[浅谈等效思想在高中物理中的应用] 高中物理公式大全

　　摘要：文章论述了物理学中等效思想在教学中的重要意义，结合实例论述了等效思想的作用，指出了物理教学中实施等效思想和等效方法教育的有效途径。　　关键词：等效法 高中物理力学 创新思维
　　在高中物理教学中，大多数教师都有这样的感触，学生对一些物理现象、规律的表述常常让人觉得词不达意。很简单的物理知识、物理情景经学生一表达，就变得让人糊涂。利用等效法，可解除此矛盾。
　　等效方法是一种在保证某种效果（特性和关系）相同的前提下，将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法。
　　运用等效方法处理问题的一般步骤为：
　　（1）分析原事物（需研究求解的物理问题）的本质特性和非本质特性。
　　（2）寻找适当的替代物（熟悉的事物），以保留原事物的本质特性，抛弃非本质特性。
　　（3）研究替代物的特性及规律。
　　（4）将替代物的规律迁移到原事物中去。
　　（5）利用替代物遵循的规律、方法求解，得出结论。
　　本文从如下几方面谈谈“等效法”在力学中的应用。
　　一、力的等效
　　合力与分力具有等效性。关于这一点在力的合成和分解中得到充分的体现。除此之外，在另一类题目中，如果也能够充分应用等效的观点，将物体所受的多个恒力等效为一个力，就可以将较复杂的模型转化为较简单的物理模型，然后再去应用我们熟知的规律去列方程，这样将大大降低解题的难度，更有利于对问题的正确解答。
　　二、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。只有建立起等效的思维观念，才能使学到的知识潜移默化，才能把学会的东西用活。
　　三、过程的等效
　　在中学物理中有些题目所涉及的过程非常复杂，以致我们无法或不必要严格地搞清楚整个过程中的各个细节，特别是在能够用动量守恒和能量守恒解答的某些题目中，整个运动过程中的“动态”是很复杂的，往往只要把握住起始和终了时刻的状态，定性地分析过程，运用等效的观点，将整个过程等效为一个相对简单的过程，从而方便求解。这也正是等效法的精要之一。
　　四、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。
　　从近几年高考试题看，命题人的指导思想很明确，那就是力求所命题目的创意新、背景新、过程新。但从题目所对应的物理模型来看，其本质上讲还是万变不离其宗。要提高解决综合问题的能力，从根本上讲还是提高构建物理模型的能力，要学会透过现象看本质，进而对物理模型进行等效转化。
　　五、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致。由于小球从相同的高度开始做平抛运动，所以其在空中的飞行时间相同。取飞行时间为单位时间，可以用水平射程来表示水平方向的速度，也就是水平速度由水平射程等效替代。
　　等效法是科学思维的基本方法之一，它是在保持对研究问题具有相同效果的前提下，通过对物理模型或过程的变换，将复杂的实际问题转化为简单的理想问题来研究的思维方法。如果教师在教学时能引导学生在形成物理概念、解答物理习题过程中运用等效法，使学生明确在分析和解答物理问题时，一般需要将生活语言转化为物理语言，精炼成数学语言；需要将复杂的问题通过等效法，提炼，简化，找出问题的本质，学生就会在学习中逐渐尝试用等效法开创性地解决问题。等效思维具有一定的灵活性和技巧性，必须在认真分析物理特征的基础上，进行合适的等效变换，才能获得简捷的求解方法。
　　由以上分析可知，等效方法在物理解题中有着广泛的应用，在很多时候能够使复杂问题大大简化，我们应该认真掌握。
　　（作者单位：甘肃省康乐一中）