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，積累運(yùn)用等效法解題的豐富經(jīng)驗，有效地提升其解題能力以及物理學(xué)習(xí)成績，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)動規(guī)律，給其留下深刻印象的同時，搞清楚平拋運(yùn)動中不同運(yùn)動方向相關(guān)參數(shù)的內(nèi)在聯(lián)系.同時，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)者對等效法有個更清晰地認(rèn)識，掌握等效的具體思路，避免其在以后解題中走彎路.

例如，一款游戲可簡化為如下過程，如圖1所示兩塊擋板相距為L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，檢驗學(xué)習(xí)者對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)，使其對單擺周期運(yùn)算公式有個更深層次地認(rèn)識的同時，提高學(xué)習(xí)者運(yùn)用等效法解答單擺問題的意識，積累等效法解題的經(jīng)驗.

例如，使用兩根長度均為L的細(xì)線拴住一個小球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.當(dāng)其經(jīng)過平衡位置時，另一小球B從A的正上方自由下落.當(dāng)A第三次經(jīng)過最低點(diǎn)時兩球相碰，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)動的規(guī)律.另一方面，通過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)知識的同時，使其親身體會運(yùn)用等效法解題的具體過程，積累經(jīng)驗的同時，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，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)動問題

對于部分做圓周運(yùn)動的物體而言，所處的情境較為復(fù)雜，如物體在電場、重力場、復(fù)合場中做圓周運(yùn)動.解答該類問題時如將物體受到的電場力以及重力分開考慮會非常的復(fù)雜，計算較為繁瑣.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，將物體受到的電場力以及重力等效成一個力.將物體的運(yùn)動過程與僅在重力場下做圓周運(yùn)動的情況進(jìn)行對比，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)時的動能最大

C.小球在M點(diǎn)對軌道無壓力

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試及高考的?？贾R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.但是該種方法相對來說較為繁瑣，稍有不慎容易出錯.第二種則是運(yùn)用等效法將若干電學(xué)元件等效為一個元件，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，在高考中時有考查.教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)注重將等效法作為一個專題系統(tǒng)地講解，使學(xué)習(xí)者掌握等效法的相關(guān)理論，深化其對等效化地認(rèn)識與理解的同時，提升其應(yīng)用意識.同時，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，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，促使其應(yīng)用能力的顯著提升.