等效思維方法在高中物理教學中的應用探討

夏雪芬

摘 要：等效思維方法是一種重要思維方式，也是物理研究中一種重要思想。例如高中物理的力學、光學、磁場等各種知識都是抽象的，只能利用等效方法進行表達。在高中物理教學中，教師要嘗試培養學生等效思維能力，提高學生高中物理學習素養。本文主要就等效思維方法在高中物理教學中的應用進行探索。

關鍵詞：等效思維，高中物理，應用

前言：近些年來，等效思維模式的物理解題方式和教學方式頻繁出現，甚至在很多考卷中也可以觀察到很多有關等效思維模式的物理題目。本文就簡單總結高中階段常用等效思維教學的模塊進行具體研究，期望對提高高中物理教學效率有所幫助。

一、傳統高中物理教學方式缺陷

1.概念化現象嚴重，不會靈活變換

高中物理概念很多，很多公式中涉及的單位以及交換條件都不相同，大多數學生的公式都是采取記憶的方法進行學習的，并沒有進行真正的理解記憶，這也就導致學生在等效代換過程中不能熟練并且確定的使用出計算公式[1]。高中教師對學生的理解與否其實并不關注，只是在乎學生的基礎題和概念題目是否能得到分數，很多教師通過給學生布置大量的課后作業讓學生去記憶題目和鞏固題目，沒有做到高效教學。

2.物理實驗少，學生理解困難

高中物理教師在課堂中沒有積極使用物理實驗幫助學生理解物理公式，很多學生對一些抽象的知識點都存在理解困難現象。物理實驗對學生理解公式和感受抽象事物有十分重要的作用，物理實驗就是一種通過等效表達的方式將定理和公式表達出來的手段，教師在課程中不充分利用物理實驗不利于學生等效思維能力的培養。

二、物理概念、公式的等效轉換

1.力的等效表達

在力學教學中，教師無法直接讓學生感受到力的形式和存在狀況，只能通過等效實驗和等效變量來闡述力的作用。在高中物理課堂中，教師可以讓學生進行一些簡單的力學小實驗觀察力帶來的作用，可以讓A同學推B學生，反問B學生身體有怎樣的運動趨勢，A學生自身又存在怎樣的運動趨勢。如若表現效果不明顯，教師還可以讓A和B同學分別站在一個滑板上，互相輕輕的推動對方，觀察對方的運動方向。這個時候有些同學會反應A和B同學向著相反的方向移動，這就是一種力的作用。教師再讓一個同學推自己，觀察自己是否會出現移動，這個時候同學們會發現無論A力氣有多大，也無法讓自己腳下的滑板動起來，這主要是因為A同學沒有受到自身的反作用力。這也能進一步闡釋力的作用是相互的，力必須由兩個物體接觸才能存在作用。在過去，教師通過口述力的定義和作用學生很難理解，但是將力等效于運動，等效于其余可見和可感受的動作，力的效果就十分明顯。除此之外，教師還可以讓A同學和B同學面對面推對方，C同學從邊上推動兩個學生的手，這個時候A同學和B同學都會有向別的方向的力，并且沒有辦法抵制這個力，這主要是因為一個力的方向是固定的，當多個力作用在一起，會出現一定的偏向，這就是力的疊加作用。

2.合運動和分運動

合運動和分運動與也是一種等效思維表達模式。合運動的影響因素有位移、速度、加速度等，這些因素共同組成了現在的運動狀態和運動路徑，因而合運動與分運動是等效的，合運動有時候可以代替分運動，這就是運動的合成，有時候分運動又可以直接影響合運動，導致運動出現分解或者變化，這就是運動的分解。教師在講述合運動和分運動的時候學生可能很難理解，但是通過力學的等效對比，學生會很容易接受運動效果。運動需要力來推動，物體的質量以及受到的摩擦力影響了運動的大小，這些力共同疊加在一起也就組成了合運動。因此，總的力的方向也是運動的方向，學生只要會判斷力的方向和大小，自然而然也就可以等效為運動的大小和方向，只是在條件變換的時候需要注意單位的變化和數值的變化，教師還可以通過具體的動畫模擬幫助學生具體感受力的疊加與抵消[2]。

3.電流的等效替換

感應電流所產生的力人們是無法感知的，也是十分抽象的。教師可以利用一些小的鐵屑放置于兩個互斥的磁石中間，這個時候這些鐵屑會呈現出一種有規則地方向和排列，這也就是磁感應電流帶來的力。在磁場不斷變化的同時，鐵屑排布方式以及分布量也會不同，這就是磁場的作用力不同。很多學生對感應電流這個章節的學習內容感覺到恐懼，主要是因為對感應電流形成的作用力不了解，對這些力的方向以及大小不會計算。其實很簡單，將感應電流的磁場線看作一個施加外力的物體，那么每一個點的力的方向和大小都可以代入相應的公式進行計算。

4.對研究對象的等效替換

無論是研究對象還是研究過程，學生都要學會等效替換。例如磁鐵放置于水平桌面上，正中央有一個導線和磁場垂直，現在給導線通電，并且電流方向垂直于桌面向外，那么磁鐵對桌面的壓力是否存在變化。這個時候，學生的研究對象大多考慮的是導線對桌面的力，其實不然，筆者認為還可以判斷磁鐵受到的力，因為磁鐵與導線受到的力必然是相反的，如若磁鐵的力變大，那么導線所受到的力就會邊下，因此如若單純考慮磁鐵受力只需要考慮一個重力和一個磁感應力以及桌面的反向作用力，比較容易通過實驗進行驗證[3]。如果是導線進行驗證很難對導線進行稱重或者測量，不利于學生觀察磁感應力的作用效果和方向。

結束語：等效思維方法在物理教學中有十分重要的作用和功能，教師應當注重采納科學的教學方法培養學生的等效思維，在高中物理課堂中盡量采用一些等效實驗和等效闡述方案，將抽象的知識點進行具體化和形象化，這有助于學生理解和消化知識點，也有助于學生的長期發展。

參考文獻

[1]朱高云.物理模型思維法在高中物理教學中的應用效果分析[J].中學課程輔導：教學研究，2013，7（31）：65-65.

[2]龍蛟.新課標背景下高中物理教學中的等效思維解題方法例談[J].大觀周刊，2011（41）：184-184.

[3]高玉強.“突出重點，忽略次要”思維方法在高中物理教學中的應用[J].新課程導學，2015（20）.18-20.