等效替代法在中職物理教學(xué)中的應(yīng)用

胡進(jìn)學(xué)

（阜陽(yáng)理工學(xué)校，安徽 阜陽(yáng) 236000）

中職學(xué)生的物理基礎(chǔ)薄弱，對(duì)物理知識(shí)學(xué)習(xí)還有一定的難度，他們要想學(xué)好物理知識(shí)還需要一個(gè)有效的方法和漫長(zhǎng)的過程。因此，在教學(xué)過程中如何讓知識(shí)由繁到簡(jiǎn)，由難到易是非常重要的。物理學(xué)中等效替代法就是通過效果相同，作用相同等提煉，簡(jiǎn)化找出問題的本質(zhì)，然后運(yùn)用等效替代，使知識(shí)與問題變得容易理解，學(xué)生就會(huì)在學(xué)習(xí)中逐漸嘗試用等效法很好地解決問題。

中職物理課程內(nèi)容涉及光學(xué)，力學(xué)，運(yùn)動(dòng)學(xué)，能學(xué)和電磁學(xué)等多個(gè)部分，其中運(yùn)用等效替代法來研究問題的有力學(xué)中的力的合成與分解，運(yùn)動(dòng)學(xué)中的合速度以及電學(xué)中的等效電阻等等很多部分，所以等效替代法在中職物理學(xué)習(xí)中普遍存在且尤為重要。

1 等效替代法在中職物理教學(xué)中的作用

在職高物理教學(xué)中，等效替代法對(duì)指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和運(yùn)用方面有非常重要的作用。

1）解析知識(shí)。通過等效替代法，可以幫助學(xué)生透過表面現(xiàn)象來看到問題的本質(zhì)特征，對(duì)所研究的物理實(shí)質(zhì)看得更深、更透。如物理中幾個(gè)力對(duì)物體作用使其運(yùn)動(dòng)，就是運(yùn)用分力與合力等效來進(jìn)行變換，這樣就能更容易處理物體在力的作用下運(yùn)動(dòng)情況。

2）轉(zhuǎn)換思維。等效替代法可以轉(zhuǎn)換思維、找出一條不一樣的思路，這樣可以巧妙地化難為易，可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣、同時(shí)對(duì)學(xué)生思考物理問題的靈活性和獨(dú)特性具有積極作用。

3）指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。等效替代法對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)原理和操作具有指導(dǎo)意義，體現(xiàn)在用來解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析實(shí)驗(yàn)誤差方面。

2 中職物理中常見的等效替代法

1）在矢量的運(yùn)算中，“合成”與“分解”定義的形成，本質(zhì)上是從作用效果相同得出的。比如說力的合成本質(zhì)上就是用一個(gè)力來代替幾個(gè)力的共同作用，使它們的作用效果相同，這個(gè)力就稱為那幾個(gè)力的合力；力的分解也是用幾個(gè)力共同作用的效果來代替一個(gè)力的作用效果，這幾個(gè)力就稱為那一個(gè)力的分力；在學(xué)習(xí)電磁學(xué)我們知道，一個(gè)電荷同時(shí)受到幾個(gè)帶電體所產(chǎn)生的電場(chǎng)作用時(shí)，就是這個(gè)電荷受到每一個(gè)帶電體單獨(dú)存在時(shí)對(duì)其作用的矢量和。所以在研究空間某一點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，就是從作用效果相同來看，是幾個(gè)帶電體在該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和來代替這幾個(gè)帶電體分別產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度。要注意矢量的合成與分解過程中，一定要遵從矢量運(yùn)算的平行四邊形法則或三角形法則。

探究力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)中就是以等效替代法為基礎(chǔ)進(jìn)行的，這個(gè)實(shí)驗(yàn)是：在實(shí)驗(yàn)中，先用力F1和F2互成一定角度兩個(gè)力共同拉橡皮筋，使橡皮筋的一端H點(diǎn)被拉到O點(diǎn)，在用一個(gè)力F拉橡皮筋，同樣使橡皮筋的一端H點(diǎn)被拉到O點(diǎn)，這時(shí)我們知道力F拉橡皮筋的作用效果跟力F1和F2共同拉橡皮筋的作用效果相同，所以這時(shí)的力F是力F1和F2兩個(gè)力的合力。實(shí)驗(yàn)中記錄F1、F2和F的大小和方向。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理，選擇合適的標(biāo)度，以O(shè)點(diǎn)為起點(diǎn)，用圖示法分別畫出F1、F2和F三個(gè)力。以力F1、F2為鄰邊作一個(gè)平行四邊形，過O點(diǎn)作平行四邊形的對(duì)角線OC?？梢钥闯觯琌C和F的長(zhǎng)度、方向相差很小，幾乎重合。因此可用對(duì)角線OC表示合力F。實(shí)驗(yàn)結(jié)論是求兩個(gè)力的合力時(shí)，可分別用表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就代表合力的大小和方向，這叫做力的平行四邊形定則。

2）在串并聯(lián)電路中，等效電阻的計(jì)算問題也是利用作用效果相同的等效代換。我們學(xué)習(xí)都知道，串聯(lián)電路的總電阻等于各部分電路電阻之和，并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各部分電路電阻的倒數(shù)之和，此時(shí)總電阻的作用效果與原來各部分電路電阻的共同作用效果是相同，故稱等效電阻。如果把等效電阻接入電路，將不會(huì)影響電路中的整體電流、電壓等物理量，同時(shí)，在一段時(shí)間內(nèi)，原來各部分電路的電阻所消耗的總電能與等效電阻所消耗的電能完全相同。在處理實(shí)際電路問題中一般比較復(fù)雜，要計(jì)算出等效電阻，還需進(jìn)行電路分析，看清楚各電阻之間是串聯(lián)還是并聯(lián)關(guān)系，不同的連接方式得出的結(jié)果不同，畫出等效電路圖，化繁為簡(jiǎn)，使復(fù)雜問題容易得到解決。在處理電學(xué)問題中常會(huì)用到等效替代法。

3）在力與物體的運(yùn)動(dòng)知識(shí)中，物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，合速度與分速度之間的轉(zhuǎn)化也是運(yùn)用的等效替代法來解決的。比如物體在只受重力作用時(shí)以初速度為V0做平拋運(yùn)動(dòng)，物體在拋出后做的是曲線運(yùn)動(dòng)，速度大小和運(yùn)動(dòng)方向都在隨時(shí)間不斷地發(fā)生變化，這時(shí)研究物體在任意時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)速度是比較復(fù)雜的問題。但是要把物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)的速度分解成沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)和沿豎直方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)就非常便捷了。

平拋運(yùn)動(dòng)分解后，就是在水平方向和豎直方向上做特殊的運(yùn)動(dòng)了，分析的問題就更加清晰明了。

通過水平方向和豎直方向的位移和速度可以求出任意時(shí)刻位移和速度，分解后兩個(gè)方向的速度和任意時(shí)刻的速度是可以等量代換的。

中職物理知識(shí)中，運(yùn)用等效替代法的例子還有很多很多，學(xué)好等效替代法對(duì)學(xué)習(xí)物理知識(shí)有非常大的促進(jìn)作用。

3 教學(xué)中激發(fā)學(xué)生運(yùn)用等效替代法的思維

1）中職生基礎(chǔ)雖然薄弱，但動(dòng)手能力強(qiáng)，思維活躍，教學(xué)中對(duì)他們有目的，有計(jì)劃的介紹和用實(shí)例解析等效替代法，讓他們掌握等效替代法的本質(zhì).教材不僅包含了學(xué)生學(xué)習(xí)的科學(xué)知識(shí)，還包含了培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)方法、技巧、能力等多方面的內(nèi)容。在中職物理教學(xué)內(nèi)容中，用等效替代法處理問題的實(shí)例非常多。如:在學(xué)習(xí)力的合成與分解的知識(shí)時(shí)，合力的作用效果與分力的作用效果相同。在研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，合速度在隨時(shí)變化，當(dāng)合速度分解成不同方向的分速度后，其效果相同，問題又得到了很便捷的處理。還有在交流電的教學(xué)中，交流電的電流強(qiáng)度，電壓強(qiáng)度時(shí)刻都在變化，不能直接反應(yīng)出整體情況，讓學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)很迷惑，運(yùn)用了等效電流、等效電壓的概念就化繁為簡(jiǎn)，化難為易了。

2）物理實(shí)驗(yàn)是中職物理教學(xué)中必不可少的一部分，指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)是老師培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和動(dòng)腦能力的主要部分。學(xué)生在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)中很多時(shí)候會(huì)遇到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或事實(shí)不能直接觀察或觀察不明顯的情況，那么在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用等效思維方式來解決問題就尤為重要。讓學(xué)生依據(jù)等效思維將問題轉(zhuǎn)換成可觀察、易觀察或能觀察明顯的目的。

3）當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展離不開黨的領(lǐng)導(dǎo)和各界的創(chuàng)新發(fā)展。激發(fā)學(xué)生運(yùn)用等效替代法思維來培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，讓學(xué)生今后能在社會(huì)上為祖國(guó)的發(fā)展，人民的幸福做出貢獻(xiàn)而準(zhǔn)備著。