等效思维在高中物理中的巧用

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。

高考物理解题方法：等效法高考物理频道为大家提供高考物理解题方法：等效法，赶紧学习一下并做一下例题吧！更多高考资讯请关注我们网站的更新!高考物理解题方法：等效法等效法是物理学中一个基本的思维方法，其实质是在效果相同的条件下，将复杂的情景或过程变换为简单的情景或过程.1.力的等效合力与分力具有等效性，将物体所受的多个恒力等效为一个力，就把复杂的物理模型转化为相对简单的物理模型，大大降低解题难度.2.运动的等效由于合运动和分运动具有等效性，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。

“小船过河”中小船的运动可以看作是沿水流的方向的匀速直线运动和垂直于河岸方向的匀速直线运动的合运动。

在计算大小不变方向变化的阻力做功时，如空气阻力做功的时候，可以应用公式W=fS，只是式中的S是路程而不是位移，不管物体的运动方向如何变，均可等效为恒力f作用下的单向直线运动。

3.物理过程的等效若一个研究对象从同一初始状态出发，分别经过两个不同过程而最后得到的结束状态相同，这两个过程是等效的.4.模型的等效等效就是相互替代的效果相同。

利用等效法，不仅可以使非理想模型变为理想模型，使复杂问题变成简单问题，而且可以使感性认识上升到理性认识，使一般理性认识升华到更深层次。

在解题过程中，我们应用最多的、最典型的物理模型并不是很多，如碰撞模型、人船模型、子弹射木块模型、卫星模型、弹簧振子模型等等。

5.实验原理的等效在高中物理力学实验中，几乎可以说离开了等效的思想将“寸步难行”。

在《力的测量》中根据平衡的条件，利用等效的观点，将我们要测量的力等效为弹簧中的弹力，将物体受到的重力等效为处于平衡状态的物体受到的支持面的支持力或悬挂物的拉力。

在《验证力的平行四边形定则》实验中更是充分运用了等效的观点。

用一个力的作用效果与两个力的作用效果相同――使橡皮筋伸长至某一位置，从而得到这一个力可以等效为那两个力。

在《验证动量守恒定律》实验中等效的运用更是达到了极至。

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。

高中物理解题中等效思维的应用探析作者：李俊杰来源：《中学生数理化·自主招生》2020年第02期等效思维是指在效果相同的前提下，将陌生、复杂、抽象的物理现象转变成相对清晰、熟悉、简单的物理模型，实现未知内容向已知知识的转变，帮助同学们更加轻松地解决物理问题。

在求解高中物理问题时，等效思维是一种常用的思维方式。

1.利用等效思维转化物理图形大部分同学在面对简单的电路图形时可以很轻松地分析出来，但是遇到相对复杂的电路时就很难转变思维，顺利完成解题了。

此时同学们可以利用等效思维将复杂的电路图转化为串并联关系清晰的电路图，从而完成解答。

例1 如图1所示，6個阻值均为R的电阻与电动势为E的电池相连，试求通过电池的电流。

分析：电路图中包含l图1个电源、6个电阻、6个结点，很多同学一看到题目就会产生畏难情绪。

若采用等效思维，则可以先将其转变成一个简单的电路，再进行求解。

从电池正极出发，连接R1，从R1另一端出发连接R2、R3、R4、Rs、R6，同时这几个电阻另一端连接到电池负极，简化电路如图2所示。

因此总电阻R总=R+R/5=6/5 R，总电流I总=E/R总=5E/6R2.利用等效思维转化物理条件在一些高中物理题目中，往往存在一些隐性条件，需要同学们利用等效思维，将复杂的图形、复杂的条件转变成简单、容易理解的条件，从而降低解题难度例2如图3所示，理想变压器的输入端接电动势是E、内阻是r的交流电源，输出端接电阻是R的负载，则原、副线圈的匝数比n1/ n2是多少时R获得的功率最大？并求出最大功率值。

3.利用等效思维转化物理过程在高中物理解题中，利用等效思维转化物理过程时，必须保证研究对象经过转化后的过程，其状态与经过原过程达到的状态相同。

例3 如图4所示，两个相同的玻璃管甲、乙中装有高度分别为h1、h2的水，在两个玻璃管之间连有一个直径是d的细管，打开细管阀门K后，玻璃管甲中的水流向乙，最后两个玻璃管的水达到平衡状态，试求在此过程中大气压是否对水做了功？水的内能是增加还是减少？分析：利用等效思维可以将此过程看成是甲玻璃管高出部分的水直接转移到乙玻璃管中，其他部分的水没有变化，那么在此过程中，水的体积并没有发生变化，说明大气压没有对水做功。