高中物理“等效法”的内容梳理与教学建议

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高中物理“等效法”的内容梳理与教学建议

作者：徐展 程承平

来源：《中学物理·高中》2016年第03期

当前方法教育越来越受到一线教师的重视，但由于缺乏对高中物理涉及方法的整体分析研究，方法教育往往处于隐性化、碎片化的状态，学生无法通过显性的、循序渐进的方法教育系统掌握高中物理中的重要方法.本文以高中物理“等效法”为例，梳理教材中出现以及习题中应用的等效法，在此基础上给出高中物理等效法的方法教育教学建议. 1 等效法概念界定

以效果相同为前提，对研究对象、参量、过程进行替换处理，使问题简化从而易于研究的思维方法.

2 教材中的等效法

2.1 使用等效法建立概念、描述规律

用质点等效替代研究对象，忽略其形状大小而简化问题.研究交变电流的热效应时引入了有效值：在一个周期时间内产生热量相同的前提下，以恒定电流的电流、电压替代交流的电流电压.质点、交流电有效值、重心等概念的建立正是基于等效法的使用.

做功、热传递在改变物体内能方面等价意思就是在改变物体内能这个问题上，做功与热传递具有相同的效果，而热功当量其实就是给出了做功与传热效果相同时所具有的等量关系.狭义相对性原理、广义相对性原理均可从等效角度描述：对于物理规律而言，惯性系是等效的（狭义），任何参考系都是等效的（广义）.上述规律就是从等效角度出发描述的. 2.2 使用等效法推导、分析

一般而言，第一宇宙速度是用牛顿第二定律结合万有引力定律、向心加速度公式推导出来的，人教版教材必修2第五章第七节中则以巨大的圆拱形桥等效替代地球，推导出第一宇宙速度为gR地.同样，电阻定律一般是从实验中归纳得出的，人教版教材选修3-1第二章第六节中还提供了另一种理论推导的方法：以n段长度为l1、电阻为R1导体的串联电路替代一条长度为l、电阻为R的导体，从而利用串联电路性质得出导体电阻与长度成正比的结论，电阻与横截面积的关系则用并联等效加以推导.

研究曲线运动等复杂运动时，经常用若干分运动来替代实际运动，以便寻找规律，这种分析方法成立的前提是效果相同，属于等效法.而在具体合成分解位移、速度、加速度等矢量时也在使用等效法——用几个矢量等效替代一个矢量，或用一个矢量等效替代几个矢量.