朱向榮

等效思維方法是在等效前提下把實際、復雜的物理問題轉化為理想、簡單的物理問題，能幫助學生理解概念規(guī)律，提高建構能力和解決實際問題的能力。筆者通過本文，對在高中物理教學中的等效思維方法運用進行闡述。

一、含義解釋

等效思維方法是一種常用的科學思維方法，是在保證效果、關系或者特性相同的前提下，把實際、復雜的物理現象、過程、模型、物理圖像和相互作用轉化為理想、簡單的物理現象、過程、模型、物理圖像和相互作用。利用等效思維方法，能降低思維活動的難度，是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新和演繹推理能力的有效手段，促使學生自主學習和探索未知領域的捷徑。無論是物理概念和規(guī)律的建立、推倒證明規(guī)律，還是活化公式的使用范圍、解決實際問題和習題解答中都可以運用等效思維方法。

二、范例展示

1. 在物理概念、規(guī)律的教學中運用等效思維方法

理解物理概念和規(guī)律，是從物理學視角解釋自然現象和解決實際問題的基礎。運用等效思維方法可以幫助學生更容易切入和理解物理概念和規(guī)律。如：在教授安培力的方向判定的左手定則后，學生理解了用四指表示電流方向，當學習到洛倫茲力的時候學生往往會混淆四指指向的含義，面對這個問題，教師可以引導學生復習電流方向與正負電荷定向移動方向的關系，利用等效思維，將洛倫茲力方向判定中四指指向的兩種情況轉化為安培力的電流方向。這樣既能讓學生準確判斷力的方向，又能使學生加深理解洛倫茲力與安培力的微觀與宏觀的關系。

2. 在物理模型建立、物理解題中運用等效思維方法

新課程標準明確提出高中生應具有建構理想模型的意識和能力，高中物理研究最基本的問題是運動和相互作用，但實際運動和相互作用往往種類繁多復雜。為探索本質和探究的方便，通過構建物理模型，使物理過程簡化，加深學生對物理規(guī)律本質的理解。

例題1：圖1有一細線L，上端固定，下端系質量為m，帶電量為+q的小球，將其放在水平向右的勻強電場中，當小球靜止時，細線與豎直方向成α角。（1）如果把小球拉到細線與豎直方向的夾角由α增大到φ，然后將小球m由靜止釋放。使小球擺到懸點下方的速度剛好為零，φ應為多大？（2）如α角很小，（1）問中小球從由靜止釋放到達豎直位置所需時間為多少？

解析：帶電小球同時受到重力和電場力的作用，而且兩力都是恒力，根據平行四邊形定則得到兩力的合力，把這個合力理解為“等效重力”，其大小為：

■=■，令■=mg'

此時的g'=■稱為“等效重力加速度”，方向與豎直方向成α角，如圖2所示。這個“等效重力場”可代替原來的重力場和靜電場。利用等效思維回歸到基本的重力場模型后，學生就能輕松地解決這個問題了。

3. 在解決實際問題中運用等效思維方法

課程標準中要求高中生能正確運用科學思維方法，進行科學推理、找出規(guī)律、形成結論，并能解釋自然現象和解決實際問題。因此，教師應培養(yǎng)學生運用等效思維方法解決實際問題的能力。

例題2：法拉圓盤發(fā)電機是利用電磁感應的原理制成的，是人類歷史上第一臺發(fā)電機。如圖3所示，銅盤安裝在水平的銅軸上，它的邊緣正好在兩磁極之間，兩塊銅片C、D分別與轉動軸和銅盤的邊緣接觸，使銅盤轉動，電阻R中就有電流通過。以下說法不正確的是哪個？（1）在金屬盤上將有從銅片D流向銅片C的電流；（2）銅片D的電勢高于銅片C的電勢；（3）盤面可視為無數幅條組成，任何時刻都有幅條切割磁感線；（4）銅盤轉動的速度越大，流過電阻R的電流越大。

解析：把原盤等效為無數根長度等于半徑的銅輻條，當圓盤轉動時，總有一根輻條在切割磁力線，構成閉合電路，電路中產生感應電流，因而可知答案為（1）。

責任編輯 羅 峰

實習編輯 黃博彥