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1、等效思想在高中物理教学中的应用 物理思想是物理学的灵魂，学生在学习物理知识的同时，更应注意物理思想的学习。其中，等效思想是物理学中最重要、最基本的思想之一。等效思想就是将复杂的、难于理解的物理现象、物理情境等效化、简单化，便于研究物理问题。本文主要探讨了等效思想在高中物理中的应用。 一、物理概念、规律中的等效思想 不同的物理现象或不同形式的物理情境可能有相似的本质和规律，只要我们掌握了这些本质和规律，就能解决那些看起来很复杂的物理问题，找出这些现象的本质和共性规律，就形成了物理概念和规律。 在中学物理中，平均速度、合力与分力、合运动与分运动、重心、质点、点电荷、总电阻、交流电的有效值、等效电路
2、、等效电源等，都是根据等效概念引入的知识点。比如，如果忽略物体大小形状对问题的影响，就用一个有质量的点来等效代替物体，叫质点；当带电体远离其他带电体时，可把物体等效成一个点电荷；用总电阻可以代替某一部分复杂的电路；当直流和交流在相同时间内让相同的的电阻产生相同的热量，那么直流的数值叫做交流电的有效值。 很多重要的物理规律也是根据等效思想提出的，如力的平行四边形定则是根据“两分力的共同作用与合力单独作用等效”得出的。 很多物理概念、规律的提出或发现，都用到了等效思想，那么在学习物理概念和规律的过程中，学生要注意用等效思想去理解这些物理概念和规律。 二、物理模型中的等效思想 物理模型中的等效思想就
3、是在分析具体的物理情境的过程中，把不熟悉的物理情境与熟知的物理情境等效类比，用熟知的物理模型的研究方法去分析不熟悉的物理情境的思想。 高中物理中有碰撞模型、人船模型、子弹射木块模型、竖直平面内的绳模型和杆模型、平抛模型、等时圆模型、弹簧振子模型等典型模型。我们可以把具体情境与熟知的模型去类比，用等效思想找到方法、思路和规律。比如，在研究带电粒子在匀强电场中的偏转时，如果带电粒子垂直进入电场，可以与平抛运动类比；如果粒子与电场有夹角，可以与斜抛类比，进而用我熟知的解决抛体运动的方法运动的合成与分解来分析解决带电粒子在磁场中的运动。在研究电场、重力场并存，粒子在竖直平面内做圆周运动时，可以与我们熟
4、知的竖直平面内的绳模型、杆模型类比，找出等效最高点、等效最低点，使问题得以简化。在求解某个变化电阻的最大功率时，可以把定值电阻与电源合并看作一个等效电源，这样就可用内外电阻相等时电源有最大输出功率这个模型来解决了。在研究环形电流的磁场及运动时，可以与小磁针类比，把环形电流等效成一个小磁针，同理，可把通电螺线管等效为条形磁铁。还有受力分析时的整体法等。以上方法实际上都用到了物理模型的等效思想。 三、物理解题过程中的等效思想 高中物理中有些题目涉及的过程非常复杂，我们无法或不必要研究清楚每个细节，只要抓住起始和终了时刻的状态，定性分析过程，运用等效的观点，把整个过程等效为一个简单过程，从而求解。
5、比如研究屋檐上雨滴下落的问题时，可把几滴水在同一时刻的位置等效为同一滴水在不同时刻的位置，简化问题；用动量和能量观点解决某些题目时，只管初、末状态；利用平均速度把一个变速过程等效为匀速运动；在回旋加速器中，把粒子在电场中的多次间断加速过程等效为一个完整的加速过程；在匀强电场、匀强磁场、重力场中，如果重力与电场力平衡，与只受洛化兹力作用时做匀速圆周运动效果相同等，都用到了物理解题过程中的等效思想。 四、常用的等效方法 等效思想就是在某种效果相同的前提下，将复杂的物理问题和过程转化为简单的、易于研究的物理问题和过程。在高中物理中，有三种等效方法。 一是等效替换。通常可以从以下角度进行等效替代研究对
6、象、物理模型、物理状态、物理过程、物理作用等。如用质点代替物体；用两个直线运动替换平抛运动；屋檐上多个雨滴下落，可以等效为一个雨滴的下落；利用平均力把变力做功等效为恒力做功；合力替换分力等。 二是等效类比。带电粒子在电场、磁场、复合场中的运动问题，综合了电场、磁场、力学知识，是高考的热点，其研究方法与力学的分析方法基本相同，遵循运动的合成与分解、牛顿运动定律、动量及能量等有关力学规律。研究时就从力和运动、功能关系两个方向出发，用等效类比，把复杂问题简化。如研究带电粒子垂直进入匀强电场中运动，与平抛类比，采用运动的合成与分解法，分解为两个方向的直线运动来求解；研究粒子在复合场中做竖直平面内的圆周运动，与力学中的竖直平面内的绳模型、杆模型类比，找出物理最高点与物理最低点；研究粒子在复合场中做匀速圆周运动，与力学中的匀速圆周运动类比，迅速找出向心力来源。 三是等效假设，就是在效果相同的前提下，通过合理假设来解决原本复杂的问题。如常用的割补法，就是采用割或补的方法，将原来很难分析的问题简化并分析研究。 等效思想是科学研究中常用的思维方法之一，其实质都是在效果相同的情况下，简化问题，便于研究。掌握并应用等效思想，体会其内涵，有助于提高物理学科素养。我们要重视等效思想在高中物理中的应用。第 5 页