借助等效法解答物理題

范友奕

(福建省羅源第一中學(xué) 350600)

等效法是在特定的某種意義上，在保證效果相同的前提下，將陌生的、復(fù)雜的、難處理的問題轉(zhuǎn)換成熟悉的、容易的、易處理的一種方法.高中物理教學(xué)中為提高學(xué)習(xí)者運(yùn)用等效法解答物理習(xí)題的意識(shí)，積累運(yùn)用等效法解題的豐富經(jīng)驗(yàn)，有效地提升其解題能力以及物理學(xué)習(xí)成績(jī)，應(yīng)將等效法地講解納入到教學(xué)的重要內(nèi)容，尤其通過(guò)示范運(yùn)用等效法解題，使學(xué)習(xí)者能夠把握等效法的精髓，在以后的解題中能夠舉一反三，靈活應(yīng)用.

1 借助等效法解答類平拋問題

學(xué)習(xí)者正確運(yùn)用等效法解題，高中物理教學(xué)中應(yīng)注重靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者自主探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，給其留下深刻印象的同時(shí)，搞清楚平拋運(yùn)動(dòng)中不同運(yùn)動(dòng)方向相關(guān)參數(shù)的內(nèi)在聯(lián)系.同時(shí)，為使學(xué)習(xí)者掌握運(yùn)用等效法解答類平拋問題的相關(guān)思路，課堂上應(yīng)注重為學(xué)習(xí)者認(rèn)真講解等效法地具體應(yīng)用，使學(xué)習(xí)者對(duì)等效法有個(gè)更清晰地認(rèn)識(shí)，掌握等效的具體思路，避免其在以后解題中走彎路.

例如，一款游戲可簡(jiǎn)化為如下過(guò)程，如圖1所示兩塊擋板相距為L(zhǎng)平行豎直放置，其中右側(cè)擋板下端有一小孔B.一彈球從右側(cè)擋板頂端A以一定的水平速度向左拋出，小球在兩板之間多次碰撞若剛好從小孔飛出則游戲獲勝.A、B的高度差為h.小球所有碰撞前后水平和豎直分速度均保持不變，且不與水平面相碰.重力加速度為g.求小球拋出時(shí)的速度v.

圖1

2 借助等效法解答單擺問題

課堂上為鍛煉學(xué)習(xí)者運(yùn)用單擺周期公式解答相關(guān)習(xí)題的靈活性，課堂上應(yīng)注重創(chuàng)設(shè)相關(guān)問題情境，要求學(xué)習(xí)者運(yùn)用等效法思考、作答，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)者對(duì)單擺周期公式的理解程度.暴露出學(xué)生學(xué)習(xí)以及理解上的誤區(qū)，使其對(duì)單擺周期運(yùn)算公式有個(gè)更深層次地認(rèn)識(shí)的同時(shí)，提高學(xué)習(xí)者運(yùn)用等效法解答單擺問題的意識(shí)，積累等效法解題的經(jīng)驗(yàn).

例如，使用兩根長(zhǎng)度均為L(zhǎng)的細(xì)線拴住一個(gè)小球A，另一端均懸掛在天花板上.兩根細(xì)線處于同一平面且與天花板所成角度均為α，使小球在垂直于紙面做擺角小于5°的擺動(dòng).當(dāng)其經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)，另一小球B從A的正上方自由下落.當(dāng)A第三次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)兩球相碰，兩小球均可看做質(zhì)點(diǎn)，則小球B的下落高度為多少？

3 借助等效法解答粒子運(yùn)動(dòng)問題

教學(xué)實(shí)踐中為提高學(xué)習(xí)者運(yùn)用等效法解答粒子運(yùn)動(dòng)問題的正確率，一方面靈活運(yùn)用多媒體技術(shù)為學(xué)習(xí)者展示相關(guān)離子在不同情境下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使其在頭腦中建立清晰的模型，熟練掌握不同粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律.另一方面，通過(guò)展示具體的問題情境，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者運(yùn)用等效法進(jìn)行分析，鞏固其所學(xué)知識(shí)的同時(shí)，使其親身體會(huì)運(yùn)用等效法解題的具體過(guò)程，積累經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，使其嘗到運(yùn)用等效法解題的成就感.

例如，原子中電子繞著原子核做圓周運(yùn)動(dòng)可等效為環(huán)形電流.若氫原子的電子繞著原子核做半徑為r，速率為v的圓周運(yùn)動(dòng)，周期為T.其中電子的電荷為e，質(zhì)量為m，靜電力常數(shù)為k，則其等效電流大小為( ).

4 借助等效法解答圓周運(yùn)動(dòng)問題

對(duì)于部分做圓周運(yùn)動(dòng)的物體而言，所處的情境較為復(fù)雜，如物體在電場(chǎng)、重力場(chǎng)、復(fù)合場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng).解答該類問題時(shí)如將物體受到的電場(chǎng)力以及重力分開考慮會(huì)非常的復(fù)雜，計(jì)算較為繁瑣.為提高學(xué)習(xí)者解答該類問題的效率，課堂上應(yīng)注重為學(xué)習(xí)者講解等效法，將物體受到的電場(chǎng)力以及重力等效成一個(gè)力.將物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程與僅在重力場(chǎng)下做圓周運(yùn)動(dòng)的情況進(jìn)行對(duì)比，以尋找到等效最低以及最高點(diǎn).

圖2

A.小球可能帶負(fù)電

B.小球在N點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能最大

C.小球在M點(diǎn)對(duì)軌道無(wú)壓力

D.小球的初速度大小為10m/s

5 借助等效法解答變壓器問題

理想變壓器是高中物理電學(xué)中的重要知識(shí)點(diǎn).其中原副線圈電學(xué)參數(shù)的分析是高中物理日常測(cè)試及高考的常考知識(shí)點(diǎn).解答該類問題的思路有兩種：第一種運(yùn)用理想變壓器電壓、電流以及與匝數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行逐一的分析判斷.但是該種方法相對(duì)來(lái)說(shuō)較為繁瑣，稍有不慎容易出錯(cuò).第二種則是運(yùn)用等效法將若干電學(xué)元件等效為一個(gè)元件，如此便能迅速的分析出電學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系.

例如，如圖3所示的電路中R1、R2、R3是三個(gè)阻值大小相等的定值電阻.理想變壓器的原副線圈之比為2∶1.開關(guān)未閉合電路消耗的總功率為P，則開關(guān)閉合時(shí)電路消耗的總功率為( ).

圖3

等效法是解答高中物理中非常重要的方法，在高考中時(shí)有考查.教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)注重將等效法作為一個(gè)專題系統(tǒng)地講解，使學(xué)習(xí)者掌握等效法的相關(guān)理論，深化其對(duì)等效化地認(rèn)識(shí)與理解的同時(shí)，提升其應(yīng)用意識(shí).同時(shí)，結(jié)合教學(xué)進(jìn)度優(yōu)選經(jīng)典例題，并積極組織學(xué)習(xí)者開展專題訓(xùn)練活動(dòng)，使學(xué)習(xí)者掌握不同物理問題情境下等效法應(yīng)用的具體思路以及注意事項(xiàng)，促使其應(yīng)用能力的顯著提升.