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浅析等效替代思维在高中物理教学中的应用【摘要】在高中物理教学的过程中，引入等效替代思维是非常重要的，它往往可以将原本难以形容的、复杂的物理现象抽象为学生所能够理解的简单的、通俗易懂的知识。
因此，等效思维也可以被称为是物理教学过程中的重要手段，也是物理教学过程中应用最广泛的一种物理思想。
【关键词】等效替代思维；高中物理教学；探讨一、等效替代思维简介等效替代思维也称为等效替代法，是一种重要的科学思维方法。
当面对非常复杂的科学问题，可以充分利用等效思想，首先对其进行分析，找出原实物的根本特性以及非根本的特性；然后将非根本性的特性进行抛弃，仅将根本特性进行抽象，即将原实物抽象为自身所熟悉的实物；然后再对自己所熟悉的实物进行研究，分析其自身的规律与特点；再利用等效的思想，用自己所熟悉的实物代替回原实物，从而达到利用所熟悉的实物替代原实物的目的，即替代实物的规律与特点就是原实物的规律与特点。
以此达到简化复杂科学问题，找寻具有说服力的结论与规律。
二、等效替代思维在高中物理教学过程中的实际应用在高中物理教学的过程中，对于高中学生来说，许多物理知识点非常难以理解，甚至非常抽象，教学在讲解的过程中非常困难，学生在听课理解过程中也十分生涩难懂。
这也就是许多高中学生反映物理课程很难的根本原因。
但在教学的过程中，引入等效思想后，大量的物理知识点的教学都可以利用等效思想来进行等效讲解，以达到事半功倍的效果。
等效思想在高中物理教学中的应用具体有以下四种类型：（一）对物理知识点的讲解物理知识点与其他学科的知识点不同，其他学科的知识点一般都可以找出实物来进行讲解与模拟，而物理学知识点大多是比较抽象的，在生活中无法找出实物，可是与平时生活却息息相关。
因此，教师在讲解物理知识点时可以巧妙采用等效思想，就可以克服讲解物理知识点的弊病。
例如物体重心的物理知识点，由于任何实物都受地球重力的影响，因此均存在重心点。
然而生活中任何一样实物都有重心，可是重心点却很难去形容，也很难准确找寻出某一实物的重心点。
等效法在高中物理中的应用在高中物理的学习中，有许多物理现象、物理过程很复杂，为了把问题简化，通常会采用一种很有效的方法----等效法。
等效法是把复杂的物理现象、物理过程转化为简单的物理现象、物理过程来研究和处理的一种科学思想方法，也是物理学研究的一种重要方法。
比如：合力与分力的等效替代关系；单摆的等效摆长，等效重力加速度；总电阻与分电阻的等效替代关系；交流电的有效值等，都是根据等效思想引入的。
以下几个例子来探讨等效法的应用。
一、力的等效当几个力的作用效果与一个力的作用效果相同时，便可用这一个力来代替其他几个力的作用效果，这便是力的等效原理，如等效重力，等效电场力等。
例1.如图所示，一个长为L的细线上端固定，下端有一个质量为m的小球，将它们置于一个足够大的匀强电场中，场强大小为E，方向水平向右，已知Eq=mg，求小球摆动的周期。
解析：物体受到竖直向下的重力，水平向右的电场力，绳子的拉力，其中重力与电场力的合力大小、方向始终没有发生变化，= ，就好像有一个力场存在，其中等效力场重力加速度gˊ= ，把gˊ= 带入单摆周期公式，即可计算结果：T=二、长度的等效在有些物理问题中，物体的实际长度对物理计算并不起决定作用，起作用的是它在某个方向的投影。
比较典型的例子是计算安培力，电磁感应，等效单摆。
例2.如图所示，两根长直导线平行放置，中间放有一个半径为r=0.5m的半圆形导线，磁感应强度为B=2T的磁场垂直穿过导线所在的平面，整个装置通有I=5A的电流，求半圆形导线所受的安培力。
解析：通电导线所受安培力，其中L=2r，所以例3.如图是一个双线摆，两个线的长度均为L，摆线与水平面夹角为α，求双线摆的周期？解析：如图所示的双线摆中，等效摆长为Lˊ= L ，把它带入单摆的周期公式，三、物理过程的等效在处理某些复杂物理过程时，如果能换一个角度去分析，如把已有的物理过程反过来用等效处理，往往会简化思路。
例如竖直上抛与自由落体，刹车过程与启动过程。
等效代替法在高中物理中的应用作者：胡添泉来源：《中学理科园地》2010年第02期等效代替法是在保持效果不变的前提下,用简单的熟悉的事物代替原来复杂的陌生的事物,使研究、处理问题变得简单方便。
等效代替法在高中物理概念、测量、解题等方面中均有重要应用。
使用等效代替法不仅有利于解决问题,还有利于加深对物理知识的理解和掌握。
本文仅从四个方面举例说明。
一、由于合力与分力是效果上的等效代替关系,因此可以用合力的作用效果来等效代替分力的作用效果例题1 如图1所示,竖直放置,半径为R的圆形光滑绝缘轨道处在水平面向右的匀强电场中,一质量为m的带正电小球在圆形轨道内正好能做圆周运动。
已知小球受电场力的大小等于小球的重力,求小球对圆形轨道的最大压力?解析由于质量为m的带正电小球处在引力场与电场构成的复合场中(即等效重力场中),小球在做圆周运动的过程中受到重力G和电场力F的作用,并且重力和电场力都是恒力,因此我们可以用它们的合力G′=来等效代替重力与电场力,这样小球就相当于只受到一个恒力G′的作用,这个力就是等效重力。
这时,图1中的A点和B点相当于仅受等效重力G′作用下的最低点和最高点,AB连线过O点并且和G′在同一直线上,因小球正好做圆周运动,所以小球在B点对轨道的压力正好为零,等效重力恰好提供向心力。
故有:G′==mg=m(1)小球从A到B时由动能定理得:mg×2R =mvA2-mvB2 (2)由(1)式和(2)式得:vA2 =5Rg小球在A点时对轨道的压力最大,由向心力公式得:Fmax-mg=m=5mgFmax=6mg二、交流电的有效值是利用等效代替的思想来进行定义的——交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的,让交流和直流通过同样阻值的电阻,如果它们在同一时间内产生的热量相等,这一交流电的有效值就跟这个直流的电流相等例题2 一交流电的电流随时间的变化图象如图2所示,则此交流电的有效值是多少?解题目中给出的交流电是非正弦式交流电,其周期T=0.02s,前半个周期是电流强度为I1=4A的直流电,后半周期是电流强度为I2=3A的直流电,电流反向。
等效思想在高中物理教学中的应用1. 引言1.1 等效思想的概念等效思想是指在物理学中，将复杂、抽象的问题简化为等效的简单模型或概念来描述和解释。
通过等效思想，可以更好地理解和分析各种物理现象和现实问题，从而提高问题的解决效率和准确性。
在物理教学中，等效思想被广泛运用，有助于学生更好地理解和掌握各种物理原理和概念。
通过等效思想，可以将抽象的物理理论和概念与现实生活联系起来，使学生更容易理解和接受。
等效思想也可以帮助学生发现物理问题之间的内在联系和共性，培养他们的逻辑思维和推理能力。
在高中物理教学中，等效思想的应用不仅可以促进学生对物理学的兴趣和理解，还可以提高教学效果和学习效率。
等效思想在高中物理教学中具有重要的意义和价值。
1.2 等效思想在物理教学中的重要性在物理教学中，等效思想可以帮助学生简化复杂的问题，将抽象的物理概念具体化，从而更容易被理解和掌握。
通过等效思想，学生可以将一些看似不相关的现象联系起来，找到它们之间的共同点和规律，从而建立更深层次的理解。
等效思想还可以帮助学生在解决问题时更快更准确地找到解决方案，培养他们分析和思考问题的能力。
等效思想在物理教学中的重要性不可忽视。
它不仅可以帮助学生更好地理解和掌握物理知识，提高他们的学习效果，还可以培养他们的思维能力和解决问题的能力。
在高中物理教学中，应该充分利用等效思想，将其应用到教学实践中，以提升教学质量和学生学习效果。
2. 正文2.1 等效思想在电路教学中的应用等效思想在电路教学中的应用主要体现在电路元件的替代和简化方面。
在电路中，我们经常会遇到各种复杂的电路结构，而等效思想可以帮助学生将这些复杂的电路简化为简单的等效电路，从而更容易理解和分析电路的工作原理。
等效思想在电路教学中的应用可以帮助学生理解电路元件之间的等效关系。
比如在串联电路中，多个电阻可以被等效为一个等效电阻，从而简化电路结构。
这种简化不仅能帮助学生更快速地计算电路参数，还可以将电路分析的难度大大降低。
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。
等效替代法在物理学习中的妙用等效法是物理方法中应用广泛的重要方法，是科学研究中常用的一种思维方法。
在效果等同的前提下，把实际的、复杂的物理过程变成理想的简单的等效过程来处理，可使计算大为简化，又可加深对物理概念、规律的理解。
学生学到的等效方法是从具体的实例中体验来的，他们对于等效法的认识是割裂的、分散的，往往是一种错误的观念，认为等效的两个物理现象应该具有相同的本质。
这种认识上的错误妨碍他们对等效法的普遍性认识。
实际上，等效法是不论性质的，这种思想方法准则只有一条，那就是保持效果相等。
1. “曹冲称象”。
曹冲运用了等效替代的方法，巧妙地测出了大象的体重。
图1我们一块思考几个问题：（1）当时曹冲遇到什么难题？（称量工具量程不够）（2）出发点是什么？（化整为零、等效的原理）（3）具体如何实施呢？（控制住水的密度和船的吃水深度）2. 研究平面镜成像特点我们一块思考几个问题：（1）我们遇到的难题又是什么？（平面镜成虚像，不便于确定虚像的位置）（2）出发点是什么？（“视觉等效”）（3）具体如何实施呢？我们找一块平面镜还是透明玻璃呢？（当然是透明玻璃了，这样可以方便确定虚像的位置）；操作步骤中在桌面上铺一张黑纸，又为什么呢？（为了更清楚的看到烛焰的像）；看到后又如何记录下呢？（当然再准备一只与点燃蜡烛完全相同的未点燃的蜡烛啦）。
把它放到玻璃板的后方，调整该蜡烛直至看上去也点燃似的，然后作好标记进行研究。
3. 研究等效电阻我们在研究电路的等效电阻时，强调电路效果相同的含义是什么呢？（应该是指保证电源电压恒定时电路中的电流大小相同）下面我们继续运用“等效”方法分析几个问题。
（1）图2为一测量灯泡发光强度的装置。
AB是一个有刻度的底座，两端可装两个灯泡，中间带一标记线的光度计可在底座上移动，通过观察可以确定两边灯泡在光度计上的照度是否相同，已知照度与灯泡的发光强度成正比、与光度计到灯泡的距离的平方成反比。
现有一个发光强度为I0的灯泡a和一个待测灯泡b，分别置于底座两端（如图2），我们如何测出待测灯泡b的发光强度？图2点评：本题看似很难，实际完全考查学生对题目信息的挖掘和对学习方法的迁移运用：等效替代。
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。
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个弹簧，设在某次事故中，升降机吊索在空中断裂，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？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臵从静止开始释放，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图1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，将它臵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，细线到竖直位臵时，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，其等效重力E图2 qE 图 乙加速度（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 点为振动的平衡位臵，A 、C 点为最大位移处。
由原型的结论推知；小球通过平衡位臵时速度最大，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= 不在x 方向上做匀速直线运动且sin x o v v θ=变，在y 方向上做匀减速直线运动（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图3x 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图4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。
