等效思維在高中物理解題中的應用

李镕辰

等效思維是學生在學習物理中常用的思維方法，將等效思維運用于物理解題中，會涉及物理模型的建立、物理過程的轉化、物理條件的轉化等各個方面，利用等效思維分析和解答相關的物理問題，可以將問題思路清晰化，解題步驟簡單化，因此，在高中物理教學中，培養學生的等效思維能力，引導學生抓住等效思維的特點，將等效思維有效的應用于解答物理問題中，達到提高學生學習能力，促進學生全面發展的目的。等效思維在高中物理解題中的應用，主要有以下幾種方式：

一、把復雜的物理現象轉化為常見的問題

在高中物理學習過程中，學生常常會遇到較為復雜的物理問題、物理現象，如果在解題過程中可以運用等效思維，建立一個合理的物理模型，把復雜的物理現象轉化為常見的問題，使學生充分認識物理現象。高中物理中常見的物理模型包括：斜面模型、簡諧運動的單擺模型、人船模型等。

例如：圖中AB是光滑的平面，BC是光滑的圓弧，圓弧的半徑為7.5m，平面與圓弧在B點相切。質量為0.1kg的滑塊m₁，以0.9m/s的速度向左運動，與在B點的，質量為0.2kg的滑塊m₂發生彈性碰撞，求二者經過多長時間后可以再次發生碰撞。教師可以引導學生通過在物理問題中建立彈性碰撞模型、機械能守恒模型、簡諧振動模型等，將看似復雜的物理問題熟悉化。即首先求出兩個滑塊彈性碰撞的速度：

二、將物理本質和物理過程明晰化

在高中物理的解題過程中，常常會遇到物理過程繁雜的情況，如果將等效思維應用于物理過程中，可以通過分解、簡化、轉化等方式，將物理過程明晰化，進而輕松解決物理問題。

例如：把一個石塊從傾角為口的斜面上，以初速度為u。水平拋出，落到斜面上某個點上（如圖），請問小球運動過程中與斜面相距的最大距離是多少？從題目來分析，可以得知，石塊運動過程中，與斜面相距的最大距離位置是：速度方向和斜面平行時的距離。在計算這段距離時，解題程序十分繁瑣。因此，高中物理教師可以引導學生將u₀分解為：沿斜面方向的u₀cosθ和垂直斜面方向的u₀sinθ，然后將重力加速度分解為沿斜面方向的gsinθ與垂直斜面向下方向的gcosθ，在此基礎上，學生就可以發現石塊平拋運動的過程，可以應用等效思維，轉化為斜面方向的勻加速直線運動，以及垂直于斜面方向的勻減速直線運動。一旦石塊到達與斜面相距最大距離的時候，垂直于斜面方向的速度減為0，由此就可以很快地算出距離斜面的最大距離。

三、把復雜條件轉換為簡單的條件

在高中物理問題中，還存在題設條件復雜的情況。題設條件復雜就會導致學生難以將所學知識應用于解題中，因此，高中物理教師可以引導學生將等效思維應用于物理條件的轉換中，把復雜條件轉換為簡單的條件，從而利于學生解題。

例如：理想變壓器輸入端接電動勢為E、內阻r的交流電源，輸出端接電阻為R的負載，求原、副線圈匝數比n₁/n₂是多少的時候，R會獲得最大功率，R的最大功率是多少？從題目來看。交流電源與恒定電源等效，則利用等效思維將原本的復雜條件簡單化。即當電源內阻保持不變，整個電源輸出的功率不會成單調變化趨勢，因此，當外電阻值與電源的內阻值相一致，整個電路輸出的功率才可能達到最大。

總而言之，在高中物理教學過程中，培養學生的等效思維，可以幫助學生在解答物理問題時，將復雜的問題簡單化。把抽象的物理定義具象化，教師要引導學生在解題中帶有靈活性、技巧性的運用等效思維，提高學生的思維能力。

編輯 薛小琴endprint