等效轉換法在高中物理問題解決中的應用探討

劉玉華

(山東省高唐縣第一中學，山東 聊城 252800)

等效轉換法在高中物理問題解決中的應用探討

劉玉華

(山東省高唐縣第一中學，山東 聊城 252800)

隨著我國教育的改革與發展，教師越來越注重學生能力的培養.然而在目前應試教育體制下，對于一名高中生而言，還是需要不斷提高自身解決問題的能力.對高中物理而言，掌握一種等效轉換法的思維技巧對于解決問題能力的提高非常有幫助的.

高中物理;等效轉換法;解題技巧

眾所周知，高中物理是理科當中最難的一門學科.學生在學習的過程當中一定要掌握高效的學習方法以及必要的解題技巧.只有這樣才能起到事半功倍的效果.然而，高中物理的解題技巧有許多，類似于等效轉換法，等比替代法，類比推斷法……但很多方法在我們教師看來雖然比較簡單易用，但是學生理解起來可能就比較困難.因此，教師在實際的教學過程當中，一定要選擇學生易于理解而且比較簡便的解題技巧傳授學生.從事一線教學多年的教師可能都會發現，在眾多的物理解題技巧當中，唯有等效轉換法學生利于理解，而且在做題的過程當中能夠運用自如.等效轉換法的實質就是將問題化繁為簡，將一個比較復雜的問題轉化成一個效果作用相同但是卻簡潔明了的模型.本文以等效轉換法為例，論述高中物理的解題技巧.

一、等效轉換法的理解

前文當中論述了許多有關等效轉換法的特性，那么等效轉換法的定義是什么呢？根據我國物理學大綱當中提出的，“在解決物理的實際問題過程當中，我們常常用簡單易于研究的模型，替代比較復雜的物理原型.我們稱這樣的等效替代思想為等效轉換法.”高中物理學當中，等效轉換法分為兩種形式，一種是將實際過程當中難以操作但物理模型轉化為理想的思路過程，另一種是將物理研究的對象進行等效的替代.這兩種等效轉換法在物理學解題的過程當中都應用廣泛.學生一定要注重等效轉換法的實質，即是以形變但本質不變的思路準則.

二、等效轉換發的類型

等效轉換法的類型有許多，教師一定要抓住考試當中比較熱門的模型，讓學生進行有針對性的訓練.教師在培養學生等效轉換法的思路過程當中，一定要摒棄題海戰術的思想，只有做到了有針對性的訓練才能使得學生對于等效替代法有著本質的理解.在考試的過程當中，做題才能得心應手.

1.模型等效轉換法

在《人教版必修三》的學習過程當中，學生最容易遇到的問題就是怎么樣才能求出電源的最大效率的問題.學生在剛開始碰到此題目的過程當中，首先想到的就是聯立方程組，運用二次函數的思想，解出當電源效率最大值內阻和外電路的關系.不可否認，只要學生做題的時間足夠寬裕，用函數的思想，能夠比較準確地解出電源效率最大值的情況.但是不可否認，對一名即將參加高考的學生而言，時間是有限的，學生必須掌握一種高效的解題策略.本文以圖1圖2為例：如果要學生求出圖1所示的滑動變阻器的最大功率.那么根據我們在必修三物理電路的解題經驗，當外電路的總阻值，等于那電路的阻值時，外電路的效率最大.因此可以等效為如圖2所示的模型，將外電路R0的電阻和電源E的內阻r組合并在一起，然后運用前文提到的物理學規律，就能很快的解出答案.

2.作用等效法

物理學是一門研究物體受力狀況的學科，在研究物體受力狀態的過程當中，由于情況比較復雜，我們很容易就會想到等效替代法的教學理念.如圖3所示，如果一質量為m的質點距球M的距離為2R，其萬有引力為F，現將此球挖去以R/2為半徑的球體，求剩余部分距離圓心O1的萬有引力.對于一名剛接觸此題的同學，可能最先想到的就是運用萬有引力的公式，采用聯立方程組的思想，運用數學知識解除萬有引力的大小.這樣的思路仍然和上題一樣比較繁雜，且較短時間內容易出錯.如果學生在考試的過程當中，能夠運用到等效轉換法.那么這題的難點就迎刃而解了.

首先將這道物理高考題目進行比較全面的剖析，當兩個物體都是完整的情況下，所受的萬有引力為F，那如果是不完整的情況下，是否可以采取力的疊加原理呢？簡單而言就是將大球所受的萬有引力和割去的小球受到的萬有引力進行矢量疊加，那么就比較巧妙的計算出了剩余部分的萬有引力了.

等下轉換法的思路并不是學生天生就有的，教師在教學的過程當中可以采取提示的辦法，讓學生仔細全面的分析問題，找出題目和曾經所學知識的聯系.本文以上題為例，教師在實際的教學過程當中，可以這樣問學生，“大家仔細觀察這道題目的模型，這和我們曾經所學的哪種萬有引力的模型最為相似？我們是否學過割補法，而受力分析的過程當中，是否是遵循矢量相加的原則？”通過這樣巧妙地提示學生，讓學生找出這道題目的原型.最后告訴學生這就是作用等放法.

總而言之，高中物理的解題技巧有許多.教學需要抓住高考當中比熱門的解題思路，然后針對這種思路對學生進行有針對性的訓練.作為教師必須知道，巧妙的物理思路并不是學生天生就有的，這是學生經過長期訓練的物理素養.本文提到的等效轉換法只是萬千物理模型當中的一種，但是教師卻可以仿照本文提到的等效轉換法的教學模式優化自己的教學方法.

[1]魯清.等效轉換法在高中物理問題解決中的應用探討 [J]. 中學物理, 2015, 33(12):87-88.

[2]江愛國.等效轉換法在運動類問題中的應用例析 [J]. 物理教師, 2014, 35(1).

[責任編輯：閆久毅]

G632

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1008-0333(2017)25-0063-02

2017-07-01

劉玉華(1980.07-)，女，山東省聊城市高唐縣，一級教師，大學本科，從事高中物理教學.