等效轉(zhuǎn)換法在高中物理問題解決中的應(yīng)用探討

劉玉華

(山東省高唐縣第一中學(xué)，山東 聊城 252800)

等效轉(zhuǎn)換法在高中物理問題解決中的應(yīng)用探討

劉玉華

(山東省高唐縣第一中學(xué)，山東 聊城 252800)

隨著我國教育的改革與發(fā)展，教師越來越注重學(xué)生能力的培養(yǎng).然而在目前應(yīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換法;解題技巧

眾所周知，高中物理是理科當(dāng)中最難的一門學(xué)科.學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中一定要掌握高效的學(xué)習(xí)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(zhuǎn)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(xué)生理解起來可能就比較困難.因此，教師在實(shí)際的教學(xué)過程當(dāng)中，一定要選擇學(xué)生易于理解而且比較簡便的解題技巧傳授學(xué)生.從事一線教學(xué)多年的教師可能都會(huì)發(fā)現(xiàn)，在眾多的物理解題技巧當(dāng)中，唯有等效轉(zhuǎn)換法學(xué)生利于理解，而且在做題的過程當(dāng)中能夠運(yùn)用自如.等效轉(zhuǎn)換法的實(shí)質(zhì)就是將問題化繁為簡，將一個(gè)比較復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化成一個(gè)效果作用相同但是卻簡潔明了的模型.本文以等效轉(zhuǎn)換法為例，論述高中物理的解題技巧.

一、等效轉(zhuǎn)換法的理解

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

二、等效轉(zhuǎn)換發(fā)的類型

等效轉(zhuǎn)換法的類型有許多，教師一定要抓住考試當(dāng)中比較熱門的模型，讓學(xué)生進(jìn)行有針對性的訓(xùn)練.教師在培養(yǎng)學(xué)生等效轉(zhuǎn)換法的思路過程當(dāng)中，一定要摒棄題海戰(zhàn)術(shù)的思想，只有做到了有針對性的訓(xùn)練才能使得學(xué)生對于等效替代法有著本質(zhì)的理解.在考試的過程當(dāng)中，做題才能得心應(yīng)手.

1.模型等效轉(zhuǎn)換法

在《人教版必修三》的學(xué)習(xí)過程當(dāng)中，學(xué)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(xué)生在剛開始碰到此題目的過程當(dāng)中，首先想到的就是聯(lián)立方程組，運(yùn)用二次函數(shù)的思想，解出當(dāng)電源效率最大值內(nèi)阻和外電路的關(guān)系.不可否認(rèn)，只要學(xué)生做題的時(shí)間足夠?qū)捲＃煤瘮?shù)的思想，能夠比較準(zhǔn)確地解出電源效率最大值的情況.但是不可否認(rèn)，對一名即將參加高考的學(xué)生而言，時(shí)間是有限的，學(xué)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(xué)生求出圖1所示的滑動(dòng)變阻器的最大功率.那么根據(jù)我們在必修三物理電路的解題經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)外電路的總阻值，等于那電路的阻值時(shí)，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(nèi)阻r組合并在一起，然后運(yùn)用前文提到的物理學(xué)規(guī)律，就能很快的解出答案.

2.作用等效法

物理學(xué)是一門研究物體受力狀況的學(xué)科，在研究物體受力狀態(tài)的過程當(dāng)中，由于情況比較復(fù)雜，我們很容易就會(huì)想到等效替代法的教學(xué)理念.如圖3所示，如果一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)距球M的距離為2R，其萬有引力為F，現(xiàn)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(xué)，可能最先想到的就是運(yùn)用萬有引力的公式，采用聯(lián)立方程組的思想，運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)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(shí)間內(nèi)容易出錯(cuò).如果學(xué)生在考試的過程當(dāng)中，能夠運(yùn)用到等效轉(zhuǎn)換法.那么這題的難點(diǎn)就迎刃而解了.

首先將這道物理高考題目進(jìn)行比較全面的剖析，當(dāng)兩個(gè)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(jìn)行矢量疊加，那么就比較巧妙的計(jì)算出了剩余部分的萬有引力了.

等下轉(zhuǎn)換法的思路并不是學(xué)生天生就有的，教師在教學(xué)的過程當(dāng)中可以采取提示的辦法，讓學(xué)生仔細(xì)全面的分析問題，找出題目和曾經(jīng)所學(xué)知識(shí)的聯(lián)系.本文以上題為例，教師在實(shí)際的教學(xué)過程當(dāng)中，可以這樣問學(xué)生，“大家仔細(xì)觀察這道題目的模型，這和我們曾經(jīng)所學(xué)的哪種萬有引力的模型最為相似？我們是否學(xué)過割補(bǔ)法，而受力分析的過程當(dāng)中，是否是遵循矢量相加的原則？”通過這樣巧妙地提示學(xué)生，讓學(xué)生找出這道題目的原型.最后告訴學(xué)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(xué)需要抓住高考當(dāng)中比熱門的解題思路，然后針對這種思路對學(xué)生進(jìn)行有針對性的訓(xùn)練.作為教師必須知道，巧妙的物理思路并不是學(xué)生天生就有的，這是學(xué)生經(jīng)過長期訓(xùn)練的物理素養(yǎng).本文提到的等效轉(zhuǎn)換法只是萬千物理模型當(dāng)中的一種，但是教師卻可以仿照本文提到的等效轉(zhuǎn)換法的教學(xué)模式優(yōu)化自己的教學(xué)方法.

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

[2]江愛國.等效轉(zhuǎn)換法在運(yùn)動(dòng)類問題中的應(yīng)用例析 [J]. 物理教師, 2014, 35(1).

[責(zé)任編輯：閆久毅]

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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(jí)教師，大學(xué)本科，從事高中物理教學(xué).