等效思維在高中物理解題中的應用

等效思維是基于相同效果的條件下，將復雜、陌生、煩瑣的物理問題轉變成清晰、簡潔、熟悉的物理模型的簡化思維方式。等效思維在高中物理解題中有著廣泛的適用性，下面就等效思維在高中物理解題中的應用進行討論。

一、利用等效思維建立物理模型

模型法是一種將研究對象或過程進行科學的簡化，盡可能地突出主要因素，同時忽略次要因素，從而解決物理問題的方法。命題人在設計題目時不會單純地考查學生對概念的掌握程度，而是將物理原理與現實生活結合起來，順應不能讓學生讀死書的課程要求，這往往會導致物理題目長且復雜。此時使用物理模型法，可以排除干擾內容，提取核心因素，構建一個直觀、簡明同時效果相同的模型，為順利解題創造條件。比如在運動學中最常用的物理模型是斜面模型及滑輪模型。如果將小球運動問題用斜面模型表示出來，就能快速地分析出加速度、摩擦力及彈力，即使是遇到多種條件的時候，用分段討論的方式也能有條不紊地解答出來。

二、利用等效思維轉換物理過程

物理過程的轉換需要在保證研究對象有關數據不變的前提下，將煩瑣的運算拆成幾個基礎的分步驟，實現用兩三個簡單的問題替代原來復雜隱晦的問題。比如在面對合力與分力、合運動與分運動等問題時，如果巧妙地將過程轉換滲透到過程分析中，那么就可以靈活應用所學知識順利解答相關問題了。例如將一個石塊從傾角為θ的斜面上以初速度v水平拋出，最后落到斜面上某點，求小球運動過程中與斜面間的最大距離時，若按照題面逐步計算，則會走不少彎路。但要是使用轉換的方法，將v分解為沿斜面方向的vcosθ和垂直于斜面方向的vsinθ，解題過程就會容易很多。

三、利用等效思維轉換物理圖形

物理圖形的轉換是將復雜的圖形等效為簡化的圖形，這個方法在電學中常被用到。命題人為了加大電學試題的難度，往往會選擇將電路圖復雜化。比如6個阻值均為R的電阻與電動勢為E（內阻不計）的電池，組成的類似于六芒星的電路。很多同學只是看一眼，就可能打退堂鼓。如果經過分析，將它轉換為一個方形的電路圖，至少看起來就簡單多了。

四、利用等效思維轉換物理條件

高中物理題目不會總是把條件明明白白地羅列出來，而是設置很多難以被發現的隱藏條件，或者給出的條件比較復雜并且很難把其與要解決的問題聯系起來。這時需要先仔細分析已知條件中的關鍵內容，然后逐漸將其轉化為自己可以理解的簡單句。以理想變壓器為例，當理想變壓器輸入端接電動勢為E、內阻為r的交流電源，輸出端接電阻為R的負載，求原、副線圈線匝數比n1/n2為多少時，R獲得的功率最大，且最大功率是多少。它有兩個等效條件，即電源輸出電流I-輸出電壓因此在求原、副線圈匝數比時，雖然不能直接使用變壓比公式，但是將上：述兩個等效條件任選其一代入題中，同樣能快速解出最終結果。

五、利用等效思維轉換物理作用

轉換物理作用就是在保證作用效果等效的基礎上，對問題進行簡單化處理。這種方法最為常見，在運動學、力學、電學、磁學中頻頻出現。比如在運動學中根據平行四邊形法則用合矢量代替幾個分矢量或者反過來把合矢量分成若干個分矢量。在處理復合場問題時，應該將模型法和物理作用轉換結合起來，先分解出摩擦力、彈力，表示出沿斜面的加速度，再進行分段討論。雖然步驟多了點，但是貴在容易理解。只有理解了，才能談掌握，才能談對知識的靈活運用。

作者單位：湖北省宜昌市秭歸縣第二高級中學