等效思维方法在高中物理教学中的应用探讨

夏雪芬

摘 要：等效思维方法是一种重要思维方式，也是物理研究中一种重要思想。例如高中物理的力学、光学、磁场等各种知识都是抽象的，只能利用等效方法进行表达。在高中物理教学中，教师要尝试培养学生等效思维能力，提高学生高中物理学习素养。本文主要就等效思维方法在高中物理教学中的应用进行探索。

关键词：等效思维，高中物理，应用

前言：近些年来，等效思维模式的物理解题方式和教学方式频繁出现，甚至在很多考卷中也可以观察到很多有关等效思维模式的物理题目。本文就简单总结高中阶段常用等效思维教学的模块进行具体研究，期望对提高高中物理教学效率有所帮助。

一、传统高中物理教学方式缺陷

1.概念化现象严重，不会灵活变换

高中物理概念很多，很多公式中涉及的单位以及交换条件都不相同，大多数学生的公式都是采取记忆的方法进行学习的，并没有进行真正的理解记忆，这也就导致学生在等效代换过程中不能熟练并且确定的使用出计算公式[1]。高中教师对学生的理解与否其实并不关注，只是在乎学生的基础题和概念题目是否能得到分数，很多教师通过给学生布置大量的课后作业让学生去记忆题目和巩固题目，没有做到高效教学。

2.物理实验少，学生理解困难

高中物理教师在课堂中没有积极使用物理实验帮助学生理解物理公式，很多学生对一些抽象的知识点都存在理解困难现象。物理实验对学生理解公式和感受抽象事物有十分重要的作用，物理实验就是一种通过等效表达的方式将定理和公式表达出来的手段，教师在课程中不充分利用物理实验不利于学生等效思维能力的培养。

二、物理概念、公式的等效转换

1.力的等效表达

在力学教学中，教师无法直接让学生感受到力的形式和存在状况，只能通过等效实验和等效变量来阐述力的作用。在高中物理课堂中，教师可以让学生进行一些简单的力学小实验观察力带来的作用，可以让A同学推B学生，反问B学生身体有怎样的运动趋势，A学生自身又存在怎样的运动趋势。如若表现效果不明显，教师还可以让A和B同学分别站在一个滑板上，互相轻轻的推动对方，观察对方的运动方向。这个时候有些同学会反应A和B同学向着相反的方向移动，这就是一种力的作用。教师再让一个同学推自己，观察自己是否会出現移动，这个时候同学们会发现无论A力气有多大，也无法让自己脚下的滑板动起来，这主要是因为A同学没有受到自身的反作用力。这也能进一步阐释力的作用是相互的，力必须由两个物体接触才能存在作用。在过去，教师通过口述力的定义和作用学生很难理解，但是将力等效于运动，等效于其余可见和可感受的动作，力的效果就十分明显。除此之外，教师还可以让A同学和B同学面对面推对方，C同学从边上推动两个学生的手，这个时候A同学和B同学都会有向别的方向的力，并且没有办法抵制这个力，这主要是因为一个力的方向是固定的，当多个力作用在一起，会出现一定的偏向，这就是力的叠加作用。

2.合运动和分运动

合运动和分运动与也是一种等效思维表达模式。合运动的影响因素有位移、速度、加速度等，这些因素共同组成了现在的运动状态和运动路径，因而合运动与分运动是等效的，合运动有时候可以代替分运动，这就是运动的合成，有时候分运动又可以直接影响合运动，导致运动出现分解或者变化，这就是运动的分解。教师在讲述合运动和分运动的时候学生可能很难理解，但是通过力学的等效对比，学生会很容易接受运动效果。运动需要力来推动，物体的质量以及受到的摩擦力影响了运动的大小，这些力共同叠加在一起也就组成了合运动。因此，总的力的方向也是运动的方向，学生只要会判断力的方向和大小，自然而然也就可以等效为运动的大小和方向，只是在条件变换的时候需要注意单位的变化和数值的变化，教师还可以通过具体的动画模拟帮助学生具体感受力的叠加与抵消[2]。

3.电流的等效替换

感应电流所产生的力人们是无法感知的，也是十分抽象的。教师可以利用一些小的铁屑放置于两个互斥的磁石中间，这个时候这些铁屑会呈现出一种有规则地方向和排列，这也就是磁感应电流带来的力。在磁场不断变化的同时，铁屑排布方式以及分布量也会不同，这就是磁场的作用力不同。很多学生对感应电流这个章节的学习内容感觉到恐惧，主要是因为对感应电流形成的作用力不了解，对这些力的方向以及大小不会计算。其实很简单，将感应电流的磁场线看作一个施加外力的物体，那么每一个点的力的方向和大小都可以代入相应的公式进行计算。

4.对研究对象的等效替换

无论是研究对象还是研究过程，学生都要学会等效替换。例如磁铁放置于水平桌面上，正中央有一个导线和磁场垂直，现在给导线通电，并且电流方向垂直于桌面向外，那么磁铁对桌面的压力是否存在变化。这个时候，学生的研究对象大多考虑的是导线对桌面的力，其实不然，笔者认为还可以判断磁铁受到的力，因为磁铁与导线受到的力必然是相反的，如若磁铁的力变大，那么导线所受到的力就会边下，因此如若单纯考虑磁铁受力只需要考虑一个重力和一个磁感应力以及桌面的反向作用力，比较容易通过实验进行验证[3]。如果是导线进行验证很难对导线进行称重或者测量，不利于学生观察磁感应力的作用效果和方向。

结束语：等效思维方法在物理教学中有十分重要的作用和功能，教师应当注重采纳科学的教学方法培养学生的等效思维，在高中物理课堂中尽量采用一些等效实验和等效阐述方案，将抽象的知识点进行具体化和形象化，这有助于学生理解和消化知识点，也有助于学生的长期发展。

参考文献

[1]朱高云.物理模型思维法在高中物理教学中的应用效果分析[J].中学课程辅导：教学研究，2013，7（31）：65-65.

[2]龙蛟.新课标背景下高中物理教学中的等效思维解题方法例谈[J].大观周刊，2011（41）：184-184.

[3]高玉强.“突出重点，忽略次要”思维方法在高中物理教学中的应用[J].新课程导学，2015（20）.18-20.