等效思維在初中物理解題中的運(yùn)用

摘 要：在初中物理解題教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的物理解題思維十分重要，有效的解題思維能夠幫助學(xué)生尋找到問題的答案，從而在解題中理解和掌握知識(shí).其中，等效思維一種化繁為簡(jiǎn)的解題思維，促使物理問題合理地簡(jiǎn)化.因此，本文將結(jié)合初中物理有關(guān)內(nèi)容，就如何運(yùn)用等效思維引導(dǎo)學(xué)生解答物理問題展開如下研究.

關(guān)鍵詞：初中物理;等效思維;運(yùn)用;方法

中圖分類號(hào)：G632 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1008-0333（2021）23-0074-02

收稿日期：2021-05-15

作者簡(jiǎn)介：賴振忠（1976.1-），男，福建省長(zhǎng)泰人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事初中物理教學(xué)研究.

從以往初中物理解題情況來(lái)看，多數(shù)學(xué)生遇到復(fù)雜的物理問題會(huì)因?yàn)閷ふ也坏浇忸}的方向，而產(chǎn)生放棄作答的心理，這主要還是學(xué)生缺乏良好的物理解題思維，盲目解答物理問題所致.那么本文從等效思維角度，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用等效思維來(lái)解答物理問題，從而讓學(xué)生掌握有效的物理解題思路.

一、等效思維的含義及優(yōu)點(diǎn)

1.含義

等效思維主要是指在特性和關(guān)系相同的前提下，將復(fù)雜、陌生的問題轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的、等效的、熟悉的問題，以簡(jiǎn)化問題解答的過程，使得學(xué)生能夠抓住問題的本質(zhì)內(nèi)容，從而引導(dǎo)學(xué)生尋找到問題中的規(guī)律，進(jìn)而提升解題效率的一種科學(xué)思維方法.

2.優(yōu)點(diǎn)

學(xué)生將等效思維應(yīng)用于實(shí)際問題的解答，尤其是在物理抽象問題的解答中，等效思維的應(yīng)用可以極大地簡(jiǎn)化物理解題的過程，使得物理問題更易于學(xué)生理解，從而提升學(xué)生的物理解題效率.其次，等效思維的運(yùn)用還能突出物理題目中的主要信息，促使學(xué)生迅速抓住題目的本質(zhì)問題，從而幫助學(xué)生找出其中的規(guī)律，進(jìn)而讓學(xué)生有信心和動(dòng)力去探究物理問題.

二、等效思維在初中物理解題中的運(yùn)用方法

1.等效思維在初中物理電學(xué)問題中的運(yùn)用

通常電學(xué)計(jì)算題是初中物理考試中常見的題型，也是初中物理教學(xué)的重要知識(shí)點(diǎn).教師可以將等效思維應(yīng)用于初中物理電學(xué)的有關(guān)問題解答之中，從而培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的等效思維.而教師想要幫助學(xué)生突破電學(xué)計(jì)算題教學(xué)這個(gè)難點(diǎn)，就必須引導(dǎo)學(xué)生在熟練掌握電學(xué)各類公式及變形的基礎(chǔ)上，明確各用電器的連接方式、各個(gè)電表所測(cè)量的對(duì)象，做好物理量與電路元件對(duì)照、題圖對(duì)照，這樣才能有效發(fā)掘電路間的規(guī)律，進(jìn)而尋找到電學(xué)問題的等效化簡(jiǎn)方法.

以下面這道電學(xué)問題為例：如圖1所示的電路中，S1閉合S2斷開時(shí)，甲、乙是電流表，I甲∶I乙=1∶3，此時(shí)電路的總功率為P1;當(dāng)S1、S2都閉合時(shí)，甲、乙是電壓表，此時(shí)電路的總功率為P2，則電阻R1∶R2=？總功率之比P1∶P2=？

根據(jù)題目中給出的電路圖、文字以及數(shù)據(jù)信息，教師可以引導(dǎo)學(xué)生嘗試從等效思維角度，去對(duì)電路進(jìn)行分析.比方說(shuō)，教師可以提示學(xué)生從S1閉合S2斷開、S1、S2都閉合等方面，運(yùn)用等效思維進(jìn)行分析.

那么當(dāng)S1閉合S2斷開時(shí)，甲、乙是電流表時(shí)，學(xué)生可以得到如下等效電路如圖2所示.

從電路分析，得到：

I甲I乙=13，則I1I2=21，那么因?yàn)镮1I2=R2R1，所以R1R2=12，而當(dāng)S1、S2都閉合，甲、乙是電壓表時(shí)，等效電路如圖3所示，則為P1=U2R井，P2=U2R串，所以P1P2=R串R并=R1+R2R1R2R1+R2=92.

2.等效思維在初中物理力學(xué)問題中的運(yùn)用

在初中物理力學(xué)問題中，學(xué)生通常會(huì)遇到幾個(gè)互相接觸的物體，且這些物理同時(shí)受力，這種問題具有一定的解題難度，對(duì)學(xué)生的分析與探索能力也提出了高的要求.可是，在以往物理解題中，學(xué)生往往對(duì)單一物體的受力情況進(jìn)行分析，容易出現(xiàn)解題思路混亂的情況，進(jìn)而影響到解題的效率.那么在解答類似幾個(gè)互相接觸的物體同時(shí)受力的情況時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用等效思維的解題方式，將這些物體之間的互相作用力看作整體系統(tǒng)的內(nèi)力，這樣就可以節(jié)約解題時(shí)間，也有助于簡(jiǎn)化力學(xué)問題.其中，學(xué)生可以從受力系統(tǒng)的分析、受力過程的分析等方面，將等效思維應(yīng)用于實(shí)際的力學(xué)問題解答.

首先，受力系統(tǒng)的分析.以下面這道物理力學(xué)問題為例：如圖4，質(zhì)量為1kg的物體A與質(zhì)量為2kg的物體B疊放在水平桌面上，則B所受的重力的大小及作用點(diǎn)是？

在解答問題的過程中，如果學(xué)生單一分析其中的木塊受力情況，將會(huì)增加解題的時(shí)間，也很容易分析出錯(cuò)，進(jìn)而陷入解題的困境無(wú)法脫逃出來(lái).那么教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用等效思維，將這兩個(gè)木塊看作一個(gè)系統(tǒng)，從而對(duì)問題進(jìn)行解析.那么在解題中，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)B體所受重力的大小只與B物體的質(zhì)量有關(guān)，與A物體是否壓在上面無(wú)關(guān)，A木塊只是一個(gè)干擾解題的因素，對(duì)于木塊A學(xué)生不需要考慮.那么學(xué)生可以將題目轉(zhuǎn)為簡(jiǎn)單的力學(xué)問題來(lái)解答，則B所受的重力的大小G=mBg=2kg×9.8Nkg=19.6N;重力的作用點(diǎn)叫重心，B所受的重力的作用點(diǎn)在B木塊的重心.

其次，受力過程的分析.許多學(xué)生只看重解題的結(jié)果，忽略了解題的過程，而解題過程是學(xué)生問題物理解答的寶貴經(jīng)歷，有助于學(xué)生從中發(fā)現(xiàn)自身存在的解答問題，從而及時(shí)改進(jìn)自身問題、總結(jié)解題經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而避免下次出現(xiàn)同樣的解題錯(cuò)誤，這也適用于初中物理力學(xué)問題的解答.在受力問題的解題過程中，教師可以運(yùn)用等效思維，引導(dǎo)學(xué)生分析受力的過程，以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)等效思維的使用體驗(yàn)，進(jìn)而使其對(duì)等效思維的運(yùn)用產(chǎn)生興趣.

如下面這道力學(xué)問題：在同一平面內(nèi)的三個(gè)共點(diǎn)力F1、F2、F3之間的夾角互成120°，其中F1的大小為20N，方向水平向右，F(xiàn)2、F3的大小均為30N，則三個(gè)力的合力大小及方向是？

在分析這道力學(xué)問題時(shí)，如果學(xué)生直接運(yùn)用平行四邊形定則，會(huì)花費(fèi)比較多的時(shí)間去分析F1、F2、F3三個(gè)力之間的關(guān)系，這導(dǎo)致學(xué)生的解題效率有所下降.那么在對(duì)于這些復(fù)雜的力學(xué)問題時(shí)，學(xué)生可以通過等效變換的思維，將題目進(jìn)行簡(jiǎn)化，從而尋找到新的解題路徑，進(jìn)而提示解題的效率.比方說(shuō)，學(xué)生可以先沿著力F1的方向上加上一個(gè)大小為10N的力，同時(shí)反向也加上一個(gè)10N的力，然后再將F3看做一個(gè)30N和一個(gè)10N的合力.此時(shí)，這道力學(xué)問題就變成有六個(gè)共點(diǎn)力的作用的力學(xué)問題，但變換后的問題與原來(lái)問題的效果相同.此時(shí)，學(xué)生可以通過觀察，發(fā)現(xiàn)三個(gè)30N的力互成120°，但是合力為0.所以，在整個(gè)力學(xué)系統(tǒng)中，也只有兩個(gè)互成60°的10N的力，這時(shí)學(xué)生可以很快得出三個(gè)力的合力大小為F=30-20=10N，方向與F1相反方向.

三、等效思維在初中物理解題中的運(yùn)用反思

在初中物理問題解答中，等效思維具有一定的解題優(yōu)勢(shì).首先，它能夠協(xié)助學(xué)生處理復(fù)雜的物理問題，以使得學(xué)生可以清晰地看到需要解答的問題內(nèi)容.其次，也能夠幫助學(xué)生有效省略一些無(wú)用的解題過程，使得學(xué)生的解題效率有所提升.最后，引導(dǎo)學(xué)生利用等效思維進(jìn)行物理問題的分析，還能促使學(xué)生從不同的角度去看到物理問題，有效地激發(fā)學(xué)生的邏輯思維.

但是，在應(yīng)用等效思維進(jìn)行物理問題的解析時(shí)，學(xué)生還應(yīng)該懂得審題與看清題意，并非所有的物理問題都可以單用等效思維進(jìn)行解決.有些物理問題需要學(xué)生結(jié)合多個(gè)解題思維進(jìn)行問題的分析，才能有效地解答出問題的答案，這也需要教師給予學(xué)生一定的教學(xué)引導(dǎo)，使得學(xué)生真正看清題意，尋找到題目中涉及到的知識(shí)點(diǎn)，從而針對(duì)有關(guān)的物理知識(shí)，選用正確的解題思維進(jìn)行問題的解答.

綜上所述，在初中物理解題中，學(xué)生應(yīng)該積極尋求高效的解題路徑，而這需要學(xué)生具備良好的物理解題思維，才能尋找到高效的解題路徑.其中，等效思維有助于將原本復(fù)雜的物理問題簡(jiǎn)單化，從而引導(dǎo)學(xué)生高效的解答物理問題.那么教師可以結(jié)合一些具體的物理例題，如力學(xué)、電學(xué)等問題，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用等效思維進(jìn)行解析，從而鍛煉學(xué)生運(yùn)用等效思維的能力.

參考文獻(xiàn)：

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