高中物理力學解題中等效替代思想的應用

胡文輝

【內容摘要】在現階段的高中物理教學中，傳統的教學方式已經無法滿足學生的實際學習需要。而等效替代這一思想能夠有效幫助學生解決物理力學中的問題，通過力的分析降低學生的學習難度，以更有效的解決問題。本文就著重探究等效替代思想在高中物理力學解題中的應用，結合現階段高中物理教學中存在的問題進行研究討論，從而為高中物理力學教學提供有效參考。

【關鍵詞】高中物理 ?力學 ?等效替代 ?策略

引言

而在高中力學的考查過程當中，對于學生基礎知識掌握情況的要求較高。倘若學生沒有學好力學部分的基礎知識，從而導致后期的教學過程很難實施下去。因而在現階段的高中物理力學教學過程當中，則需要教師能夠結合新的教學理念和教學方式，綜合運用多種教學手段，不斷加強對學生的思維引導，以盡可能簡單的教學方法將力學知識講解到位。物理學和數學有著密切的聯系，因而在高中物理力學的教學過程中，教師可以結合等效替代思想全面加強基礎知識的教育，從而讓學生學會應用等效替代思想，以提高解題的速度和效率。

一、高中物理力學教學難點

力學這一部分知識在高中物理中占有非常重要的地位，是高中物理的基礎內容。高中力學知識可以按時間上的積累分為沖量，按力在空間上的積累可以作為功，這二者都是一個過程量。在高中力學知識中還包含了牛頓三大定律，動量定理，動量守恒定律，以及動能，功和能的關系，動能定理，機械守恒定律。

高中力學必考的知識點又分為自由落體，運動豎直上拋運動，平拋運動，勻速圓周運動，萬有引力，以及力的合成與分解等多方面的內容，而沖量和動量也是高中物理力學考查的重點內容。由于受到學生思維方式，學習能力，邏輯思維能力等眾多客觀因素的影響，從而有大部分的學生在學習的過程中難以深層次的學習，從而增加了高中物理力學知識的教學難度。

二、等效替代思想概述

等效替代思想是指在保障某種效果和特性關系相同的前提下，將復雜的物理問題和物理過程轉化為更容易學習，更簡單，更利于學生理解，更利于研究和處理的過程。與傳統的教學方式相比，借助等效替代思想能夠幫助學生更深層次的解析物理問題的本質特性和非本質特性，充分調動學生的思維來尋找適當的替代物來加強物體受力的分析，從而通過系統的分析和研究獲得最終的結論。在力學教學中借助等效替代思想，幫助學生更加簡單的掌握力學知識，提高學生分析力學問題、解決力學問題的綜合能力，創建高效的物理課堂。

三、等效替代思想的實際應用

1.物體的受力狀況

在高中物理教學中有很多題目要求學生能夠通過受力分析來掌握物體的受力狀況，從而明確物體的運動狀態，以解決相應的題目。在該部分的教學過程中，教師可以借助等效替代的思想幫助學生做好力的示意圖，結合題干所給信息，分析物體的受力狀況，從而突破問題的關鍵。由于物體的受力分析過程相對較復雜，有很多學生在學習的過程當中常常會因為搞不清力的方向，從而直接列方程，導致計算錯誤。而借助等效替代的思想，將物體的受力狀況清晰的表示出來，借助相應的受力模型幫助學生列出相應的解題方程，以全面提高學生解題的正確率，同時幫助學生梳理其解題的思路。例如，如下圖所示，斜面小車M靜止在光滑水平面上，一邊緊貼墻壁。倘若在小車上再加一個物體m，且小車與物體相對靜止，小車受到哪幾個力的作用？運動狀態如何？受力分析如下：

分析：在這個題目中，可以結合等效替代的思想，對小車整體進行受力分析，從而明確小車的受力情況和運動狀態。

2.物體的運動過程

在高中力學部分還涉及到了許多運動過程的受力分析，借助等效替代思想通過對物體運動過程的數理分析講將復雜的運動過程簡化，從而降低學生的學習難度，幫助學生找到解題的突破口。在運動過程這一部分的解題過程中，對學生的綜合能力有著較高的要求，而大部分的學生在面對這一部分題目時只能寫幾個簡單的公式，整體呈現無從下手的狀態。為了有效解決這一問題，利用等效替代思想全面加強合運動和分運動之間的等效分析，以全面增強學生的思想認識，幫助學生簡化物體的運動過程。例如在平拋運動問題分析當中，首先要求學生能夠獨立分析物體運動的復雜過程，結合等效替代思想了解并掌握平拋運動分解的技巧，在具體的題目中能夠利用等效替代思想將沒有學過的或復雜的知識轉化為已經熟練掌握的知識，從而提高其解題的正確率。在課堂上教師可以帶領學生來做實驗，結合相應的實驗操作，幫助學生明確平拋運動過程中，物體在豎直方向做自由落體運動，物體在水平方向做勻速直線運動。同時教師還可以借助微課播放相應的視頻，以幫助學生深入體會平拋運動的特性，從而得到平拋運動的公式。教師還可以借助替代的思想化曲為直，將平拋運動分為水平方向和豎直方向兩部分的內容來研究，充分調動學生學習的積極性，創建高效的物理課堂。

3.動量守恒中的應用

在動量守恒這一部分知識的教學過程中，對于學生的分析能力有著較高的要求。而為了簡化學生的學習過程，全面提高學生的學習效率，在實際的教學過程當中，教師可以借助等效替代的思想，帶領學生共同學習相應的力學系統，從而通過對物體受力情況的分析，以全面加強對動量守恒定律的理解，結合具體的物理模型，全面加強動量守恒定律表達式的綜合應用，在實際的應用過程中，以強化學生的學習效果。這就需要教師在教學過程中能夠全面加強對學生受力分析和過程分析的引導，結合等效替代思想，明確系統動量是否守恒，而通過對物體初始狀態和末狀態的系統動量分析，選擇正方向并列出相應的動量守恒定律方程。例如，在“人船模型”教學中，教師可以借助等效替代的方法盡可能的簡化動量守恒問題分析的思路和解題步驟。同時教師還可以通過有效的引導，讓學生結合力的示意圖充分明確滿足動量守恒的條件，從而幫助學生掌握相應的解題技巧和解題方法。同時在動量守恒這一塊還有“子彈打木塊模型”“彈性求證碰撞模型”“平射炮反沖模型”等多種類型，而借助等效替代的思想幫助學生加強基礎知識的學習，降低學生的學習難度，提高學生的學習效果。

結束語

總之，在高中物理力學教學中，應用等效替代思想降低教師的教學難度，幫助學生更進一步加強力學知識的學習，以更明確物體的運動狀態和受力情況，從而提高學生解題的準確率。因而在現階段的高中物理力學教學中，則需要教師能夠加強對學生教學方法的指導，幫助學生學會應用等效替代方法來解決相應的力學問題。

【參考文獻】

[1] 毛嘉睿. 淺談等效替代思想在高中物理力學解題中的應用探析[J]. 電腦迷，2019（1）：187.

[2] 李樂昊. 等效替代思想在高中物理力學解題中的應用探究[J]. 現代經濟信息，2017（31）：414.

（作者單位：江西省新余市第一中學）