等效思维方法在高中物理教学中的运用

文/台山市台师高级中学 朱向荣

等效思维方法在高中物理教学中的运用

文/台山市台师高级中学 朱向荣

等效思维方法是在等效前提下把实际、复杂的物理问题转化为理想、简单的物理问题，能帮助学生理解概念规律，提高建构能力和解决实际问题的能力。笔者通过本文，对在高中物理教学中的等效思维方法运用进行阐述。

一、含义解释

等效思维方法是一种常用的科学思维方法，是在保证效果、关系或者特性相同的前提下，把实际、复杂的物理现象、过程、模型、物理图像和相互作用转化为理想、简单的物理现象、过程、模型、物理图像和相互作用。利用等效思维方法，能降低思维活动的难度，是培养学生的创新和演绎推理能力的有效手段，促使学生自主学习和探索未知领域的捷径。无论是物理概念和规律的建立、推倒证明规律，还是活化公式的使用范围、解决实际问题和习题解答中都可以运用等效思维方法。

二、范例展示

1.在物理概念、规律的教学中运用等效思维方法

理解物理概念和规律，是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础。运用等效思维方法可以帮助学生更容易切入和理解物理概念和规律。如：在教授安培力的方向判定的左手定则后，学生理解了用四指表示电流方向，当学习到洛伦兹力的时候学生往往会混淆四指指向的含义，面对这个问题，教师可以引导学生复习电流方向与正负电荷定向移动方向的关系，利用等效思维，将洛伦兹力方向判定中四指指向的两种情况转化为安培力的电流方向。这样既能让学生准确判断力的方向，又能使学生加深理解洛伦兹力与安培力的微观与宏观的关系。

2.在物理模型建立、物理解题中运用等效思维方法

新课程标准明确提出高中生应具有建构理想模型的意识和能力，高中物理研究最基本的问题是运动和相互作用，但实际运动和相互作用往往种类繁多复杂。为探索本质和探究的方便，通过构建物理模型，使物理过程简化，加深学生对物理规律本质的理解。

例题1：图1有一细线L，上端固定，下端系质量为m，带电量为+q的小球，将其放在水平向右的匀强电场中，当小球静止时，细线与竖直方向成α角。 （1）如果把小球拉到细线与竖直方向的夹角由α增大到φ，然后将小球m由静止释放。使小球摆到悬点下方的速度刚好为零，φ应为多大？ （2）如α角很小， （1）问中小球从由静止释放到达竖直位置所需时间为多少？

图1

解析：带电小球同时受到重力和电场力的作用，而且两力都是恒力，根据平行四边形定则得到两力的合力，把这个合力理解为 “等效重力”，其大小为：令

图2

3.在解决实际问题中运用等效思维方法

课程标准中要求高中生能正确运用科学思维方法，进行科学推理、找出规律、形成结论，并能解释自然现象和解决实际问题。因此，教师应培养学生运用等效思维方法解决实际问题的能力。

例题2：法拉圆盘发电机是利用电磁感应的原理制成的，是人类历史上第一台发电机。如图3所示，铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触，使铜盘转动，电阻R中就有电流通过。以下说法不正确的是哪个？ （1）在金属盘上将有从铜片D流向铜片C的电流； （2）铜片D的电势高于铜片C的电势； （3）盘面可视为无数幅条组成，任何时刻都有幅条切割磁感线； （4）铜盘转动的速度越大，流过电阻R的电流越大。

图3

解析：把原盘等效为无数根长度等于半径的铜辐条，当圆盘转动时，总有一根辐条在切割磁力线，构成闭合电路，电路中产生感应电流，因而可知答案为 （1）。

责任编辑 罗 峰

实习编辑 黄博彦