物理电学的快速解题法 [物理解题中转换法的应用]
所谓“转换法”是指通过转换研究对象、空间角度、物理规律、物理模型、思维角度、物理过程、物理状态、时间角度等达到化繁为简，化难为易，间接获取问题解决的一种解题方法。这种方法能充分展示解题人的想象设计能力和创造性思维品质，充分体现解题人分析问题的能力，同时达到巧解，进而实现速解之目的。
一、转换研究对象
选择研究对象的一般方法是求什么量就以什么量为核心，选取与此量有直接关系的物体或系统为研究对象，但有些问题这样思考下去困难重重，有时会出现“山重水复”的境地。如果活用转换法，将研究对象转换，问题就会出现“柳暗花明”的结果。
例1，站在汽车上的人用手推车的力为F，脚对车向后的摩擦力为f，下列说法正确的是：
A.当车匀速运动时，F和f对车做功的代数和为零
B.当车加速运动时，F和f对车做功的代数和为负功
C.当车减速运动时，F和f对车做功的代数和为正功
D.不管车做何种运动，F和f的总功和总功率都为零
解析不少学生在做此题时，认为研究对象很显然应选汽车，因为四个选项中都涉及到F和f对汽车做功问题。但很快走进死胡同，原因是汽车在水平方向共受四个力：牵引力、地面对它的摩擦力、人对它的摩擦力f和人对它的推力F，因前两个力比较不出大小，故也无法比较出后两者大小，因而也就无法比较二力的功。若转换一下研究对象，则会变难为易。对人进行受力分析，人在水平方向只受两个力：车对人向后的作用力F′，车对人向前的摩擦力f′，这两个力恰好是F、f的反作用力。根据人和汽车的运动状态，即可确定出F、f的大小：当车匀速运动，人也匀速，F′=f′，F=f，又因二者的位移相等，故F做的正功等于f做的负功，选项A正确；当车加速时，人也加速，有F′＜f′，F＜f，故f做的负功大于F做的正功，选项B正确；同理可得选项C正确。
例2，电池的内阻可以忽略不计，电压表和可变电阻器R串联接成通路，如果可变电阻器R的值减为原来的1/3时，电压表的读数由U0增加到2U0，则下列说法中正确的是：
A.流过可变电阻器R的电流增大为原来的2倍
B.可变电阻器R消耗的电功率增加为原来的4倍
C.可变电阻器两端的电压减小为原来的2/3
D.若可变电阻器R的阻值减小到零，那么电压表的示数变为4U0
解析在做该题时，大多数学生认为研究对象应选可变电阻器，因为四个选项中都问的是有关R的问题；但R的电阻、电压、电流均变，判断不出各量的定量变化，从而走入思维的误区。若灵活地转换研究对象，会出现“柳暗花明”的意境；分析电压表，其电阻为定值，当它的读数由U0增加到2U0时，通过它的电流一定变为原来的2倍，而R与电压表串联，故选项A正确。再利用P=Ｉ2R和U=ＩR，R消耗的功率P′=（2Ｉ）2R/3=4P/3；R后来两端的电压U=2ＩR/3，不难看出C对B错。又因电池内阻不计，R与电压表的电压之和为U总，当R减小到零时，电压表的示数也为总电压U总；很轻松地列出U总=ＩR＋U0=2ＩR/3＋2U0，解得U总=4U0，故D也对。
二、转换空间角度
转换空间角度主要是指化立体空间图为平面图、化正视图为侧视图、化正视图为俯视图等处理物理问题的方法。灵活地进行这些转换，可以有效地提高解题质量和效率。
例3，通电长导线中电流为Ｉ0，边长为2L的正方形载流线圈abcd中的电流为Ｉ，方向由a→b→c→d。线圈的ab边、cd边以及过ad、bc边中点的轴线OO′都与长导线平行。当线圈处于所示的位置时，ab边与直导线间的距离a1a等于2L，且a1a与ad垂直。已知长导线中电流的磁场在ab处的磁感强度为B1，在cd处的磁感强度为B2，则载流线圈处于此位置受到的磁力矩的大小为多少？
解析本题要求磁力矩，关键是求安培力和找力臂。若在原图上找力臂，很难画出，如果将原空间图转换为俯视的平面图，求解就易如反掌。ad、bc边所受的磁场力和转轴OO′平行，其力矩为零。ab、cd边受力的方向如图所示，大小分别为Fab=B1Ｉ·2L，Fcd=B2Ｉ·2L，Fab，Fcd对转轴OO′的力臂分别为L和22L，则两力对转轴的力矩为Ｍ=Ｍ1＋Ｍ2=F1L＋F222L=2B1IL2+2IL2=IL2(2B1+2B2)，答案IL2=（2B1＋2B2）。
三、转换物理规律
转换规律是指灵活地选择物理规律，用熟知的规律解决看似超出教学大纲的题目，从而达到了难题易做的目的。
例4，一半径为r、沿着直径装有一根金属杆的金属圆环，可绕垂直圆环平面通过圆心O的中心轴转动，在圆环边缘的槽内，缠绕着一根足够长的轻质细绳，绳端吊着一个质量为m的物体，圆环的一半处在磁感强度为B、方向垂直于圆环平面向里的匀强磁场中。已知金属圆环和直杆是由电阻率为ρ、横截面积为S的硬质导线制成。今将被轻质细绳吊着的物体由静止释放，求圆环转动的最大角速度ωm.
解析本题的常规解法为：根据力矩平衡条件，列出圆环匀速转动时的力矩平衡方程，进而求出最大角速度。此种方法不仅繁琐，而且超出了现行的教学大纲范围，因此是不可取的。若换用能量守恒定律，可速解此题。具体步骤如下：
对系统应用能量守恒定律，当ω最大时，ｖ最大，a=0，则重力对系统做功的功率PG应等于金属环和金属杆中所消耗的电热功率P电，即有PG=P电，①
当ω最大时，ｖ最大，ｖm=ωmr，
PG=mgωmr，②
P电=ξ2/R.③
根据法拉第电磁感应定律得ξ2=Bωmr2/2④
电路的电阻R=2ρr/S＋πrρ/2S⑤
由①、②、③、④、⑤方程联立可解得圆环转动的最大角速度ωm=2mgρ（π＋4）/B2r2S.
综上所述不难发现，灵活地转换物理模型是一种重要的物理思想方法。学会这种方法，就会使我们在解决物理问题时变得从容自如，巧解速解物理问题，从而提高学习的效率。