或电流表、电压表的内阻)时，用电阻箱替换待测电阻，若二者对电路所起的作用相同(如电流或电压相等)，则待测电阻与电阻箱是等效的。
1.电流等效替代该方法的实验步骤如下：(1)按如图电路图连接好电路，并将电阻箱R0的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P置于a端。
(2)闭合开关S1、S2，调节滑片P，使电流表指针指在适当的位置，记下此时电流表的示数为I。
(3)断开开关S2，再闭合开关S3，保持滑动变阻器滑片P位置不变，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I。
(4)此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻R x的阻值等效，即R x＝R0。
2．电压等效替代该方法的实验步骤如下：(1)按如图电路图连好电路，并将电阻箱R0的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P置于a端。
(2)闭合开关S1、S2，调节滑片P，使电压表指针指在适当的位置，记下此时电压表的示数为U。
(3)断开S2，再闭合S3，保持滑动变阻器滑片P位置不变，调节电阻箱使电压表的示数仍为U。
(4)此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻R x的阻值等效，即R x＝R0。
【针对练习】1．某同学准备把量程为0～500μA的电流表改装成一块量程为0～2.0V 的电压表。
他为了能够更精确地测量电流表的内阻，设计了如图甲所示的实验电路，图中各元件及仪表的参数如下：A．电流表G1(量程0～1.0mA，内电阻约100Ω)B．电流表G2(量程0～500μA，内电阻约200Ω)C．电池组E(电动势3.0V，内电阻未知)D．滑动变阻器R(0～25Ω)E．电阻箱R1(总阻值9999Ω)F．保护电阻R2(阻值约100Ω)G．单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2(1)实验中该同学先合上开关S1，再将开关S2与a相连，调节滑动变阻器R，当电流表G2有某一合理的示数时，记下电流表G1的示数I；然后将开关S2与b相连，保持________不变，调节________，使电流表G1的示数仍为I时，读取电阻箱的读数r。
高中物理等效替代法的例子
以下是 9 条关于高中物理等效替代法的例子：
1. 嘿，你知道研究合力与分力不？这就是典型的等效替代呀！就好比几个人一起拉一辆车，每个人的力就相当于分力，而总体的效果就跟有一个单独的力拉车一样，这难道不是很神奇吗？
2. 说起来电流，那用等效替代法来讲就特别清楚啦！复杂的电路可以用一个简单的等效电路来替代，就像一团乱麻被理清楚一样，你说酷不酷？
3. 还记得那让人头疼的重心吗？其实找重心的过程不就是在用等效替代法嘛！可以把一个形状不规则的物体看作是一个在重心处的质点，哇，一下子就简单多了吧！
4. 嘿呀，在分析复杂的电场的时候呀，我们就可以把它等效成几个简单电场的组合呀，这不就像是搭积木一样，把复杂的东西用简单的部分拼凑起来！
5. 当我们研究电阻的时候，也可以用等效替代法呢！有时候多个电阻的组合效果可以用一个等效电阻来表示，这不就像变魔术一样把复杂变简单了呀！
6. 哇，你想过没有，研究力臂的时候也能用等效替代法哟！把一个复杂的力臂转化成一个好理解的模型，就好像给它整了个容一样，一下子清晰了呢！
7. 我们在讲磁感线的时候呀，其实也能用等效替代法呢！把那些看不见摸不着的磁场用磁感线来表示，不就相当于找到了一个替身来帮我们直观感受嘛！
8. 嘿，在研究多个光源的光照效果时，我们完全可以用一个等效光源来替代呀，这多方便快捷，就像找到了一个快捷通道！
9. 还有呀，我们研究复杂的运动过程的时候，也常常会用到等效替代法呢！把它拆分成几个简单的运动去理解，这可真是个妙招呀！
总之，等效替代法在高中物理中那可真是太好用啦，让我们能轻松理解那些复杂的物理现象和概念呀！。
浅谈高中物理中的等效替代法福州高级中学林晓琦物理学是研究物质运动的最基本、最普遍的规律及物质的构成、物质间相互作用的一门科学。
物理学在长期的发展过程中，形成了一整套思维方法，这些方法不仅对物理学的发展起了重要的作用，而且对其他相关学科的发展以至社会思潮和社会生活也产生了一定的影响。
自然界物质的运动、构成及其相互作用是极其复杂的，但它们之间存在着各种各样的等同性，为了认识复杂的物理事物的规律，我们往往从事物的等同效果出发，将其转化为简单的、易于研究的物理事物，这种方法称为等效替代法。
按等同效果形式的不同，可将其分为模型等效替代、过程等效替代、作用等效替代和本质等效替代等。
一、模型等效替代在物理学研究问题的过程中，我们常常用简单的、易于研究的模型来代替复杂的物理原形，这种方法称为模型等效替代法。
它既包括对各种理想模型的具体应用，也包括利用各种实物模型来模仿、再现原形的某些特征、状态和本质。
这种方法并不是对客观存在的物理对象进行研究，而是借助于对模型的研究，达到认识原形的目的。
用模型来替代原形的方法是通过抽象、概括等思维过程形成的理想模型，如质点、重心、理想气体、点电荷等，都是在一定条件下、一定的精度范围内对实际客体的一种等效替代。
下面以重心为例说明这个问题。
学生对重力似乎很熟悉，以为很简单。
但仔细一想，不那么简单，物体有无数个微小的组成部分，实际上每个部分都要受到微小的重力，这些微小重力的作用点都各不相同。
若是这样来研究重力，复杂得无从下手。
物理学的研究方法，就是设想把无数个微小的重力用一个等效的重力来替代，重心就是这个等效重力的作用点。
当然，随着条件和要求精度的变化，这些模型也要随之变化，从而用更能反映实际客体属性的模型来替代。
模型等效替代的另一种形式是用实物模型来代替实际客体，通过对实物模型的研究来认识其原形的本质属性及其规律性。
在物理教学中，经常制成发电机模型、内燃机模型、电动机模型等来模拟实际发电机、内燃机、电动机的工作过程，从而使学生更好地理解其工作原理。
高中物理等效替代法例子
等效替代法是物理学的一种思维方式，以实际的物理系统中的某些元
素替代复杂的系统，从而简化分析过程。
常见的例子有：
1.利用重力力学等效替代法来分析物体在俯仰角或倾斜角上的运动：
在倾斜角为α时，可以把质点看作是处于水平面上，受到重力力的作用，求出重力力对质点的作用并与原始系统中重力力和轴力之和等效。
2.利用气动等效替代法求解流体力学问题：将流体问题中的三个力
（摩擦力、浮力和阻力）的总和替换成仅有摩擦力的单力系统（即有效力）。
3.利用电磁等效替代法来解决复杂的电磁学问题：对复杂的电磁场电
路仿真模型中的有效方向模型的参数求解，可以将波导管和绝缘体等复杂
的电磁模型替换为形状简单的电容、电感和导线的电磁模型，从而简化问
题的分析。
Җ㊀山东㊀霍风莉㊀㊀等效替代法是高中物理解题过程中常用的一种思维方式和解题方法．等效替代法是指在效果相同的前提下,将原本复杂㊁抽象㊁实际的物理过程转变为理想式的㊁简单的㊁易于理解的内容来进行处理,即等效过程,进而使得计算过程得以简化,可强化学生对于物理概念的理解．等效替代法主要可以分为物理模型等效㊁物理过程等效及作用效果等效三个方面,本文就此展开阐述,希望对读者有所帮助．１㊀物理模型等效物理模型等效 指的是利用易于研究㊁易于理解且简单的物理模型来替代原本复杂㊁抽象的物理问题,进而使得物理问题得以简化,同时加深学生对物理概念以及物理规律等知识内容的理解．在物理模型等效中,最为常见的就是将力学中的模型应用到电磁学之中,如人船模型㊁碰撞模型㊁子弹打木块模型㊁卫星模型等．事实上,在学习新的物理知识或者物理理论时,教师也常用物理模型进行讲解,将新问题与已学过的知识内容进行链接,即将新内容与熟知的物理模型进行等效处理．例１㊀如图１所示,其中的R １为定值电阻,R ２为可变电阻,电路中的电源电动势记为E ,r 是电源内阻,则下列说法正确的是()．图１A ．当R ２＝R １＋r 时,R ２有最大功率B ．当R １＝R ２＋r 时,R １有最大功率C ．当R ２最大时,电源的效率最大D ．当R ２＝０时,电源的输出功率最大当电源的内电阻保持不变时,电源的输出功率与外电阻间的关系并非简单地成正比或反比,即不是单调变化的,而是存在一定的极值:当外电阻与内电阻相等时,电源的输出功率最大．因此,在思考 当R ２的阻值为多少时,其消耗的功率最大 时,可以先对电路进行分析,由于除了R ２以外,还存在R １,因此R ２并不是电源的所有外电阻,在思考时,可以将电源与R １视为串联,进而将二者一起等效为一个新电源,如图２所示．此时R ２就相当于等效电源的全部外电阻．图２该等效电源的内阻记为R １＋r ,因此当R ２的阻值与等效电源的内阻相等时,R ２所消耗的功率达到最大值．由于R １是定值电阻,根据P ＝I ２R 可知,当R ２＝０时,电路的总电流最大,此时R １获得最大功率．当R ２最大时,外电阻最大,则路端电压最大,电源效率最大,当R １＋R ２＝r 时,电源的输出功率最大,所以选项A ㊁C 正确．２㊀物理过程等效所谓的 物理过程等效 是指利用一种或几种较为简单的物理过程来代替原有的复杂㊁烦琐的物理思维过程,进而充分简化题目思考过程,即找到一条 思维捷径 ．㊀㊀图３例２㊀如图３所示,在一个竖直放置的平面内摆上一个圆形轨道,将其半径记为R ,其最低点为O ．在最低点O 的附近放置一块小滑块,放置滑块的点记为P,滑块的质量记为m ．求质量为m 的滑块由静止状态运动至最低点O 时所需的最短时间t ．在半径为R 的圆形轨道中,该滑块所做的运动为较为复杂的变速曲线运动,因此利用牛顿运动定律㊁动量定理等方法进行求解都具有一定的难度,且计算过程较为烦琐,经过对质量为m 的滑块的受力情况及运动特征等进行分析,能够发现其运动轨迹与单摆一致．基于此,我们就可以将其等效为单摆的运动．如此,可以按照单摆模型进行运动分析,进而求出滑块由P 点运动至O 点的时间t ,即t ＝１４T ,而T ＝２πR g,代入即可得出,t ＝π２Rg ．３㊀作用效果等效等效替代法中的 作用效果等效 指的是利用一０４种相对简单的作用来代替原本复杂的两种或两种以上的物理运动,进而达到问题简化的效果．例３㊀现将一个圆形轨道竖直放置,已知该圆形轨道光滑且绝缘,其半径记为R ,现在其最低点A 放置一带电小球,带电小球质量为m ．整个空间中都存在匀强电场,该带电小球所受的电场力的大小为３３m g ,方向为水平向右．现在,在该小球上施加一个水平向右的初速度v ０,使得小球能够沿着该圆形轨道向上运动,假设小球在该初速度下能够恰好做完一个完整的圆周运动,求该初速度v ０．带电小球受到重力m g 和电场力E q ,将二者的合力视为等效重力．因此,可以认为该带电小球处于一个等效重力场之中．小球所受等效重力G ᶄ＝(m g )２＋(３３m g )２＝２３３m g ．等效重力加速度g ᶄ＝G ᶄm ＝２３３g ,与竖直方向的夹角为３０ʎ．㊀㊀图４如图４所示,B 点即为该等效重力场中此圆形轨道的最高点．而根据题意可知小球在初速度v ０下刚好进行一个完整的圆周运动．设小球运动到B 点时速度为v B ,则v B ＝gᶄR ．在等效重力场中,利用能量守恒定律可知１２m v ２０＝m g ᶄ(R ＋R c o s θ)＋１２m v ２B ,得出小球的初速度v ０＝２(３＋１)gR ．总而言之,在高中物理解题中,等效替代法作为重要的解题方法之一,通过用简单㊁直观的内容代替原本复杂㊁烦琐的物理内容和过程,能够有效地简化物理题目,达到化繁为简㊁化抽象为形象的目的．学生在解决物理问题时,要对物理问题及相关的物理模型进行不断的比较和分析,进行全面的思考和讨论,充分理解物理过程,在此基础上再利用等效替代法进行解题,使问题更加直观和易于解决,提升学生的解题能力．(作者单位:山东省邹平市黄山中学)Җ㊀安徽㊀孙自停㊀㊀培养学生的核心素养是近几年教学中的重要教学目标,广大教师都在为真正的素质教育贡献自己的智慧,一切教学活动都围绕着学生的全面发展而展开．同样,作为相对公平的人才选拔方式,高考也越来越重视学生能力的考查,意在通过试题最大限度地反映学生的核心素养．目前,高考物理试题中核心素养的考查方式主要依托于生活情境的设置,在学生解决实际问题的过程中检测他们的知识迁移和应用能力．本文将对高考物理试题中基于生活情境的核心素养的考查方式进行简单阐述,并对学生的高中物理知识复习方式提出建议,希望能对师生有所帮助．１㊀基于生活情境的核心素养考查方式必备知识㊁关键能力㊁学科素养㊁核心价值 是高考物理试题的主要考查内容,通过试题考查学生能力的主要方式便是创设生活化的情境,让学生从所给情境中提取有效的物理知识,然后结合所学解答问题,进而反映学生核心素养的培养效果．下面结合２０２０年高考物理全国卷Ⅰ的个别试题进行分析．１ １㊀把物理知识融入生活情境高考物理试题向综合性发展的一个重要表现是把物理知识融入生活情境中,主要考查学生的知识迁移能力．解答此类试题的关键是,学生能对所学物理概念和原理活学活用,掌握知识的本质,了解它们的适用范围,具备较强的信息提取能力．㊀㊀图１例１㊀如图１所示,一同学表演荡秋千．已知秋千的两根绳长均为１０m ,该同学和秋千踏板的总质量约为５０k g．绳的质量忽略不计．当该同学荡到秋千支架的正下方时,速度大小为８m s－１,此时每根绳子平均承受的拉力约为(㊀㊀)．A．２００N㊀㊀㊀B ．４００NC ．６００N㊀D．８００N１４。
高中物理实验的十种思想方法之宇文皓月创作一、直接比较法高中物理的某些实验，只需定性地确定物理量间的关系，或将实验结果与尺度值相比较，就可得出实验结论的，这即是直接比较法。
如在“研究电磁感应现象”的实验中，可在观察记录的基础上，经过比较和推理，得出发生感应电流的条件和判定感应电流的方向的方法。
二、等效替代法等效替代法是科学研究中经常使用的一种思维方法。
对一些复杂问题采取等效方法，将其变换成理想的、简单的、已知规律的过程来处理，常可使问题的解决得以简化。
因此，等效法也是物理实验中经常使用的方法。
如在“验证力的平行四边形定则”的实验中，要求用一个弹簧秤单独拉橡皮条时，要与用两个弹簧秤互成角度同时拉橡皮条发生的效果相同——使结点到达同一位置O，即要在合力与分力等效的条件下，才干找出它们之间合成与分解时所遵守的关系——平行四边形定则；在“碰撞中的动量守恒”实验中，用小球的水平位移代替小球的水平速度；画电场中等势线分布时用电流场模拟静电场；验证牛顿第二定律时调节木板倾角，用重力的分力抵消摩擦力的影响，等效于小车不受阻力等等。
三、控制变量法控制变量法即在多因素的实验中，可以先控制一些物理量不变，依次研究某一个因素的影响。
如牛顿第二定律实验中可以先坚持质量一定，研究加速度和力的关系；再坚持力一定，研究加速度和质量的关系。
在研究欧姆定律的实验中，先控制电阻一定，研究电流与电压的关系，再控制电压一定，研究电流和电阻的关系。
四、累积法把某些用惯例仪器难以直接准确丈量的微小量累积将小量变大量丈量，以提高丈量的准确度减小误差。
如在缺乏高精密度的丈量仪器的情况下测细金属丝的直径，常把细金属丝绕在圆柱体上测若干匝的总长度，然后除以匝数可求细金属丝的直径；测一张薄纸的厚度时，常先丈量若干页纸的总厚度，再除以被测页数而求每页纸的厚度；在“用单摆测重力加速度” 的实验中，单摆周期的测定就是通过测单摆完成多次全振动的总时间除以全振动的次数，以减少个人反应时间造成的误差影响。
高中物理测量电阻的四种种方法一．等效替代法测电阻【方法解读】等效替代法测电阻：测量某电阻(或电流表、电压表的内阻)时，用电阻箱交流待测电阻，假定二者对电路所起的作用相反(如电流或电压相等)，那么待测电阻与电阻箱是等效的。
1.电流等效替代该方法的实验步骤如下：(1)按如图电路图衔接好电路，并将电阻箱R0的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P置于a端。
(2)闭合开关S1、S2，调理滑片P，使电流表指针指在适当的位置，记下此时电流表的示数为I。
(3)断开开关S2，再闭合开关S3，坚持滑动变阻器滑片P位置不变，调理电阻箱，使电流表的示数仍为I。
(4)此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻R x的阻值等效，即R x＝R0。
2．电压等效替代该方法的实验步骤如下：(1)按如图电路图连好电路，并将电阻箱R0的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P置于a端。
(2)闭合开关S1、S2，调理滑片P，使电压表指针指在适当的位置，记下此时电压表的示数为U。
(3)断开S2，再闭合S3，坚持滑动变阻器滑片P位置不变，调理电阻箱使电压表的示数仍为U。
(4)此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻R x的阻值等效，即R x＝R0。
【针对练习】1．某同窗预备把量程为0～500 μA的电流表改装成一块量程为0～2.0 V 的电压表。
他为了可以更准确地测量电流表的内阻，设计了如图甲所示的实验电路，图中各元件及仪表的参数如下：A ．电流表G 1(量程0～1.0 mA ，内电阻约100 Ω)B ．电流表G 2(量程0～500 μA ，内电阻约200 Ω)C ．电池组E (电动势3.0 V ，内电阻未知)D ．滑动变阻器R (0～25 Ω)E ．电阻箱R 1(总阻值9 999 Ω)F ．维护电阻R 2(阻值约100 Ω)G ．单刀单掷开关S 1，单刀双掷开关S 2(1)实验中该同窗先合上开关S 1，再将开关S 2与a 相连，调理滑动变阻器R ，当电流表G 2有某一合理的示数时，记下电流表G 1的示数I ；然后将开关S 2与b 相连，坚持________不变，调理________，使电流表G 1的示数仍为I 时，读取电阻箱的读数r 。
等效替代法在高中物理教学中的应用（江西省赣州厚德外国语学校刘小剑341000）摘要：本文简述了等效替代的思维方法,概括了物理中等效变换常见的几种类型,并通过一些具体事例说明了等效替代在问题的分析研究中的应用与意义关键词：等效替代等效替代法是物理学中常用的研究方法。
比如：合力与分力的等效替代关系；用平均速度将变速直线运动等效变换为匀速直线运动；平抛、斜抛曲线运动等效为两个直线运动；用电流场等效替代静电场；交流电的有效值；等效单摆等等。
一、等效法在高中物理中教学中的作用在高中物理教学中，等效法在指导学生学习和运用物理知识上有着重要的作用。
（一）深化认识通过等效替代，能帮助学生透过表面现象看到问题的本质，对所研究的物理实质看得更深、更透。
如高二物理中条形磁铁和环形电流的作用，如把环行电流跟条形磁铁进行等效变换，就能更容易处理它们间的相互作用。
（二）活化思维等效法可以唤起灵感、构筑出一条别致的思路，从而巧妙地化难为易，对增强学生对物理问题的敏感性、思考物理问题的灵活性和独特性具有积极作用。
（三）指导实验等效法对物理实验的指导作用，体现在用以解释实验现象、作等效测量和分析实验误差方面。
二、高中物理中常见的等效方法（一）、模型组合等效法模型的等效是指用简单的、易于研究的物理模型代替复杂的物理客体，使问题简单化。
例1．如图1所示电路，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源内阻。
则当R2的阻值为多少时，R2消耗的功率最大？解析：电源内阻恒定不变时，电源的输出功率随外电阻的变化不是单调的，存在极值：当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大。
在讨论R2的功率时，由于R2不是整个外阻，因此不能直接套用上述结论。
但如果把电源与R1的串联等效成一个新电源，R2就是这个等效电源的外电阻，而等效电源的内阻为R1+r，如图2。
很显然，当R2的阻值等于等效电源的内阻R1+r时，R2消耗的功率即等效电源的输出功率将达到最大。
专题10等效替代法（解析版）等效替代法是高中物理问题教学中常见的解题方法。
能够替代的前提是它们对所要解决的问题是等效的，一般用比较简洁的模型或方法代替比较复杂的模型或方法，便于学生对物理知识的理解与掌握。
等效替代法可以分为物理模型等效替代法、解题方法等效替代法。
1.物理模型等效替代法物理模型是对物理问题的简化与抽象，物理模型包括对象模型、过程模型、状态模型。
由于学生的知识结构的限制，在构建物理模型时，由于理解的问题角度不同，构建的物理模型有简单有复杂，几种物理模型对所要解决的问题来说是等效的，我们一般选择简单的模型。
典例1.如图所示，在半径为R 的铅球中挖出一个球形空穴，空穴直径为R 且与铅球相切，并通过铅球的球心．在未挖出空穴前铅球质量为M .求挖出空穴后的铅球与距铅球球心距离为d 、质量为m 的小球(可视为质点)间的万有引力大小．【解析】 设挖出空穴前铅球与小球间的万有引力为F 1，挖出的球形实体(由球体的体积公式易知质量为M 8，这里不再具体计算)与小球间的万有引力为F 2，铅球剩余部分与小球间的万有引力为F ，则有F 1＝F ＋F 2 根据万有引力定律可得F 1＝G Mm d 2，F 2＝G Mm8⎝ ⎛⎭⎪⎫d －R 22 故挖出空穴后的铅球与小球间的万有引力为 F ＝F 1－F 2＝G Mm d 2－G Mm 8⎝ ⎛⎭⎪⎫d －R 22＝GMm 7d 2－8dR ＋2R 22d 22d －R 2. 【答案】 GMm 7d 2－8dR ＋2R 22d 22d －R2 点评 运用“填补法”解题的关键是紧扣万有引力定律的适用条件，先填补，后运算．运用“填补法”解题的过程主要体现了等效的思想针对训练 1.已知均匀带电球壳内部电场强度处处为零，电势处处相等．如图所示，正电荷均匀分布在半球面上，Ox 为通过半球顶点与球心O 的轴线，A 、B 为轴上的点，且AO ＝OB ，则下列判断正确的是( )A ．A 、B 两点的电势相等B ．A 、B 两点的电场强度相同C ．点电荷从A 点移动到B 点，电场力一定做正功D ．同一个负电荷放在B 点比放在A 点的电势能大【答案】 BD【解析】根据电场的叠加原理可知，x 轴上电场线方向向右，则A 点的电势高于B 点的电势，故A 错误；将半球壳补成一个完整的球壳，且带电均匀，设左、右半球在A 点产生的场强大小分别为E 1和E 2.由题知，均匀带电球壳内部电场强度处处为零，则知E 1＝E 2.根据对称性可知，左、右半球在B 点产生的场强大小分别为E 2和E 1，且E 1＝E 2.则在图示电场中，A 的场强大小为E 1，方向向右，B 的场强大小为E 2，方向向右，所以A 点的电场强度与B 点的电场强度相同，故B 正确．点电荷从A 点移到B 点，电势降低，由于点电荷的电性未知，则电场力不一定做正功，故C 错误．A 点的电势高于B 点的电势，根据负电荷在电势高处电势能小，在电势低处电势能大，知同一个负电荷放在B 点比放在A 点的电势能大，故D 正确．典例2. （19年全国1卷）如图，等边三角形线框LMN 由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M 、N 与直流电源两端相接，已如导体棒MN 受到的安培力大小为F ，则线框LMN 受到的安培力的大小为A ．2FB ．1.5FC ．0.5FD ．0【答案】B【解析】物理模型一：三角形边长为L,磁感应强度为B, 流入ML 、LN 的电流I,将ML 、LN 边受到的安培力进行合成， IBL IBL F ==060cos 2合,MN 边受到的安培力IBL F 2=，三角形线框受到的合力1.5F 物理模型二：经过推导，通电折线MLN 的受力等效于长为MN 直线段受力，这样电流流入两个两个MN 的导体棒，由于电阻不同，电流不同，同样得出三角形线框受到的合力1.5F 。
浅谈高中物理中的等效替代法福州高级中学林晓琦物理学是研究物质运动的最基本、最普遍的规律及物质的构成、物质间相互作用的一门科学。
物理学在长期的发展过程中，形成了一整套思维方法，这些方法不仅对物理学的发展起了重要的作用，而且对其他相关学科的发展以至社会思潮和社会生活也产生了一定的影响。
自然界物质的运动、构成及其相互作用是极其复杂的，但它们之间存在着各种各样的等同性，为了认识复杂的物理事物的规律，我们往往从事物的等同效果出发，将其转化为简单的、易于研究的物理事物，这种方法称为等效替代法。
按等同效果形式的不同，可将其分为模型等效替代、过程等效替代、作用等效替代和本质等效替代等。
一、模型等效替代在物理学研究问题的过程中，我们常常用简单的、易于研究的模型来代替复杂的物理原形，这种方法称为模型等效替代法。
它既包括对各种理想模型的具体应用，也包括利用各种实物模型来模仿、再现原形的某些特征、状态和本质。
这种方法并不是对客观存在的物理对象进行研究，而是借助于对模型的研究，达到认识原形的目的。
用模型来替代原形的方法是通过抽象、概括等思维过程形成的理想模型，如质点、重心、理想气体、点电荷等，都是在一定条件下、一定的精度范围内对实际客体的一种等效替代。
下面以重心为例说明这个问题。
学生对重力似乎很熟悉，以为很简单。
但仔细一想，不那么简单，物体有无数个微小的组成部分，实际上每个部分都要受到微小的重力，这些微小重力的作用点都各不相同。
若是这样来研究重力，复杂得无从下手。
物理学的研究方法，就是设想把无数个微小的重力用一个等效的重力来替代，重心就是这个等效重力的作用点。
当然，随着条件和要求精度的变化，这些模型也要随之变化，从而用更能反映实际客体属性的模型来替代。
模型等效替代的另一种形式是用实物模型来代替实际客体，通过对实物模型的研究来认识其原形的本质属性及其规律性。
在物理教学中，经常制成发电机模型、内燃机模型、电动机模型等来模拟实际发电机、内燃机、电动机的工作过程，从而使学生更好地理解其工作原理。
二、过程等效替代所谓过程等效替代，就是用一种或几种简单的过程来代替一种复杂过程的方法。
例如，“平均速度”概念的引入，就是把变速运动等效为匀速运动，从而把复杂的变速运动转化为简单的匀速运动来处理；“平均加速度”概念的引入，是把变加速运动等效为匀加速运动来处理；对于碰撞问题的研究，由于两物体在碰撞过程中，其相互作用力是不断变化的，为了便于对碰撞前后两物体运动规律的研究，可将这一过程等效为作用力恒定不变的过程，并引入“平均力”的概念。
又如，对曲线运动的研究，我们将其分解为几个等效的直线运动，逐个研究这些直线运动的规律，然后将其合成为曲线运动。
如平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，斜抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛（或下抛）运动。
例1 如图1所示的一升降机箱底装有若干Array个弹簧，设在某次事故中，忽略摩擦力，则升降机在弹簧下端触地后直到最低点时（设弹簧被压缩过程中处于弹性限度内），升降机加速度的值与重力加速度的值大小关系如何？图1 解析这个问题可采用过程等效替代法分析。
设弹簧下端刚触地时升降机的速度为v，此时我们可假想同样的升降机同样的弹簧，把弹簧的下端固定在地面上，然后把整个升降机拉到弹簧原长的上方某位置从静止开始释放，到弹簧恢复原长时速度也为恰好为v。
由简谐运动的对称性可知，其最低点的加速度等于其最高点的加速度，在最高点升降机所受的合外力大于重力，故加速度也大于重力加速度。
由于题意中的弹簧从触地到最低点的过程与假想模型中的同一段过程运动情况完全相同，所以升降机在最低点的加速度大于重力加速度。
三、作用等效替代所谓作用等效替代，是指从不同物理事物或同类物理事物的不同形式在某一物理过程中对外界所产生的作用效果相同出发，来研究物理事物的本质和规律，分析和处理物理问题的一种思维方法。
在矢量的合成与分解中，“合成”与“分解”概念的建立，实际上就是从作用等同性出发的。
如力的合成是用一个力来代替几个力的同时作用，并使其作用效果相同，这个力称为合力；力的分解则是用几个力同时作用的效果来代替一个力的作用效果，这几个力称为分力；在电磁学中，几个带电体所产生的电场对一个电荷的作用，相当于每一个带电体单独存在时对该电荷作用的矢量和。
故在空间某一点处，从对电荷的作用效果相同出发，可用几个带电体在该点的电场强度的矢量和来代替这几个带电体分别产生的电场强度。
在矢量的合成与分解中，要遵从平行四边形法则或三角形法则，但必须注意，对一个矢量的分解有多种方法，要视具体问题而定。
例2 如图2所示，一条长为l的细线上端固定在O点，下端系一个质量为m的小球，将它置于一个很大的匀强电场中，电场强度为E，方向水平向右，已知小球在B点时平衡，细线与竖直线的夹角为α(α≤450)，求：（1）当悬线与竖直方向的夹角为多大时，才能使小球由静止释放后，细线到竖直位置时，小球速度恰好为零？（2）当细线与竖直方向成α角时，至少要给小球一个多大的冲量，才能使小球在竖直面内做圆周运动？解析本题的原型是重力场中单摆模型。
现在小球不仅受到重力mg的作用，同时还受到电场力qE的作用，若将这两个力合为一个力——等效重力，则容易判断小球在匀强电场和重力场的复合场中运动，E 图2图甲qE其等效重力加速度（复合场场强）//cos g g α=（见图甲），小球在A 、C 间的运动类比为一单摆，B 点为振动的平衡位置，A 、C 点为最大位移处。
由原型的结论推知；小球通过平衡位置时速度最大，在最大位移处时速度为零，再由对称性即可得出结论：Φ =2α。
绳系小球在复合场中做圆周运动的条件与重力场中类似，只不过其等效“最高”点为D ，“最低”点为B ，等效重力加速度（或叫做复合场强度）为/g （图乙）。
由2/D v mg m l =，2/211222B D mv mg l mv =+ 解得B v ==给小球施加的冲量至少应为B I mv ==例3 如图3所示，在电场为E 的水平匀强电场中，以初速度v 0竖直向上发射一个质量为m 、电量为+q 的小球，求小球在运动过程中具有的最小速度。
解析 如图3所示，小球受到重力G 和电场力F 的作用，且两个力的合力为F 合，很显然小球应该做曲线运动。
若取F 合的反方向为y 方向，垂直y 轴且斜向上的方向为x 轴方向，并在这两个方向分解v 0。
则sin x o v v θ= cos y o v v θ=在x 方向上做匀速直线运动且sin x o v v θ=不变，在y 方向上图3做匀减速直线运动（类竖直上抛运动）。
这样我们就把一个复杂的曲线运动用两个简单的直线运动来替代。
当在y 方向上的速度减小到零即0y v =时，两者的合速度即为运动过程中的最小速度，即min sin x o o v v v v θ===在该题的解答中使用了两个等效的思想：一是用力F 合代替了小球所受的重力和电场力，利用了力的等效思想；二是将初速度分解为x 方向上的x v 和y 方向上的y v ，利用了运动的等效思想。
通过这两种等效就把这个复杂的曲线运动分解为x 和y 方向上的直线运动，从而将问题简化。
等效电阻的计算问题也是利用作用等效替代的一个例子。
我们知道，串联电路的总电阻等于各电阻之和，并联电路的总电阻的倒数等于各分电阻的倒数之和，这个总电阻的作用效果与原来几个电阻的共同作用效果相同，故称等效电阻。
它表示将其接入电路后，不影响电路中的电流、电压等参量，同时，在一段时间内，总电阻所消耗的电能与原来几个电阻所消耗的电能完全相同，实际电路一般比较复杂，要计算等效电阻，需进行电路分析，搞清各电阻之间的串并联关系，画出等效电路，化繁为简，使问题得到解决。
在电学实验中也常用到等效替代法。
例 4 用“伏安法”测电阻一般有电流表外接与电流表内接两种连接线路，但由于电流表和电压表本身并不是理想电表，这两种线路测电阻都存在明显误差，为使待测电阻R x 的测量值尽可能精确，除电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关、导线外，再给你一个标准电阻箱，请你另设计一种测量方法，尽可能精确测量R x 的阻值。
要求：（1）画出电路图；（2）简要说明测量主要步骤。
解析 （1）实验电路如图4所示。
（2）测量步骤为：①按图连接电路，将滑动变阻器调到最大阻值处；②合上开关S ，调节滑动变阻器，使电压表和电流表的指针尽可能位于表盘刻度的1/3~2/3之间，准确记下两表读数；③断开开关S ，用电阻箱代替待测电阻R x ，将电阻箱调到最大，重新接通开关；④调节电阻箱，使两电表示数完全达到代替前的读数，此时电阻箱连入电路部分的电阻值就是待测电阻R x 的值。
某些物理概念的引入和物理规律的建立需利用作用等效替代方法。
交流电流的有效值概念的提出，就利用了作用等效替代方法。
人们从交、直流电通过电阻都产生热量的事实出发，让交流电在一定时间内通过一电阻所产生的热量与某一直流电在相同时间内通过同一电阻所产生的热量相等，则该直流电的电流与电压的值就是该交流电的电流与电压的有效值。
导体由于做切割磁感线的运动而产生感应电动势，其大小可由公式sin BLv εθ=求出。
公式中的L 指的是运动导体切割磁感线的有效长度，而非导体的真实长度。
何谓有效长度呢？我们可以另外假想一个导体，使假想导体与真实导体在切割磁感线上是等效的（即切割到相同条数的磁感线），而假想导体的长度应该是最短的，这就是表征导体长度L 的等效替代。
必须指出，虽然一些复杂的物理现象和物理过程，可以等图4效为几个简单的现象和过程的叠加，但必须满足独立作用原理，即这些简单的过程和现象同时存在时，互不影响、互不作用。
如力、电场强度等矢量满足独立作用原理，物体水平方向的运动和竖直方向的运动也满足独立作用原理。
等效方法中的“等效”也是有局限性的。
我们用一个事物等效地取代另一事物，这里的等效只是某一方面的等效，并不是“全方位”的。
合运动与分运动之间、等效电路之间，“等效”的局限性不突出，但交流电与等效的直流电之间，等效关系的局限性很突出，实际上这是两种十分不同的电，除热效应相同之外，其他很少共同之处。
它们的磁效应、化学效应都不同，事实上，这毕竟是两个不同的事物，在其他许多方面往往有明显的、甚至是质的差异。
因此，只有在事物的特定方面，才能进行两个事物的替代，而不能不顾具体的研究内容随意替代。
四、本质等效替代所谓本质等效替代，就是从不同物理事物或同一物理事物的不同形式以其规律或表述在本质上相同为基础而进行的等效替代的思维方法。
例如，热力学第二定律是热力学中一个很重要的宏观规律，它有多种表述，其中最著名的为开尔文表述和克劳修斯表述。
开尔文表述即：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化（即第二类永动机是不可能制成的）。
