等效思想在物理教學(xué)中的應(yīng)用

覃金安

在高中物理教學(xué)過(guò)程中，引入等效思想是非常重要的，它往往可以將原本難以形容的、復(fù)雜的物理現(xiàn)象抽象為學(xué)生所能夠理解的簡(jiǎn)單的、通俗易懂的知識(shí)。因此，等效思想也可以被稱為是物理教學(xué)過(guò)程中的重要手段，也是物理教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用最廣泛的一種物理思想。

一、等效思想簡(jiǎn)介

等效思想也稱為等效替代法，是一種重要的科學(xué)思維方法。當(dāng)面對(duì)非常復(fù)雜的科學(xué)問(wèn)題時(shí)，可以充分利用等效思想，首先對(duì)其進(jìn)行分析，找出原實(shí)物的根本特性以及非根本的特性，然后將非根本性的特性進(jìn)行拋棄，僅將根本特性進(jìn)行抽象，即將原實(shí)物抽象為自身所熟悉的實(shí)物，再對(duì)自己所熟悉的實(shí)物進(jìn)行研究，分析其自身的規(guī)律與特點(diǎn)，最后利用等效的思想，用自己所熟悉的實(shí)物代替回原實(shí)物，從而達(dá)到利用所熟悉的實(shí)物替代原實(shí)物的目的，即替代實(shí)物的規(guī)律與特點(diǎn)就是原實(shí)物的規(guī)律與特點(diǎn)。

二、等效思想在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用

在高中物理教學(xué)的過(guò)程中，對(duì)于高中學(xué)生來(lái)說(shuō)，許多物理知識(shí)點(diǎn)非常抽象難以理解，教師在講解的過(guò)程中非常困難，學(xué)生在聽(tīng)課理解過(guò)程中也十分生澀難懂。這也就是許多高中學(xué)生反映物理課程很難的根本原因。但在教學(xué)的過(guò)程中，引入等效思想后，大量的物理知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)都可以利用等效思想來(lái)進(jìn)行等效講解，從而達(dá)到事半功倍的效果。

1.對(duì)物理知識(shí)點(diǎn)的講解

物理知識(shí)點(diǎn)與其他學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)不同，其他學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)一般都可以找出實(shí)物來(lái)進(jìn)行講解與模擬，而物理學(xué)知識(shí)點(diǎn)大多是比較抽象的，在生活中無(wú)法找出實(shí)物，可是與平時(shí)生活卻息息相關(guān)。因此，教師在講解物理知識(shí)點(diǎn)時(shí)可以巧妙采用等效思想，就可以克服講解物理知識(shí)點(diǎn)的弊病。

2.對(duì)物理電力學(xué)的講解

在物理教學(xué)中，等效思想應(yīng)用最多的是在物理電力學(xué)的講解。利用等效思想可以將原本非常復(fù)雜的電路等效為相對(duì)簡(jiǎn)單的串聯(lián)、并聯(lián)電路，有利于學(xué)生解題。

例如，如圖1，在甲、乙兩個(gè)電路中，已知電源電動(dòng)勢(shì)E，內(nèi)電阻r，定值電阻R，求電阻R調(diào)至多大時(shí)，R上獲得的電功率最大，其最大值為多少？電源在什么條件下輸出功率最大？

甲乙

圖1本題正是利用了等效思想來(lái)巧妙解題，首先作一條虛線將左右兩部分進(jìn)行分離，并看成一個(gè)新的電源，則左半部分的電動(dòng)勢(shì)E′=E，而r′=r+R0；右半部分的電動(dòng)勢(shì)E′=R0/（r+ R0），而r′=rR0/（r+R0）。右半部分即為外電阻R，這種電阻稱為等效電源。如圖2。

甲乙

圖2對(duì)于甲來(lái)說(shuō)，當(dāng)R=r+R0時(shí)，R上的電功率將達(dá)到最大，且Pmax=E214（r+R0）；對(duì)于乙來(lái)說(shuō)，當(dāng)R=rR01r+R0時(shí)，R上的電功率將達(dá)到最大，且Pmax=（R0E）214r（r+R0）。

三、教師應(yīng)用等效思想過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng)

1.舉一反三，給學(xué)生植入等效思想

等效思想在應(yīng)用過(guò)程中經(jīng)常遇到這樣的情況，教師在教授某些物理知識(shí)或物理題目時(shí)，學(xué)生都能知曉利用等效思想的方法來(lái)理解或解題；但是當(dāng)學(xué)生自己去思考或解題時(shí)，很難想到利用等效思想來(lái)更簡(jiǎn)單、快捷地思考或解題。究其原因是由于應(yīng)試教育體制的問(wèn)題，學(xué)生僅僅以會(huì)解題為學(xué)習(xí)的前提，很少自己獨(dú)立思考。

2.注重實(shí)際操作，培養(yǎng)動(dòng)手能力

除了在理論層面上的講解外，還需要注重實(shí)際操作與學(xué)生自身的動(dòng)手能力，以加深學(xué)生學(xué)習(xí)的印象。例如在電阻實(shí)驗(yàn)課中，多個(gè)串聯(lián)、并聯(lián)電阻利用等效思想可以看成一個(gè)電阻，但是現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是否和理論分析是一致的，這都需要讓學(xué)生通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作，自己去體會(huì)。并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，發(fā)生理論與實(shí)際間產(chǎn)生的誤差，進(jìn)一步分析誤差產(chǎn)生的原因。

總之，等效思想可以說(shuō)是高中物理教學(xué)的一把金鑰匙。等效思想介入物理教學(xué)，可以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析與解決問(wèn)題的能力，還可使學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)中，乃至工作后的實(shí)際應(yīng)用中，利用等效思想去解決一系列復(fù)雜的問(wèn)題。