等效思維在初中物理解題中的運用研究

趙佳琪

摘 要：在人教版初中物理學習中，有很多老師過多強調和注重對學生物理知識的灌輸，“填鴨式”的教育在中國相當盛行，而隨著新課改的不斷深入，對于學生的理解能力，老師也逐漸意識到了重要性，開始著力培養(yǎng)學生的物理思維。其中，化繁為簡，轉化思維即等效思維方法的運用，能夠幫助學生合理的簡化一些物理知識內容，讓學生更加直觀的了解知識定理將原本復雜的內容簡單化，并且還可以將一些不太容易理解的題型，進行簡化，讓學生快速的進行解題。

關鍵詞：初中物理；等效思維；運用研究

一、等效思維法的定義

從基本定義上來講，我們可以概括性的得出：等效替代法是在保證某種效果或者特性和關系相同相等的前提下，將實際的、陌生的、復雜的物理問題和物理過程轉化為等效的、簡單的、這是一種易于研究的物理問題和物理過程來研究和處理的方法。在物理教學和研究中經(jīng)常會用到，也是我們學生將復雜物理問題簡單化的一種重要方法。在初中物理解題中非常常見。比方說在研究合力時，一個力與兩個力使彈簧發(fā)生的形變是等效的，一個力就替代了兩個力。例如在研究串、并聯(lián)電路的總電阻時，用一個電阻代替兩個串聯(lián)或并聯(lián)電阻。或者在平面鏡成像的實驗中，我們利用兩個完全相同的蠟燭，驗證物與像的大小相同，因為我們無法真正的測出物與像的大小關系，所以我們利用了一個完全相同的另一根蠟燭來等效替代物體的大小。

二、等效思維法在初中物理解題中的運用分析

在中物理題目中的應用能夠有效地將復雜的問題簡單化，化難為易.學生在解題過程中使用這種方法能夠簡化解題過程，提高解題速度，同時能夠在解題過程中活躍自身的解題思維，提高學生的創(chuàng)新能力，等效變換簡化問題等效變換是初中物理解題中比較常用的一種方法，并且經(jīng)常用于電路的變換。如將比較復雜的電路等效變換成一些比較明確的串聯(lián)等效電路或者并聯(lián)等效電路，等效變換的過程可以通過添加輔助線、增加平衡力等方法來解決問題、分析問題。具體運用來說，可以從初中物理解題的過程中來反映。如圖所示電路用的是等效替代法測量未知電阻阻值。其中Rx是待測電阻（阻值大約幾百歐），R是滑動變阻器，R0是電阻箱（電阻箱的最大電阻值大于Rx），請根據(jù)實驗電路圖把下列主要實驗步驟中的空白填齊。

（一）電路圖的主要實驗步驟

（1）按電路圖連好電路，并將電阻箱R0的阻值調至最大。

（2）只閉合開關S1和調節(jié)滑片P，使電流表指針指在適當?shù)奈恢茫浵麓藭r電流表的示數(shù)為I。

（3）只閉合開關S1和，同時調節(jié)（選填“滑動變阻器”或“電阻箱”），使電流表的示數(shù)為多少。

（4）讀出阻值，即可知道Rx的阻值。

（二）教師在解題時要引導學生轉化思維。教師在解題的時候要適當?shù)囊龑W生轉化思維，由等效替代法可知，當閉合開關S1，只閉合開關S2或S3時，保持滑動變阻器接入電路的阻值保持不變，調節(jié)電阻箱的阻值，使電流表的示數(shù)相同，故實驗步驟如下：

（1）在圖示電路中，按電路圖連好電路，并將電阻箱R0的阻值調至最大。

（2）只閉合開關S1和S3，調節(jié)滑片P，使電流表指針指在適當?shù)奈恢?，記下此時電流表的示數(shù)I。

（3）只閉合開關S1和S2，保持R的電阻不變，同時調節(jié)電阻箱R0，使電流表的示數(shù)仍為I。

（4）讀出電阻箱接入電路的阻值R0；由于兩次電流表示數(shù)相同，則兩次的總電阻相同，即Rx+R滑=R0+R滑，所以Rx=R0。故可以得出：1）S3；2）S2；電阻箱；I；3）電阻箱接入電路的阻值R0。復雜的物理問題通過轉化思維，將復雜變?yōu)楹唵?，抽象變?yōu)榫唧w，無形變成有形，陌生的知識變成熟悉的內容來一一進行透徹理解和解答題目。這正是等效替代法的真正魅力所在。當然，等效替代法在初中物理解題當中的運用還不僅僅限于此處。再比方說在運動的物理題目中，我們運用到等效替代法的地方也是相當多的。由于合運動和分運動具有等效性，所以平拋運動可看作是水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動的合運動?！靶〈^河”中小船的運動可以看作是沿水流的方向的勻速直線運動和垂直于河岸方向的勻速直線運動的合運動。

在計算大小不變方向變化的阻力做功時，如空氣阻力做功的時候，可以應用公式W=fS，只是式中的S是路程而不是位移，不管物體的運動方向如何變，均可等效為恒力f作用下的單向直線運動，只有建立起等效的思維觀念，才能使學到的知識潛移默化，才能把學會的東西用活。斜面高1m，傾角θ=300，在斜面的頂點A以速度VA水平拋出一小球，小球剛好落于斜面底部B點。不計空氣阻力，g取10m/s2.求小球拋出的速度VA和小球在空中運動的時間t。

解析：根據(jù)平拋運動的規(guī)律，可將平拋運動等效為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動。

水平方向：x=VAt；豎直方向：y=gt2/2；并且根據(jù)幾何關系：y=xtanθ，代入已知條件y=1m，解上述三個方程得，VA= m/s；t=s。一個復雜的問題轉化為簡單的幾個部分，等效替代法不僅僅是過程的等效、模型的等效還有運動的等效等等。

教授學生知識是我們教師的一個職能之一，傳統(tǒng)的教育方法牢牢的禁錮了我們學生和教師的思維和方法。初中物理知識可以說對于許多學生都是不陌生的，公式、計算、圖形我們都可以寫的出來、背的出來，但是一遇到?jīng)]有見過的題目，我們學生就會無從下手，轉不過來。這時候等效替代法往往就發(fā)揮出巨大的作用來。

參考文獻：

[1]葉新.等效思維在初中物理解題中的運用[J].理科考試研究. 2016（12）.

[2]姬鳴亞.等效思維在初中物理解題中的合理運用[J].中學物理. 2016（10）.